调节阀选型计算
?调节阀计算与选型指导（一）
?2010-12-09 来源：互联网作者:未知点击数：588
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人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手脚”。自动控制系统一切先进的控制理论、巧秒的控制思想、复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。
调节阀是生产过程自动化控制系统中最常见的一种执行器，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。调节阀直接与流体接触控制流体的压力或流量。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力；正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程；对于自动控制系统的稳定性、经济合理性起着十分重要的作用。如果计算错误，选择不当，将直接影响控制系统的性能，甚至无法实现自动控制。
控制系统中因为调节阀选取不当，使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。因此，在自动控制系统的设计过程中，调节阀的设计选型计算是必须认真考虑、将设计的重要环节。
正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。
二、调节阀的结构型式及其选择
常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座调节阀、双座调节阀、角型阀、套筒调节阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜调节阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。
如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒调节阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如：
（1）单座调节阀（VP，JP）：泄漏量小（额定K v值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合。
（2）双座调节阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。
（3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀内部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。
（4）角形阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。
（5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许压差大，适用于要求调节范围宽，流通能力大，稳定性好的场合。
（6）V型球阀（VV）：流通能力大、可调比宽R=200~300，流量特性近似等百分比，v型口与阀座有剪切作用，适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。
（7）O型球阀（VO）：结构紧凑，重量轻，流通能力大，密封性好，泄漏量近似零，调节范围宽R=100~200，流量特性为快开，适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质，要求严密切断的场合。
（8）隔膜调节阀（VT）：流路简单，阻力小，采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能，流量特性近似为快开，适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。
（9）蝶阀（VW）：结构简单，体积小、重量轻，易于制成大口径，流路畅通，有自洁作用，流量特性近似等百分比，适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。
三、调节阀的流量特性及其选择
调节阀流量特性分固有特性和工作特性两种。固有特性又称调节阀的结构特性，是由生产厂制造时决定的。调节阀在管路中工作，管路系统阻力分配情况随流量变化，调节阀的前后差压也发生变化，这样就产生了调节阀的工作特性。
3.1 结构特性
调节阀是通过行程的变化，改变阀芯与阀座间的节流面积，来达到控制流量的目的。因此阀芯与阀座的节流面积跟着行程怎样变化，对调节阀的工作特性能有很大影响。通常把调节阀的相对节流面积与阀门的相对开度之间的关系称为调节阀的结构特性。所谓阀门的相对开度是指调节阀某一开度行程与全开行程之比（角行程与直行程道理相同），用l=L/L max来表示。所谓阀门的相对节流面积是指调节阀某一开度下的节流面积与全开时的节流面积之比，用f=F/F max来表示。
调节阀结构特性的数学表达式为：
f=Φ（l）（3-1）
上式的函数关系取决于阀芯及相关阀门组件的形状和结构。不同的结构就形成了几种典型的结构特性。3.1.1 直线结构特性
阀门的相对节流面积与相对开度成直线关系。即：
df/dl=c（3-2）
式中：c为常数
设边界条件为：当L=0时，F=F max；L=L max时，F=F max：解上述微分方程，并带入边界条件得出数学表达式为：
（3-3）
式中：R=F max/F min为调节阀节流面积的变化范围。
3.1.2 等百分比结构特性
阀门的相对节面积随行程的变化率与此点的节流成正比关系。即：
df/dl=cf （3-4）
解上述微分方程，并代入前述相同边界条件，得出数学式为：
f=R（l-1）（3-5）
式中：R=F max/F min
3.1.3 快开结构特性
阀门的节流面积随行程变化，很快达到最大（饱和），此阀适用于迅速开闭。
3.1.4 抛物线结构特性
阀门的相对节流面积与相对开度成抛物线关系。即：
（3-6）
解上述微分方程，并代入前述相同的边界条件，得出数学式为：
（3-7）
式中：R=F max/F min
3.2 工作流量特性
调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系相对流量用q=Q/Q max来表示。
调节阀的流量特性的数学表示式为：
q=Φ（l）（3-8）
一般说来，改变调节阀的节流面积，便可控制流量；但实际上由于各种因素的影响，如节流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压差ΔPv的变化引起流量的变化。为了分析问题方便，先假定阀前后压差是固定的。
3.2.1 理想流量特性
在调节阀前后压差一定的情况下（ΔP v=常数）得到的流量特性，称为理想流量特性。假设调节阀各开度下的流通能力与节流面积成线性关系，即：
C i=Cf（3-9）
式中：C：阀全开时的流通能力
C i：阀在某一开度下的流通能力
f：相对节流面积
由流体力学得知，伯努利方程可以推导出调节阀流量方程为：
（3-10）
式中：F：调节阀节流面积
ε：调节阀阻力系数，随开度变化
g：重力加速度
r：流体重度
P1，P2：调节阀前、阀后压力
调节阀的流量方程也可以简化写为：
（3-11）
当f=1时，Q=Q max则可得到：
（3-12）
考虑到△P为常数，将式（3-11）和（3-12）相比即得：
q=f（3-13）
综上可知，当阀门各开度下的流通能力C与节流面积F成线性关系时，即假定阀前后压差固定，ΔP为常数时，调节阀的理想流量特性与调节阀的结构特性完全相同，这样一来，调节阀的理想流量特性，也就有直线、等百分比、快开、抛物线等4种形式
3.2.2 实际工作流量特性
在调节阀前后压差变化的情况下，得到的流量特性，称为工作流量特性。在实际的工艺装置中，调节阀安装在工艺管道系统中，由于除调节阀以外的管道、装置、设备等存在阻力，并且该阻力损失随通过管道的流量成平方关系变化。因此，当系统两端压差ΔP一定时，调节阀上的压差ΔP v就会随着流量的增加而减小，如图1所示。这个压差的变化也会引起通过调节阀的流量发生变化，因此这时调节阀的理想流量生就会产生畸变而成为工作特性。
管道系统的总压差△P s是管道系统（除调节阀外的阀门、设备和管道）的压差与调节阀前后压差之和，即：ΔP s=△P2+∑ΔP1（3-14）
图1（b）中△P vm是最大流量时调节阀前后的压差，∑△P im是最大流量时管路系统的压差，令：
（3-15）
这就是工艺管道系统的阻损比S，也就是调节阀全开时，阀上的压降△Pv与管路系统各局部阻力件之和
∑P im加阀上的压降△P v，两者之间的比根据式（3-11），则调节阀通过的流量即：
（3-16）
当调节阀开度达到100%时，即f=1时则有：
（3-17）
如果工艺管道系统的阻力损失全部由调节阀决定，即管道设备阻力等于零时（ΔP v=ΔP s），此时的系统阻损比S=1，则调节阀前后压差就是管道系统的总压降△P s。此时调节阀工作特性就成为理想特性，此时的最大流量为：
（3-18）
如果将式（3-16）和（3-18）相比就可以得到Q作参此量的相对流量特性：
（3-19）
如果将式（3-16）和（3-17）相比就可以得到以Q100作参比量的相对流量特性：
（3-20）
进一步推导，考虑管道系统的节流面积恒定不变其相对面积总是1，则其管道流量表达式如下：
（3-21）
式中：Q：管道流量
C g：管道流通能力
∑ΔP i：管道阻力
γ：流体密度
式（3-16）和（3-21）流量相等，并根据式（3-14）则推导出
（3-22）
当调节阀全开时f=1，于是调节阀最大开度时的前后差压（实际是调节阀前后压差的最小值）为：
则：
（3-23）
将式（3-23）和（3-22）联豆解方程组则有
（3-24）
将式（3-24）代入式（3.19）则得到
（3- 25）
将上式中代入相应的结构特性，就可以得出Q max作为参比值的工作特性如图2。
由于实际上S<1，因此工作特性中Q和Q100都将相对减小。随着调节阀开度的增加，管道系统的流量也随之增加，则管道系统的压降∑ΔP i从最小（近似等于零）逐步增大到∑P im。这样一来，随着调节阀开度的增加，调节阀前后压差ΔP v将由于∑ΔP i的增加而减少，参看图1。因此实际上管道系统的最大流量Q100必然小于理想情况（S=1）时的最大流量Q max也就使得直线和等百分此两种调节阀的特性曲线都随S的减小而下垂，如图2。
将式（3-24）和△Pm=S?ΔPs代入式（3-20）则得到：
（3- 26）
将上式中代入相应的结构特性，就可以得出Q100作为参比值的工作特性，如图3。
对于一个流量调节阀的管道系统，阻损比S值（又称压降比）越大，则说明调节阀的压降占整个系统比重越大，调节阀控流能力越大；如果S=1.0，则△P v=△P s是不变的，则调节阀工作特性就是理想特性。反之S值越小，则说明调节阀的压降占整个系统的比重越小；也就是调节阀的控制能力越差，也就是当流量增加时，调节阀前后压降逐步减少。因此调节阀的节流面积虽然增大了但由于ΔP v减小，流量并没有按理想特性增大，而使流量增大速率变缓。随着S值的减小，即管道阻力增加，则带来两个不利的后果：一是调节阀的流量特性发生越来越大的畸变；直线特性渐渐趋于快开特性，等百分比特性渐渐趋于直线特性，这样一来使小开度时放大系数增加、大开度时放大系数减小，造成小开度时控制不稳定和大开度时控制迟钝。因此在实际使用中，通常要求S值不低于0.3~0.5。二是调节阀的可调节阀的可调范围随之减小，实际可调比R''随S减小而减小：
（3-27）
式中：R：调节阀的固有可调比
R…：调节阀的实际可调比
3.3 流量特性的选择
直线结构特性调节阀的特性曲线的斜率在全行程是一个定值以相对行程l等于10%、50%、80%三点为例；当行程变化10%时，所引起节流面积变化总是10%，我们再看它的节流面积相对变化值分别为：
由此可见，直线结构特性在变化相同行程情况下，阀门开度小时，节流面积相对变化值大；阀门开度大时，节流面积相对变化值小。这个特点，往住使直线结构特性阀门在小开度情况下的灵敏度过高而导致控制性能变坏。
再看等百分比结构特性的调节阀，其特性曲线的斜率是随行程的增大而递增的。以同样的相对行程等于10%、50%、80%三点为例，当行程变化成10%，（假设R=30）所引起的节流面积变化分别是1.91%、7.3%和20.4%；因此这种阀在接近关闭时工作得缓和平稳，而在接进全开启状态时工作的灵敏有效。同样再看它的节流面积相对变化率分4为：
由此可见行程变化成10%，所I起节流面积变化的相对值总是40%，具有等比率特性、等百分比结构特性即由此得名。
实际市场上调节阀，有直线、等百分比和快开三种基本特性。对于陕开特性，一般用于两位式调节和开关控制。对于调节系统选择调节阀特性，则指的是如何选择直线和等百分比特性在设计选用中主要依据以下两个原则。
（1）从控制系统的控制品质出发，选择阀的工作特性
理想的控制回路，希望它的总放大系数在控制系统的整个操作范围内保持不变，但在实际生产过程中控制对象的特性往往是非线性的，它的放大系数要随其外部条件而变化。因此，适当选择调节阀特性，以调节阀的放大系数变化来补偿对象放大系数的变化，可将系统的总放大系数整定不变，从而保证控制质量在整个操作范围内保持一定。若控制对象为线性时，调节阀可以采用直线工作特性。但许多的控制对象，其放大系数随负荷加大而趋小，假如我们选用放大系数随负荷加大而趋大的调节阀，正好补偿。等百分比特性阀具有这种性能，因此它得到广泛应用。
（2）从配管情况出发，根据调节阀的希望工作特性选择阀的结构特性。
必须说明，按第一原则选出的是阀的工作流量特性。由于流量调节阀的管道系统各不相同，S值的大小直接引起阀的工作流量特性偏离其结构特性而发生畸变。因此，当我们根据已定的希望工作特性来选取调节阀的结构特性时，就必须考虑配管情况。S值大计时，调节阀的工作特性畸变小；反之S值小，调节阀的工作特性畸变大。考虑配管情况可以参考表1进行选择。
表1 阀的结构特性选择
选择阀的结构特性与S值很有关系，S值大则工作特性畸变小，对控制有利。但是，S值大说明调节阀的压力损失大，这样不经济。因此必须综合考虑，工程设中普遍认为压降比S为0.3~0.6是比较合适的。?调节阀计算与选型指导（二）
?2010-12-09 来源：互联网作者:未知点击数：916
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四、调节阀口径的计算与选择
4.1 调节阀口径的选择步骤
在已知工艺生产流程，确定阀的控制对象和使用条件，按调节阀选型原则选定阀的种类型号和结构特性以后，就可以进行下一步选择调节阀的口径。调节阀口径的选择步骤如下：
（1）根据工艺的生产能力设备负荷，确定计算调节阀流通能力的最大流量、常用流量、最小流量、计算压差等参数。
（2）根据被控介质及其工作条件选用计算公式，确定流体介质密度、温度、粘度等已知条件井换算到工作
状态下，然后代入公式计算出流通能力K v。而后按阀的流通能力应大于计算流通能力的原则，查阅生产厂提供的资料，选取调节阀的口径。
（3）根据需要验算开度或开度范围、可调比R等。
（4）计算结果若满意，则调节阀口径选定工作完毕。否则重新计算、验算。
调节阀的流通能力，是指调节阀上的压头损失一个单位时，流体通过调节阀的能力。阀门的流通能力也称流量系数K v。如今国际规定：温度为5℃至40℃的水，在105P△压降下，1小时内流过调节阀的立方米数。
关于流量系数即调节阀流通能力的计算，各类书刊介绍颇多.上海工业自动化仪表研究所编写的《调节阀口径计算指南》（以下简称《指南》）已有详细的论述。《指南》是我国调节阀口径计算的准标准，很有权威性，它将介质流体分为不可压缩流体可压缩流体和两相流3种对象，根据不同介质选用不同的计算公式。《指南》给出了详细的计算步骤，并提供了各种流体介质的计算实例，甚至实现了计算机程序化计算，本文不再赘述。选择正确的计算公式，合理确定计算流量和计算差压是很重要的，不然将导致调节阀口径选择不当。
4.2确定计算流量
调节阀口径计算的流量，应是系统工作的最大流量Q max，也就是调节阀最大开度时的流量Q100，该值是由工艺设计人根据设备的生产能力、物料平衡、控制对象的极限负荷变化，以及预测的可能扩大的生产能力与操作条件变化等因素，综合考虑后确定的。
通常，取正常操作流量的1.3~1.5倍作为计算的最大流量较为合适。过大，势必使阀径选择过大，这将使得调节阀经常处于小开度工作状态。可调节范围显著减小，动作频繁，阀的调节特性变环，严重时则影响调节系统的稳定性和阀的寿命；过小则形成瓶径，不能满足生产上对流量的需要。
设计中如果必须考虑富裕量时，阀径可以选得稍大一点，但在近期时应使阀的开度不小于40%~60%。对分期建成的工程，不能用最终规模的流量作为计算流量。因此，在设计中应积极协助工艺合理确定计算流量，为正确计算，合理选定阀径创造条件。据调查，设计中选定的阀径，偏大的情况占多数，由此造成调节系统不稳定甚至失灵的后果履见不鲜。设计者应该反复推敲，合理确定计算流量，这一点很重要。
4.3确定计算差压
进行调节阀口径计算时要确定最大流量时阀前压力P1和阀后压力P2，这样P1-P2=△P就是计算差压。△P 这个参数选定直接影响计算结果，工艺专业往往未经深思熟虑就给出P1和P2。当然，这也是一个较难确定的参数，在设计时应该积极配合工艺专业，合理确定计算差压，阀前后压差选定极大地影响调节阀的工作特性。调节阀的工作特性实际上取决于调节阀的压降与管路系统总阻力损失的比，这个比值S越大，阀的特性就越接近F理想；但是S值过大时将会使阀上阻损过大，增加能量的损耗，因此，确定调节阀压降是十分重要的。压降△P v的选定方法，根据不同的已知条件有多种，现介绍常用的几种方法如下：
（1）按管路系统的阻损比来确定△P v
所谓阻损比S，就是在调节阀全开时，阀上的压降△P v与管路系统各局部阻力件压降之和∑△P1加阀的压降△P v的总和的比S，其数学表达式：
（4-1）
整理后，得计算差压为：
（4- 2）
所谓铸路系统的局部阻力件，即管段、弯头、三通、手动阀门、节流装置等等。∑△P1一般由工艺专业提供，也可以按下式求得：
（4-3）
式中：ε为阻力系数，可查阅管道专业的阻力系数图表；
v为流速m/s；
ρ为流体密度g/m3；
△P1为阻力损失kPa。
s值的大小与调节阀的工作特性有密切关系，当S=1时系统总阻损几乎全部集中到阀上，随着S值的减小，不仅阀在全开时流量减少，而且流量特性也发生变化，可参考表1。因此，—般工程设计中，不希望S＜0.3，常用范围S=0.3~0.7，最好在0.5左右。对于密闭容器有静压波动的场台，考虑到系统背压波动会直接影响阀上压降的变化，使S进一步减小，如锅炉给水自动调节系统，在计算压降△P v时，还直增加
5%~10%的系统背压，即：
（4-4）
关于管路系统的选定，一般取调节阀前后最靠近阔的两个定压点之间的一段管路作为系统的管路。所谓定压点，即该点压力不随流量变化而变化。例如，阀前的介质总管、车间总管、风机出口等，阀后的炉膛压力、喷嘴前压力等一般来说是不变的。
（2）按定压点的压差选取阀的压降
在初步设计时，由于工艺管路尚未具体确定，这时局部阻力形式还不知道，按上述公式（4-2）、（4-3）计算是有困难的，但阀前后的定压点一般是可以确定的。
设P1为阀前定压点压力，P2为阀后定压点的压力，则：
∑△P j+△P v=P1-P2（4-5）
代入上述公式（5-1），得：
△P v=S（P1-P2）（4-6）
（3）如果已知原动机（风机，泵等）的特性和管道系统的阻力变化特性，如图（4.1）。
如上图调节阀前后压降可由F式求得：
ΔP v=P Amin- P Bmax（4-7）
式中：
P Amin为原动机在给定流量时的最小压力；
P Bmax为管路系统在给定流量的最大压力损失。
（4）对f要求阀后保持恒压的系统，如已知管路中可能的最小压力P1min和调节器的压力整定范围
P Tmin~P Tmax则可取：
ΔP v=P1min- P Tmax（4-8）
（5）对于放空调节阀压降的选取
对于气体管道中的放空调节阀，在正常情况下，放空是全闭的，阀前的压力为P1，它与管网的压力一样。阀后的压力P2是大气压。但阀全开后，阀后的压力P2就与放散的流量有关。放散量随阀后阀前的压力比P2/P1的大小而变化。当P2/P1=1时，放散流量等于零，随此比值的减小，流量增大。当达到某一所谓临界压力比时，流量将达到最大值，继续减小压力比时，流量将保持此最大值不再改变。放空调节阀多数用于保护性装置，希望在短时间内达到最大的放空量。同时还要使所选的阀能起到调节作用，并且尺寸的大小还要符合经济的原则。因此，在选取计算压降△P v时，根据临界压力比来确定是比较合理的。
临界压力比对于不同的气体有不同的值，对于空气或双原子气体，临界压力（P2/P1）L=0.528其它气体的临界压力比，可以参考表2。
表2 气体的临界压力比值表
根据临界压力比计算选取阀的压降，可按下列公式计算：
（4-9）
这时阀后的压力P2=P1（P2/P1）L，用以克服放散管的阻力和气流冲向大气的动力。其装置的原理如图（4-2）。（6）对于现成的管路系统，如果需要设计安装调节阀，在计算调节阀径时，最好先测出最大负荷。手动球型阀前后的压力P1和P2。计算压降则如下式求得：
△P v=P1- P2（4-10）
以上是几种常用的确定计算差压的方法，当然对于不同的工艺对象还有其它的确定计算差压的方法，请设计者参考有关书刊的经验介绍，也可以参照上述情况举一反三。
当合理确定计算流量和计算差压之后，则还要仔细查阅一些流体介质的物理性质图表。选择一些辅助参数。而后按步骤进行阀径计算来确定调节阀的选型。
五、结论
调节阀设计选型计算是一项技术性很强的工作，要想使调节阀设计选型的结果符合现场的实际需要，必须做许多深入细致的工作。特别强调的一点是，调节阀的设计选型不仅是自动化仪表专业的事，设计选型是否合理与工艺专业关系极大。因此设计选型时，要主动积极地取得工艺专业的配合，这样才能有比较好的设计。作为自动化仪表专业在工程设计中需尽可能地了解工艺流程，掌握各种生产流程对控制系统调节阀的具体要求，要判断其是否切实可行，要变被动设计为主动设计。通过科学的分析，合理选择计算参数，而后精心设计计算，并验算调节阀的选型。有时，还要进行力矩或推力的计算。当设计完成之后，在施工调试时要进行技术跟踪，通过实践来检验设计选型的结果是否合理。要密切与现场工人相结合了解调节阀的运行情况，不断的总结经验与教训，努力提高我们的设计水平。
参考文献
1、上海工业自动化仪表研究所.奚文群，谢海维.调节阀口径计算指南
2、清华大学工业仪表及自动化教研室编制.过程控制系统讲义
调节阀中的额定容量如何计算?
发布时间：2009-11-19 19:09:00 点击数：652
上表中的调节阀额定容量计算如1-5表:
调节阀的特性及选择
调节阀的特性及选择 调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备，分为两通调节阀和三通调节阀两种。调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀，或者和气动执行机构组成气动调节阀。 电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触，具有调节、切断和分配流体的作用，因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。 本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择，暂不涉及三通调节阀。 1．调节阀工作原理 从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩的流体，由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为 ()()212 212 42 P P D P P A Q -=-= ρ ζ πρζ 式中：Ｑ——流体流经阀的流量，m 3 /s ； Ｐ1、Ｐ2——进口端和出口端的压力，MPa ； Ａ——阀所连接管道的截面面积，m 2 ； Ｄ——阀的公称通径，mm ； ρ——流体的密度，kg/m 3 ； ζ——阀的阻力系数。 可见当A 一定，(P 1-P 2)不变时，则流量仅随阻力系数变化。阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关，也与流体的性质和流动状态有关。调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的，即改变阀门开度，也就改变了阻力系数，从而达到调节流量的目的。阀开得越大，ζ将越小，则通过的流量将越大。 2．调节阀的流量特性 调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系，即 ?? ? ??=L l f Q Q max 式中：Q/Q max ——相对流量，即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比； l/L ——相对开度，即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。 一般说来，改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积，便可控制流量。但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会引起阀前后压差的变化，从而使流量也发生变化。为了便于分析，先假定阀前后压差固定，然后再引申到实际情况。因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。 2.1 调节阀的理想流量特性 调节阀在阀前后压差不变的情况下的流量特性为调节阀的理想流量特性。调节阀的理想流量特性仅由阀芯的形状所决定，典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比(或称对数)流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性，如图5－6所示。
调节阀选型计算
?调节阀计算与选型指导（一） ?2010-12-09 来源：互联网作者:未知点击数：588 ?热门关键词：行业资讯 【全球调节阀网】 人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手脚”。自动控制系统一切先进的控制理论、巧秒的控制思想、复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。 调节阀是生产过程自动化控制系统中最常见的一种执行器，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。调节阀直接与流体接触控制流体的压力或流量。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力；正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程；对于自动控制系统的稳定性、经济合理性起着十分重要的作用。如果计算错误，选择不当，将直接影响控制系统的性能，甚至无法实现自动控制。 控制系统中因为调节阀选取不当，使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。因此，在自动控制系统的设计过程中，调节阀的设计选型计算是必须认真考虑、将设计的重要环节。 正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。 二、调节阀的结构型式及其选择 常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座调节阀、双座调节阀、角型阀、套筒调节阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜调节阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。 如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒调节阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如： （1）单座调节阀（VP，JP）：泄漏量小（额定K v值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合。 （2）双座调节阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。 （3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀内部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。 （4）角形阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。 （5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许压差大，适用于要求调节范围宽，流通能力大，稳定性好的场合。 （6）V型球阀（VV）：流通能力大、可调比宽R=200~300，流量特性近似等百分比，v型口与阀座有剪切作用，适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。 （7）O型球阀（VO）：结构紧凑，重量轻，流通能力大，密封性好，泄漏量近似零，调节范围宽R=100~200，流量特性为快开，适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质，要求严密切断的场合。 （8）隔膜调节阀（VT）：流路简单，阻力小，采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能，流量特性近似为快开，适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。 （9）蝶阀（VW）：结构简单，体积小、重量轻，易于制成大口径，流路畅通，有自洁作用，流量特性近似等百分比，适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。
调节阀的选型计算
二、调节阀的结构型式及其选择 常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座调节阀、双座调节阀、角型阀、套筒调节阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜调节阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。 如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒调节阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如： （1）单座调节阀（VP，JP）：泄漏量小（额定K v值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合。 （2）双座调节阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。 （3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀内部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适
用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。 （4）角形阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。 （5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许压差大，适用于要求调节范围宽，流通能力大，稳定性好的场合。 （6）V型球阀（VV）：流通能力大、可调比宽R=200~300，流量特性近似等百分比，v型口与阀座有剪切作用，适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。 （7）O型球阀（VO）：结构紧凑，重量轻，流通能力大，密封性好，泄漏量近似零，调节范围宽R=100~200，流量特性为快开，适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质，要求严密切断的场合。（8）隔膜调节阀（VT）：流路简单，阻力小，采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能，流量特性近似为快开，适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。 （9）蝶阀（VW）：结构简单，体积小、重量轻，易于制成大口径，流路畅通，有自洁作用，流量特性近似等百分比，适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。 三、调节阀的流量特性及其选择 调节阀流量特性分固有特性和工作特性两种。固有特性又称调节阀的结构特性，是由生产厂制造时决定的。调节阀在管路中工作，管路系
调节阀Kv值计算
调节阀Kv 计算 上期简述控制阀选型，本期主要介绍调节阀Kv 计算。 一、调节阀Kv 值计算 1） 一般液体的Kv 值计算 a 、 非阻塞流 判别式：()21L F V p F P F P <-V ； 计算公式：Kv = 或 Kv =； b 、 阻塞流 判别式：()21L F V p F P F P ≥-V ； 计算公式： Kv = 或 Kv = 式中： F L ——压力恢复系数 X T ——压差比系数 F F ——流体临界压力比系数，0.96F F =-P V ——入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），MPa P C ——流体热力学临界压力（绝对压力），MPa Q ——体积流量m3/h W ——质量流量T/h P1——阀前压力（绝对），MPa （A ） P2——阀前压力（绝对），MPa （A ） △P ——阀入口和出口间的压差，即(P1-P2)，MPa ；
ρ——介质密度，Kg/m 3 表1 调节阀的压力恢复系数 F L,、临界压差比系数X T 调节阀 的类型 单座阀 双座阀 套筒阀 角型阀 V 型球阀 偏心旋转阀 蝶阀 VP VN VM VS VV VE VW 流开 流关 任意 流开 流关 流开 流关 任意 流开 90° 60° F L 0.90 0.80 0.85 0.90 0.80 0.93 0.80 0.62 0.85 0.55 0.68 X T 0.72 0.55 0.70 0.75 0.70 0.56 0.53 0.40 0.61 0.72 0.52 2） 低雷诺数修正（高粘度液体KV 值的计算） 当流经阀门的介质为高粘度、低流速或相当低的压差液体时，此时流体在阀门处于低雷诺数（层流）状态，（流经调节阀流体雷诺数Rev 小于104），需对Kv 值进行粘度修正。 计算公式：'/V V R K K F = 在求得雷诺数Rev 值后可查曲线图得F R 值。 计算调节阀雷诺数Rev 公式如下： 对于单座阀、套筒阀、角阀、球阀等只有一个流路的阀 Re 70700L V v v F K = 对于双座阀、碟阀、偏心旋转阀等具有二个平行流路的阀 Re 49490L V Q v v F K =
调节阀计算选型培训教材
《调节阀计算选型培训教材》 本学习资料由海王仪器仪表技术开发部全体技术人员花费大量精力编制，在编制过程中得到了海王总裁郑云海先生及同行 专家的大力指导和帮助，在此表示感谢！ 调节阀又称控制阀，是工业自动化过程控制仪表的执行单元，是工业自动化控制的手和足。正确选择和使用调节阀不仅 直接关系到整个系统的正常运行，同时涉及到人生和系统的安全、环保及经济效益等方面。据了解自控系统不能正常投入 运行，其中有70%?80%的原因是执行单元的影响。 随着我国生产的发展系统对流量、压力、温度等参数的过程控制要求不断提高；耐蚀性能、调节精度、可靠性要求也越 来越高。所以正确选择、合理使用调节阀对控制系统有着举足轻重的作用。 《调节阀计算选型资料》可供设计院、企业自动化控制室及工程部有关人员，在调节阀计算选型时参考；对从事调节阀 生产、销售、使用、维修人员作为调节阀基础知识的培训教材。 一概述 在工业生产中，往往要对被调介质的参数，如温度、压力、流量、液位、物位等进行控制，使其稳定并 达到预定的要求。从而实现生产过程的自动化。其控制过程简化示意如图1-1。 调节阀接受到调节器送来的（偏差）信号时，它是怎样实现对介质的调节的呢？伯努诺方程告诉我们： (1) 就是说流动介质处于任意状态（位置）时，它的能量（总水头）是一个定值（常数）（流体内部摩擦热能散失忽略不计）。它包括三部分：h —位能（位置水头）、一压力能（静压水头）、一动能（动力水头）。在 不同形状、大小的管道内三种能量（水头）只是相互转换而已。如图1-2，过水断面A、B两点的总能量（水头）都是等于Z。 在水平管道中，而A、B两点的h —位能（位置水头）是一个定值，则公式（ 1 ）可写成： ....................... . （2）
调节阀流量系数计算公式与选择数据
1、流量系数计算公式 表示调节阀流量系数的符号有C、Cv、Kv等，它们运算单位不同，定义也有不同。 C-工程单位制（MKS制）的流量系数，在国内长期使用。其定义为：温度5-40℃的水，在1kgf/cm2(0.1MPa)压降下，1小时内流过调节阀的立方米数。 Cv-英制单位的流量系数，其定义为：温度60℃F （15.6℃）的水，在1b/in2(7kpa)压降下，每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，其定义为：温度5-40℃的水，在10Pa（0.1MPa）压降下，1小时流过调节阀的立方米数。 注：C、Cv、Kv之间的关系为Cv=1.17Kv，Kv=1.01C 国内调流量系数将由C系列变为Kv系列。 （1）Kv值计算公式（选自《调节阀口径计算指南》） ①不可压缩流体（液体）（表1-1） Kv值计算公式与判不式（液体） 低雷诺数修正：流经调节阀流体雷诺数Rev小于104时，其流量系数Kv需要用雷诺数修正系数修正，修正后的流
量系数为： 在求得雷诺数Rev值后可查曲线图得FR值。 计算调节阀雷诺数Rev公式如下： 关于只有一个流路的调节阀， 如单座阀、套筒阀，球阀等： 关于有五个平行流路调节阀， 如双座阀、蝶阀、偏心施转阀 等 文字符号讲明： P1--阀入口取压点测得的绝对压力，MPa； P2--阀出口取压点测得的绝对压力，MPa； △P--阀入口和出口间的压差，即（P1-P2），MPa；Pv--阀入口温度饱和蒸汽压（绝压），MPa；
Pc--热力学临界压力（绝压），MPa； F F--液体临 界压力比系数， F R--雷诺数系数，依照ReV值可计算出；F L--液体压力恢复系数 QL--液体体积流量，m3/h P L--液体密度，Kg/cm3 ν--运动粘度，10-5m2/s W L--液体质量流量，kg/h， ②可压缩流体（气体、蒸汽）（表1-2） Kv值计算公式与判不式（气体、蒸气）表1-2 文字符号讲明： X-压差与入口绝对压力之比（△P/P1）；X T- 压差比系数； K-比热比； Qg-体积流量，Nm3/h
调节阀选型方法总结
调节阀选型 自动控制系统是通过执行器对被控对象进行作用的。调节阀是生产过程自动化控制系统中最常见的一种执行器。调节阀直接与流体接触控制流体的压力或流量。正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力；正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程对于自动控制系统的稳定性起着十分重要的作用。如果计算错误，选择不当，将直接影响控制系统的性能，使得自动控制系统产生震荡甚至不能正常运行。因此，在自动控制系统的设计过程中，调节阀的设计选型计算是必须认真考虑的重要环节。 1调节阀结构形式的选择 常用的调节阀结构形式有直通单座阀、直通双座阀、套筒阀、偏心旋转阀、蝶阀、全功能超轻型调节阀、球阀，应当根据不同的使用情况，结合不同结构形式阀门各自的特点，从调节性能、适用温度、适用口径、耐压、适用介质条件、切断差压、泄流量、压力损失、重量、外观、成本等方面对调节阀的结构形式进行选择。
球阀V形球阀的流量特性曲线近似对数 型，流量调节性能较好，小开度下 调节性能较好，可实现小流量下的 微调功能； O型球阀可调比R的范围为： 100-200 V型球阀可调比R的范围为 200-300球阀一般适用于低温 介质，在温度小于 160℃的情况下使用 球阀的公称通径范 围可从8mm到 1200mm 球阀适用于压力较高的 场合，从真空到40MPa 都可以选用球阀 对于粘度较大的介 质，适宜使用球阀。 球阀是石油和天然气 的理想阀门，并可用 于带固体颗粒的介 质，是自洁性能最好 的阀门 球阀全开时具有最小的 流体阻力，且密封性能良 好 球阀可以承受较高的截断差压， 适用于高压截断的情况，泄流量 小，密封性能较好 可靠性差、体积较大、结 构笨重、成本较高 套筒阀调节稳定性好，调节精度较高，可 调比R值在50左右；其可选公称通径从 15mm到250mm 套筒式调节阀可承受的 最大介质压力从到 40Mpa左右 对于不干净介质和易 结晶、结巴、结垢介 质不应选用此阀 套筒调节阀可承受较大的阀门前 后差压值，相同配置的条件下， 其承受差压值为为单座调节阀的 2倍；但套筒式调节阀的泄流量 较大 体积较大，结构笨重 直通单座阀直通单座阀的调节精度较高，其公称通径可在 20mm到200mm的范 围内进行选择，高 压差、大口径的应 用场合，不宜采用单座调节阀的使用压力 范围一般在到之间 不适用于含固体颗 粒、含纤维介质和高 黏度流体的控制 直通单座阀可承受的阀前后差压 值较小，DN100单座调节阀的允 许压差仅120kPa，但密闭性较好， 泄流量小，标准泄漏量为%C 体积大、结构笨重
各种流量调节阀工作原理及正确选型
暖通知识 计量收费主要通过三个途径宏观节能：首先是装设了流量调节阀，实现了流量平衡，进而克服了冷热不均现象；其次是通过温控阀的作用，利用了太阳能、家电、照明等设备的自由热；第三是提高了用热居民的节能意识，减少了开窗户等的无谓散热。而这三条节能途径，其中有二条都是通过流量调节阀来实现的。可见，流量调节阀，在计量收费的供热系统中，占有何等重要的地位。因此，如何正确的进行流量调节阀的选型设计，就显得非常重要。 一、温控阀 1、散热器温控阀的构造及工作原理 用户室内的温度控制是通过散热器恒温控制阀来实现的。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成，其中恒温控制器的核心部件是传感器单元，即温包。温包可以感应周围环境温度的变化而产生体积变化，带动调节阀阀芯产生位移，进而调节散热器的水量来改变散热器的散热量。恒温阀设定温度可以人为调节，恒温阀会按设定要求自动控制和调节散热器的水量，从而来达到控制室内温度的目的。温控阀一般是装在散热器前，通过自动调节流量，实现居民需要的室温。温控阀有二通温控阀和三通温控阀之分。三通温控阀主要用于带有跨越管的单管系统，其分流系数可以在0～100％的范围内变动，流量调节余地大，但价格比较贵，结构较复杂。二通温控阀有的用于双管系统，有的用于单管系统。用于双管系统的二通温控阀阻力较大；用于单管系统的阻力较小。温控阀的感温包与阀体一般组装成一个整体，感温包本身即是现场室内温度传感器。如果需要，可以采用远程温度传感器；远程温度传感器臵于要求控温的房间，阀体臵于供暖系统上的
某一部位。 2、温控阀的选型设计 温控阀是供暖系统流量调节的最主要的调节设备，其他调节阀都是辅助设备，因此温控阀是必备的。一个供暖系统如果不设臵温控阀就不能称之谓热计量收费系统。在温控阀的设计中，正确选型十分重要。温控阀的选型目的，是根据设计流量（已知热负荷下），允许阻力降确定KV值（流量系数）；然后由KV值确定温控阀的直径（型号）。因此，设计图册或厂家样本一定要给出KV值与直径的关系，否则不便于设计人员使用。 在温控阀的选型设计中，绝不是简单挑选与管道同口径的温控阀即完事大吉。而是要在选型的过程中，给选定的温控阀造成一个理想的压差工作条件。一个温控阀通常的工作压差在2～3mH2O之间，最大不超过6～10 mH2O。为此，一定要给出温控阀的预设定值的范围，以防止产生噪音，影响温控阀正常工作。当在同一KV值下，有二种以上口径的选择时，应优先选择口径小的温控阀，其目的是为了提高温控阀的调节性能。 二、电动调节阀 电动调节阀是适用于计算机监控系统中进行流量调节的设备。一般多在无人值守的热力站中采用。电动调节阀由阀体、驱动机构和变送器组成。温控阀是通过感温包进行自力式流量调节的设备，不需要外接电源；而电动调节阀一般需要单相220V电源，通常作为计算机监控系统的执行机构（调节流量）。电动调节阀或温控阀都是供热系统中流量调节的最主要的设备，其它都是其辅助设备。 三、平衡阀 平衡阀分手动平衡阀和自力式平衡阀。无论手动平衡阀还是自力式平衡阀，它们的作用都是使供热系统的近端增加阻力，
气动调节阀选型及计算
气动调节阀选型及计算 执行器是控制系统的终端控制元件，是重要的环节，气动调节阀在常用的执行器中约占85﹪以上。控制系统中因气动调节阀造成不能投运或运行不良者有占50﹪-60﹪以上。其中除提供的工艺参数出入较大，阀制造质量欠佳和使用不当外，选型与计算的方法不妥则是一个相当突出的因素。因此，如何合理正确地选择和计算气动调节阀就是自控设计中至关重要的问题了。 调节阀按调节仪表的控制信号，直接调节流体的流量，在控制系统中起着十分重要的作用。要根据使用条件和用途来选择调节阀。选择调节阀项目有：结构型式、公称通经、压力－温度等级、管道连接、上阀盖型式、流量特性、材料及执行机构等。深入研究各个项目和它们之间的相互关系，是极其重要的。选择调节阀必须知道控制系统的各种工艺参数，以及调节仪表、管道连接等基本条件，才能正确地选择调节阀。下面为一般选用调节阀的基本准则：(图一、图二)
调节阀的选择 工艺流体条件流体名称、流量、进/出口确认选择条件压力、全开/全关时压差、温度、 比重、粘度、泥浆等。 选择品种规格调节仪表条件流量特性、作用型式、调节 仪表输出信号等。 写出规格书 管道连接条件公称压力、法兰连接型式、 材料等。 （图二） 选型和计算（定尺寸）是选择一个调节阀的两个重要部分。它们是不同的，然而又是互相关联的。以往，各工业部门的自控设计的选阀工作有些基本上没有考虑到它们之间的内在联系。对国内一般产品来说，用一组工艺参数计算两个不同阀型的流通能力，临界条件下的计算结果最大可相差40％以上。 不同结构的调节阀有其各自的压力恢复特性。此特性用压力恢复系数F L或最大有效压差比X T表示。一般的单、双座阀等属于低压力恢复阀，F L和X T较大；蝶阀和球阀等属于高压力恢复阀，F L和X T 较小；偏心旋转阀则介于两者之间。参数F L和X T的引入有助于在计算中根据已知的工艺参数来确定真正有效压差，以计算出精确的流通能力。 F L和X T的数值必须在阀型选定之后才能获得，而阀型的选定不仅与流体的性状、压力、温度、腐蚀性等因素有关，并且与流通能力、可调范围、允许压差等参数有关；但是这些参数必须经计算后才能得到，而往往由于这些参数的限制又必须改选阀型；因此问题的关键就在于要设计出一套合理的方法和步骤，把选型和计算作为一个有机的整体综合起来考虑。
各种流量调节阀的工作原理及正确选型
各种流量调节阀的工作原理及正确选型
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各种流量调节阀的工作原理及正确选型? 计量收费主要通过三个途径宏观节能：首先是装设了流量调节阀，实现了流量平衡,进而克服了冷热不均现象；其次是通过温控阀的作用,利用了太阳能、家电、照明等设备的自由热;第三是提高了用热居民的节能意识，减少了开窗户等的无谓散热。而这三条节能途径，其中有二条都是通过流量调节阀来实现的。可见,流量调节阀，在计量收费的供热系统中,占有何等重要的地位。因此,如何正确的进行流量调节阀的选型设计，就显得非常重要。??一、温控阀 ?1、散热器温控阀的构造及工作原理? 用户室内的温度控制是通过散热器恒温控制阀来实现的。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成,其中恒温控制器的核心部件是传感器单元，即温包。温包可以感应周围环境温度的变化而产生体积变化,带动调节阀阀芯产生位移，进而调节散热器的水量来改变散热器的散热量。恒温阀设定温度可以人为调节,恒温阀会按设定要求自动控制和调节散热器的水量,从而来达到控制室内温度的目的。温控阀一般是装在散热器前，通过自动调节流量,实现居民需要的室温。温控阀有二通温控阀和三通温控阀之分。三通温控阀主要用于带有跨越管的单管系统，其分流系数可以在0~１00％的范围内变动,流量调节余地大，但价格比较贵,结构较复杂。二通温控阀有的用于双管系统,有的用于单管系统。用于双管系统的二通温控阀阻力较大；用于单管系统的阻力较小。温控阀的感温包与阀体一般组装成一个整体，感温包本身即是现场室内温度传感器。如果
空调冷冻水系统压差调节阀的选择计算
空调冷冻水系统压差调节阀的选择计算在中央空调管路中，对于冷水机组来说冷冻水流量的减小是相当危险的。在蒸发器设计中，通常一个恒定的水流量（或较小范围的波动）对于保证蒸发器管内水流速的均匀是重要的，如果流量减小，必然造成水流速不均匀，尤其是在一些转变（如封头）处更容易使流速减慢甚至殂成不流动的“死水”由于蒸发温度极低在蒸发器不断制冷的过程中，低流速水或“死水”极容易产生冻结的情况，从而对冷水机组造成破坏。因此，冷水机能的流量我们要求基本恒定的。但从另一方面，从末端设备的使用要求来看，用户则要求水系统作变化量运行以改变供冷（热）量的多少。这两者构成了一对矛盾，解决此矛盾最常用的方法是在供回水管上设置压差旁通阀，压差旁通阀工作原理是：在系统处于设计状态下，所有设备都满负荷运行时，压差旁通阀开度为零（无旁通水流量），这时压差控制器两端接口处的压力差（又称用户侧供，回水压差）P0即是控制器的设定压差值。当末端负荷变小后，末端的两通阀关小，供回水压差P0将会提高而超过设定值，在压差控制器的作用下，压差旁通阀将自动打开，由于压差旁通阀与用户侧水系统并联，它的开度加大将使供回水压差P0减小直至达到P0时才停止，部分水从旁通阀流过而直接进入回水管，与用户侧回水混合后进入水泵和冷水机组，这样通过冷水机组的水量是不变化的。水泵的运行有个高工作效率点，流量的变化使电机在高效率点处左右移动，但最终的结果，只要管路特性不变化，水泵会自动调节到高效率工作点，我们可以通过调节管路特性去改变水泵的工作效率点，这样也就是说，在流量的变化的时候，水泵要不断的改变自己的运行状态，这导致了电流不段的变化（变大或者变小），这对电机的运行都是有害的，变频泵的电机容易烧毁也就是这个结果，因此，在一般的情况下，最好能使水泵在一个稳定的状态运行，这就要求我们用旁通，无论上面的负荷怎样变化，水泵都能在稳定的流量下运行，而不会导致电机的电流不段变化，使电机的寿命降低！ 为保证空调冷冻水系统中冷水机组的流量基本恒定；冷冻水泵运行工况稳定，一般采用的方法是：负荷侧设计为变流量，控制末端设备的水流量，即采用电动二通阀作为末端设备的调节装置以控制流入末端设备的冷冻水流量。在冷源侧设置压差旁通控制装置以保证冷源部分冷冻水流量保持恒定，但是在实际工程中，由于设计人员往往忽视了调节阀选择计算的重要性，在设计过程中，一般只是简单的在冷水机组与用户侧设置了旁通管，其旁通管管径的确定以及旁通调节阀的选择未经详细计算，这样做在实际运行中冷水机组流量的稳定性往往与设计有较大差距，旁通装置一般无法达到预期的效果，为将来的运行管理带来了不必要的麻烦，本文就压差调节阀的选择计算方法并结合实际工程作一简要分析。 一、压差调节装置的工作原理 压差调节装置由压差控制器、电动执行机构、调节阀、测压管以及旁通管道等组成，其工作原理是压差控制器通过测压管对空调系统的供回水管的压差进行检测，根据其结果与设定压差值的比较，输出控制信号由电动执行机构通过控制阀杆的行程或转角改变调节阀的开度，从而控制供水管与回水管之间旁通管道的冷冻水流量，最终保证系统的压差恒定在设定的压差值。当系统运行压差高于设定压差时，压差控制器输出信号，使电动调节阀打开或开度加大，旁通管路水量增加，使系统压差趋于设定值；当系统压差低于设定压差时，电动调节阀开度减小，旁通流量减小，使系统压差维持在设定值。 二、选择调节阀应考虑的因素
多级降压调节阀的选型、设计与计算解读
多级降压调节阀的计算与选型 大连亨利测控仪表工程有限公司于伟 关键词:调节阀、流量系数、降压级数、材料 目前随着石油、化工、冶金、电力工业的迅速发展,工艺水平的日渐提高,对其流体的控制部件调节阀的要求也越来越高;尤其在高压差的场合。为了防止闪蒸、空化,避免汽蚀,增加使用寿命,降低噪音。各大控制阀生产商投入大量的人力、物力研发多级降压高压调节阀并取得相当大的进展。大连亨利测控仪表工程有限公司与国外知名专业控制阀公司合作研发并生产了多层笼式、迷宫式多级降压调节阀,能够有效防止空化、汽蚀。耐腐蚀、抗冲刷,有较长使用寿命。为过程控制提供了优良的控制阀产品。 降压级数:多层笼式可达四级、迷宫式可达二十四级。内件见图一所示,调节阀执行机构有气动薄膜式、气缸式和电子式。下面就具体事例将有关计算与选型略作介绍。
图一 例一:介质:水,Qmax=25T/h,P1=1.6Mpa,P2=0.18Mpa,T=21.1℃,ρ=956Kg/M3液体的饱和蒸汽压Pv =0.0255Kgf/cm2, 调节阀流量系数的计算 △P = P1-P2 =1.6-0.18 = 1.42 △P′=F L2(P1-F F Pv-----------------------(1
式中: F L ~ 阀门的压力恢复系数,本例取0.9。 F F~ 液体的临界压力比系数; F F = 0.96-0.28 Pv / Pc ------------------ (2 Pc ~~热力学临界压力,水:Pc = 22.5MPa 代入(2得: F F =0.96 -0.28 2.55×10-3/22.5 = 0.957 △P′=0.92(1.6-0.957×2.55×10-3=1.294(MPa ∵△P >△P′为阻塞流情况 G 又∵Cv = 1.17Q ---------------- (3 P1-P2 G ∴Cv = 1.17Q ------------------ (4 △P′ 其中:Q ~ 流量(M3/h , G ~ 比重, P1 ~ 进口压力(Kgf/cm2,P2 ~ 出口压力(Kgf/cm2,本例中:Q = 25/0.956 = 26.2 (M3/h , G = 0。956 代入(4中 0.956 Cv = 1.17×26.2 = 8.33
调节阀流量特性分析及应用选型
调节阀流量特性分析及应用选型 点击次数：102 发布时间：2011-4-5 简介 调节阀是工业生产过程中一种常用的调节机构，它的作用就是按照调节器发出的控制信号的大小和方向，通过执行机构来改变阀门的开度以实现调节流体流量的功能，从而把生产过程中被调参数控制在工艺所要求的范围内，从而实现生产过程的白动化。调节阀是自动化控制系统中一个十分重要且不可或缺的组成部分，正确的选择和使用调节阀，直接关系到整个自动控制系统的控制质量，直接影响生产产品的质量。然而，自动控制系统不能正常投人运行的，有许多是由于调节阀的选型不当造成的，因此，如何正确选择合适的调节阀，必须引起我们每一位自动化控制技术人员的高度重视。调节阀所反应出来的问题大多集中在调节阀的工作特性和结构参数上，如流通能力、公称通径及流量特性等。在这些参数中，流通能力更重要，它的大小直接反映调节阀的容觉，它是设计选型中的主要参数。因此，调节阀的选择主要从以上几个因素进行考虑。本人根据工作中调节阀的选型经验简单介绍一下调节阀的选型原则及注意事项。 2 调节阀的工作原理 在有流体流动的管道中，调节阀是一节流件，假设流体是不可压缩且充满管道，根据伯努利方程式和流体的连续性定律可知：通过阀门的体积流量 Q v与阀门的有效流通截面积 A 和通过阀门前后的压降ΔP(ΔP=P1-P2)的平方根成正比，与流体的密度ρ和阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，即： 其中 n——为常数，C——调节阀的流量系数，又叫流通能力。 根据调节阀的流量方程式可得出如下结论： (l)在流体的密度ρ和阀门上的压降ΔP 一定的情况下，调节阀的流量系数 C 与流量 Q v，C 值的大小反映了阀能通过的流量的大小。 (2)流量系数 C 与流通面积 A 成正比，流通能力随流通截面的增减而增减。 (3)流量系数 C 与阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，增大阀门的阻力系数ζ就是阀门的流通能力减小，如果阀门的口径相同，则不同结构的阀门阀门的阻力系数ζ就不相同，流通系数 C 也就不同。 3 调节阀结构形式的选择 调节阀结构形式的选择，应根据实际生产中工艺条件(温度、压力、流量等)、工艺介质的性质(如粘度、腐蚀性、有无毒害等)、调节系统的要求(调节范围、泄漏量、噪音)以及防止调节阀产生汽蚀现象等因素综合加以考虑。平常在我们实际使用中，应用最多的是普通单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、蝶阀等。一般来讲，在流量小、压差小、要求泄漏量小的场合，选择单座调节阀即
调节阀选型注意事项
调节阀选型注意事项 调节阀阀型的选择： (1)确定公称压力，不是用Pmax去套PN，而是由温度、压力、材质三个条件从表中找出相应的PN并满足于所选阀之PN值。 (2)确定的阀型，其泄漏量满足工艺要求。 (3)确定的阀型，其工作压差应小于阀的允许压差，如不行，则须从特殊角度考虑或另选它阀。 (4)介质的温度在阀的工作温度范围内，环境温度符合要求。 (5)根据介质的不干净情况考虑阀的防堵问题。 (6)根据介质的化学性能考虑阀的耐腐蚀问题。 (7)根据压差和含硬物介质，考虑阀的冲蚀及耐磨损问题。 (8)综合经济效果考虑的性能、价格比。需考虑三个问题： a．结构简单(越简单可靠性越高)、维护方便、备件有来源； b．使用寿命； c．价格。 (9)优选秩序。 蝶阀－单座阀－双座阀－套筒阀－角形阀－三通阀－球阀－偏心旋转阀－隔膜阀。 调节阀执行机构的选择： (1)最简单的是气动薄膜式，其次是活塞式，最后是电动式。 (2)电动执行机构主要优点是驱动源(电源)方便，但价格高，可靠性、防水防爆不如气动执行机构，所以应优先选用气动式。 (3)老电动执行机构笨重，我们已有电子式精小型高可靠性的电动执行机构提供(价格相应高)。 (4)老的ZMA、ZMB薄膜执行机构可以淘汰，由多弹簧轻型执行机构代之（性能提高，重量、高度下降约30％)。 (5)活塞执行机构品种规格较多，老的、又大又笨的建议不再选用，而选用轻的新的结构。 调节阀材料的选择： (1)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。 (2)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。 (3)环境温度低于－20℃时(尤其是北方)，不宜选用铸铁阀。 (4)对汽蚀、冲蚀较为严重的介质温度与压差构成的直角坐标中，其温度为300℃，压差为1．5MPa两点连线以外的区域时，对节流密封面应选用耐磨材料，如钴基合金或表面堆焊司特莱合金等。
调节阀的流量计算
调节阀的流量计算 调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。 1．一般液体的Kv值计算 a．非阻塞流 判别式：△P＜FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中： FL－压力恢复系数，见附表 FF－流体临界压力比系数，FF＝0.96－0.28 PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa QL－液体流量m/h ρ－液体密度g/cm P1－阀前压力（绝对压力）kPa P2－阀后压力（绝对压力）kPa b．阻塞流 判别式：△P≥FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：各字符含义及单位同前 2．气体的Kv值计算 a．一般气体 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中： Qg－标准状态下气体流量Nm/h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P＝P1－P2 G －气体比重（空气G＝1） t －气体温度℃ b．高压气体（PN＞10MPa） 当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时 式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》 3．低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算） 液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为： 式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀 对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀 式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系 ν ―流体运动粘度mm/s FR －Rev关系曲线 FR-Rev关系图 4．水蒸气的Kv值的计算 a．饱和蒸汽 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K－蒸汽修正系数，部分蒸汽的K值如下：水蒸汽：K＝19.4；氨蒸汽：K＝25；氟里昂11：K＝68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K＝37；丙烷、丙烯蒸汽：K＝41.5；丁烷、异丁烷蒸汽：K＝43.5。 b．过热水蒸汽 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：△t―水蒸汽过热度℃，Gs、P1、P2含义及单位同前。
调节阀Cv值计算及口径选择
提供一点调节阀选型设计时有关CV值的基础知识，大家共同分享。 阀门Cv值与开度是两个概念问题，国外喜欢叫Cv，国内习惯叫Kv，Kv表示的是阀门的流通能力，它的定义是：当调节阀全开，阀两端的压差ΔP 为100KPa，流体重度r为1gf/cm3（即常温水）时，每小时流经调节阀的流量数，以m3/h或t/h计。（例如一台Kv=50的调节阀，则表示当阀两端压差为100KPa时，每小时的水量为50m3/h。） 阀门开度是指阀门在调节的时候，阀芯（或阀板）改变流道节流面积时阀芯（或阀板）运动的位置，一般用百分比表示，关闭状态为0%，全开为1 00%。 对于蝶阀由时候厂家会提供Cv—开度曲线，这时候的Cv表示的是在不同开度时对应的阀门流通能力。 Cv 值 Cv：20°C的水通过阀体的压力降为1bar时的流量 Cv = 6.6Q ?SG/√△P …………………………….( 1 ) Q 流量 公升／分 SG 水密度1
△P 阀体两端的压力差bar △P = SG 〔 6.6Q ／Cv 〕2 Cv值愈大→流量愈大→ 表示阀体两端的阻力很小。 阀的选择： 所选的阀，其Cv值一定要等于或大于其额定的Cv值。 影响Cv值得因素： ＊ 管子入口的口径太小 ＊ 管子的长度 ＊ 阀体的开口 ＊ 乱流 ＊ 离大小头口端太近 ＊ 阀体入口的形状 第一部分 调节阀Ｃv值计算及口径选择 二Cv值计算及口径选择 流量系数Cv值是调节阀的重要参数，它反映调节阀的能力（容量），根据Cv值的大小来确定调节阀的公称通径。Cv值的定义是：阀处于全开状态，两端压差为1磅/寸2的条件下，60℉（15.6℃）的清水，每分钟通过阀的美加仑数。我国流量系数是按公制 定义的。符号为Kv，Kv与Cv的关系是Cv=1.17Kv。 1.液体介质计算： （英制） （公制） …………………….（1）……………（1′） 式中 Q=最大流量 gpm（美加仑/分）Q=最大流量m3/h G=比重（水=1）G=比重（水=1） P1=进口压力 psi P1=进口压力 100kpa（kgf/cm2） P2=出口压力 psi P2=出口压力 100kpa（kgf/cm2） ΔP=P1-P2 注意：P1和P2为最大流量时的压力 (1) 粘度修正 液体粘度大于100SSU（塞波特秒）或者大于20CST（厘斯）即20mm2/s时，计算所要求的Cv值应按下列次序进行粘度修正。 1） 不考虑粘度影响，用公式（1）或（1′）求出Cv 2） 用公式（2）和（3）或者公式（2′）和（3′），求出系数R。
关于调节阀的工作原理和计算选型探讨(新)
调节阀的工作原理及计算选型 摘要：人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手 脚”。自动控制系统一切先进的控制理论、巧秒的控制思想、复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。调节阀是生产过程自动化控制系统中最常见的一种执行器，是化工生产过程中的重要环节，调节阀的计算选型是否合理是影响阀门寿命的重要因素，本文将从工作原理和计算选型加以介绍。 关键词：调节阀 原理 计算 材料 选型 正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。 一、调节阀工作原理 （一）伯努利方程 由水力学观点来看，调节阀是一个具有局部阻力的节流元件。当流体流经调节阀时，由于阀芯、阀座处的流通面积缩小，形成局部阻力，并产生能量损失，通常用阀前后的压差来表示能量损失的大小。根据伯努利方程式，对不可压缩的流体： H ＝K 2 2V g 也可表示为H ＝1 2P P r －，式中： H ：为单位重量的流体流经调节阀时的能量损失 K ：为阻力系数 V ：流体平均流速，（V ＝ Q S ） Q ：流体体积流量：M 3/小时 S ：调节阀流通面积：厘米2 g ：重力加速度，981厘米／秒2 r ：流体重度：克／厘米3 P 1、P 2：调节阀前、后绝对压力，kgf/cm 2 代入上述公式得出： Q ＝ 12 2P P S g r K -? 代入具体数值后得出：
比例调节阀的计算选型
比例调节阀的计算选型 调节阀的流通能力C值，是调节阀的重要参数，它反映流体通过调节阀的能力，也就是调节阀的容量。 （1）调节阀流通能力C值定义为：调节阀全开时，阀前后压力差为 0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流经调节阀的体积流量（m3/h）。 为了正确选择调节阀的尺寸，必须准确计算调节阀的流通能力C值。 在设计选用时，根据工艺提供的最大流量、阀前绝对压力、阀后绝对压力、流体密度及温度等，计算出流通能力C值，然后按C值选择合适的阀的口径。 （2）调节阀C值计算公式。 介质为液体时 C=10Q 介质为饱和蒸汽时 当P2>0.5P1时 C=6.19Gs 当P2≤0.5P1时 C=7.22 介质为过热蒸汽时 当P2>0.5P1时 C=6.23Gs 当P2≤0.5P1时 C=7.25Gs 介质为气体时 当P2>0.5P1时 C= 当P2≤0.5P1时 C= 式中Q——液体体积流量（m3/h） QN——标准状态下气体体积流量（m3/h标况） Gs——蒸汽流量（kg/h） P1——阀前绝对压力（kPa） P2——阀后绝对压力（kPa） ΔP——（P1-P2）阀前后压差（kPa） t——流体温度（℃） Δt——过热度（℃） ρ——流体密度（t/m3,g/cm3） 选对比例调节阀对整个空调系统运行极为重要，阀门的开启度控制情况直接影响着空调的温湿度。 同时比例调节阀的安装应注意以下几点： （1）调节阀应装在水平的工艺管道上，即调节阀保持垂直。 （2）为便于检修，应靠近地面、楼板、平台等，如在架空管道距地面较高时，应设专用检修平台。 （3）在调节系统失灵或调节阀本身发生故障时，为避免造成停运和发生事故，影响正常生产，一般都应安装旁路管。 （4）当调节阀公称直径小于管道直径时，应加变径接头，而且变径接头不能太短。