调节阀结构特征及选型方法有哪些

    调节阀又称控制阀，它是工业自动化过程控制系统的终端控制单元。在系统中，调节阀接受仪表输出的控制信号，驱动动力操作去改变被调介质的流量和压力。也可以称之为节流部件，起一个变阻元件的作用，其核心是一个可变位移的阀芯与不移动的阀座之间形成的节流窗口（节流面积），改变位置就可以改变调节阀的阻力特性，从而改变工艺系统的阻力特性，达到调节流量的目的，对生产中某些工艺参数（如流量、压力、温度、液位等）进行自动调节，实现过程控制自动化。

    调节阀的构成

    总体构成：包括执行器、阀体、阀内组件、各种附件所组成。

    执行机构：气动、电动或液体的装置，它是调节阀的主要驱动单元。

    附件构成：定位器、变送器、转换器、手动操纵器、电磁阀和限位开关等等。

    调节阀的分类

    按驱动方式分为：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、自力式压力调节阀、自力式温度调节阀；

    按运转方式分为：直行程、角行程；

    按结构分为：单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、角式调节阀、三通调节阀、V型调节阀等

    调节阀性能指标

    流量系数：用统一恒定的阀门压降下所测得的Zda流量值为流量系数。它是阀门几何结构和给定行程有关的常数。流量系数是体现调节阀流通能力的Z重要指标，流量系数通常用Cv、Kv来表示;

    Cv—英制单位的流量系数。其定义为：温度60·F（15.6℃）的水，在llb/in⒉（7kpa）压降下，没分钟流过调节阀的美加仑数。

    Kv—国际单位制（SI制）的流量系数。现已在国际国内广泛采用。其定义为温度5—40℃度的水，在100kpa(0.1mpa)压降下，每小时流过调节阀的立方米数。

    C、Cv、Kv之间的关系为：Cv=1.17CKv=1.01C

    额定流量系数：额定行程下阀门的流量系数。额定行程是阀门截流元件从全关位置运动至额定全开位置的距离。通常为阀门的Zda开度，并以百分比表示。

    相对流量系数：指定行程时流量系数。与额定行程的流量系数之间的比例。

    流量特性：当额定行程从0变化到1**%时，流经阀门的Zda流量的百分比与额定行程百分比之间的关系，以曲线表示，称为流量特性。这也是衡量阀门流通特性和能力的Z重要的指标。

    固有流量特性：是在经过阀门的压力降恒定时，所得出流量与行程之间的流量特性曲线，它只与阀门几何机构和行程有关.

    典型阀门特性曲线分析

    有关恒定阀门的压力降方法所测得的阀门流量特性曲线，典型的有三种：线性、等百分比和快开。

    快开特性：一种固有流量特性，在行程百分比很低的位置，即在截流元件行程很小，开度很小的位置，提供很大的流量变化，即可以获得很大的流量系数。

    线性特性：一种固有流量特性，额定行程的等量增加与Zda流量成正比例的增加，即行程的等量增加提供的流量系数也等量增加。可以用一条直线在流量特性图上表示出来。

    等百分比特性：一种固有流量特性，额定行程的等量增加回产生Zda流量等百分比的改变。额定行程的等量增加回产生流量系数的等百分比的改变。

    阀门流量特性优缺点的比较

    从调节阀特性曲线图可以看出，快开性在低开度位置能提供Zda的流量改变，该特性的阀通常用于开关切合。直线特性始终在等百分比特性的上方。在同一开度下，直线特性流量大，压差变化快，故调节速度比等百分比特性快。从流量的相对变化上看，直线特性小开度变化大，大开度变化小，使小开度时调节太快、太强、易产生超调、引起振荡；大开度时调节作用太慢太弱，不够及时、灵敏。而等百分比特性正好弥补了这个缺点，它的流量相对变化是一个常数，小开度时流量小，流量的变化也小，调节平稳缓和；大开度时流量大流量变化也大，调节灵敏有效，因而其适应性也比直线特性强。由于等百分比特性大部分流量集中在后面，开度为70%时，相对流量仅36.2%，90%时为71.2%，因此，等百分比阀的容量不易充分利用，故经济性差。选阀时，有时会出现等百分比特性比选直线特性口径要大一档的情况，特殊材料的阀，选用时更应加以考虑。

    调节阀选型

    1、选型的重要性

    调节阀选型应用的好坏，除产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外，正确地计算、选型十分重要。由于计算选型的失误，将会影响整个系统，甚至无法投用或引起巨大的经济损失。所以，用户采购人员、系统设计人员必须对调节阀的选型重视，应由经验丰富的设计院、研究所、生产厂的调节阀专业人员计算、选型。

    2、执行器的选择

    a根据现场条件选择执行机械驱动类型：当现场只能提供气源和控制信号时，选气动执行机构；当现场只能提供电源和控制信号时，选电动执行机构；如果气源和电源以及控制信号都没有时，只能选自力式调节阀。

    b电动执行机构的特点：优点是驱动源(电源)方便，控制线路比气动执行机构简单，缺点是可靠性、防水防爆防护性能、稳定性、寿命不如气动执行机构，而且批量使用时成本高，建议优先选用气动式。

    c气动执行机构的特点：优点是性能稳定、防护性好、批量使用时可以明显地节约成本、而且重量轻、寿命长，缺点是控制线路相对复杂（需布气源管路和信号线路），选配附件繁琐，如果没有气源单台使用成本高。

    3、结构类型的选择

    调节阀常用的结构类型有：直行程的单座阀、套筒阀、双座阀、三通阀（合流、分流）、直角阀，角行程的O球阀、V球阀、蝶阀。

    根据现场工艺参数条件及要求，结合下表中调节阀的不同结构的特点来选择：

    结构类型，特点与运用场合

    单座阀：阀座泄漏量小，容许压差小，适用于一般流体，要求密封性好或兼具切断功能的场合。

    双座阀：不平衡力小，容许压差较单座阀大，但流路复杂，阀座泄漏量比单座阀和套筒阀都要大。适用于压差较大，对密封性没有要求的场合。

    套筒阀：稳定性好，容许压差大，容易更换维修内件。适用于一般流体，压降损失小，流量大，可调范围广，动态稳定性好，噪音小，空化腐蚀性小，它结合了单座和双座的优点。

    角型阀：有单座和套筒两种结构形式，流路简单，入口、出口成90度直角，便于自净和清洗。适用于直角连接的场合以及高粘稠含颗粒等物质的介质。

    三通调节阀：直行程的三通调节阀分为合流阀和分流阀两种，合流是将两种不同的介质按不同的比例或要求混合成一种介质，分流则是将一种介质按照不同的比例或要求分成两路流出，这两种阀常被用于加热或冷却系统、热交换器。

    V型球阀：调节性能比O型球阀好，流量系数大，容许压差大，密封性好、结构紧凑，适用于纸浆、污水、含有纤维质、颗粒等流体。

    O型球阀：流量系数大，密封性好，结构紧凑，但流量特性单一，他和蝶阀一样只是一种近似百分比的流量特性，比它结构的调性能差。它适用于污水、含少量颗粒等流体，调节性能不是特别严格的和同时要求切断场合。

    蝶阀：流量系数大，结构紧凑，口径范围大，重量轻、成本低，但是流量特性单一，他和O型球阀一样只是一种近似百分比的流量特性，比它结构的调性能差。它适用于污水、空调系统初调整，调节性能不是特别严格的场合。

    4、阀体材质和密封材料的选择

    a阀体耐压等级、使用温度和耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道的要求，并应优先选用制造厂定型产品

    b水蒸汽或含水较多的湿气体和易燃易爆介质，不宜选用铸铁阀。

    c环境温度低于－20℃时(尤其是北方)，不宜选用铸铁阀。

    d对强腐蚀性介质，选用耐蚀合金必须根据介质的种类、浓度、温度、压力的不同，选择合适的耐腐蚀材料。

    e对衬里材料(氟橡胶、塑料、PTFE)的选择时该工作介质的温度、压力、浓度都必须满足该材料的使用范围，并考虑阀动作时对它物理、机械的破坏(如剪切破坏)。

    f典型的特殊介质应选择典型耐蚀合金材料。

    5、流量特性的选择

    a等百分比流量特性。

    b线性流量特性，又分为直线性和抛物线性。

    c近似等百分比流量特性。

    6、作用方式及故障保护选择

    a电动调节阀，作用方式选择：电开式、电关式，故障保护（需保持电源），信号中断时：全关、保持、全开。

    b气动调节阀，作用方式选择：气开式、气关式，故障保护（气源信号中断时）：全关（气开式）、全开（气关式）。

    c自力式压力调节阀，作用方式选择：控制阀前，起泄压作用；控制阀后，起减压稳压作用。

    7、附件的选择

    当控制系统对调节阀提出各式各样的特殊要求时，必须选配以下各种附件来实现这些要求：

    a电气定位器，接收控制信号用于改善控制阀调节性能的工作特性，实现正确定位。

    b回讯器，也叫限位开关，用于阀位开关显示或阀门运行时行程工作位置远程反馈。

    c空气过滤减压器用于净化气源、调节气压。

    d电磁阀，实现控制气源的切换，保证阀门在电源故障时阀门处于所希望的安全开度位置。

    e手轮机构，当控制系统的控制器发生故障时，可以通过手动方式操作阀门。

    f阀位变送器，将调节阀的运动位适时以信号形式反馈到远程控制室或接收设备。

    g气动保位阀，也叫锁气阀，当调节阀的气源发生故障时，保持阀门处于气源发生故障前的开度位置。