第十一章 调节机构

具体步骤： 确定计算流量、确定计算差压、计算流量系数、选择流量系数 验算调节阀开度和可调比 、确定调节阀口径
谢 谢！
第一节 调节机构的类型
直行程单级节流调节阀
通过改变阀杆的轴向 位移来改变阀芯处的流通面 积，以达到调节流量或压力 的目的。习惯称为调节阀。 （节流1次）
动态图
第一节 调节机构的类型
直行程多座调节机构
有多个节流的曲线体。介质要经过2~5次的节流才能达到 调节的目的。适用于大压降的管路。 图：
第一节 调节机构的类型
令 X =
q 1 , max
q v , max 把q1,min和q2转化成关于X，
qv,max，R的关系式。带入上式， 最后得：
qv , max 1 = Rr = 1− X q2
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的流量特性:
概念：流体介质流过调节阀的相对流量和调节阀阀芯的相对位移 概念 之间的函数关系。 qv l = f ( ) q v ,择
3、从负荷变化情况考虑 国内使用的调节阀只要有直线、等百分比、快开三种基 本流量特性。 快开一般用于双位控制和程序控制系统中。 在S值较小，负荷变化较大的场合，不宜采用直线特性。 等百分比具有比较强的适应性，适合负荷变化幅度大的场合。
第三节 调节阀的选择
调节阀口径的选择
抛物线流量特性（ n=1/2）
q q
v
v , max
1 = R
(
l R − 1 + 1 L
)
2
特点：性能介于直线和对数特性曲线之间。 快开流量特性 特点：（见曲线1）阀芯是平板型的。 小开度时，就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快达 到最大。适用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
直线流量特性（n=0）
qv q v , max
1 l 1 = (1 − + ) R L R
特点：放大系数是一常数，当开度变化相同时，流量的增量相 同，但流量的相对变化值不同。 小开度时，流量相对变化大，灵敏度高，调节作用强，当易振荡。 大开度时，流量相对变化小，灵敏度低，调节作用弱，调节缓慢。
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的工作流量特性:
不仅和调节阀本身机构相关，而且和使用环境也关系密切。 阀门可能与其他设备并联或串联工作，出现差压变化，使可调 比发生变化。参数S和X使可调比发生变化，也使流量特性发生 畸变。（S不低于0.3，X不低于0.8）
第三节 调节阀的选择
调节阀流量特性的选择 调节阀口径的选择
qv qv , max
：相对流量
l L
：相对位移
理想流量特性：调节阀前后差压不随阀的开度而变化的流量特性。 工作流量特性：调节阀前后差压随阀的开度而变化的流量特性。
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的理想流量特性:
只和阀芯的形状有关系，是调节阀的固有特性。主要有直 线、等百分比、抛物线、快开等四种。
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的流量系数:
定义： 定义 在调节阀前后差压为100kPa，流体密度为1000kg/m3的 条件下，调节阀全开时，每小时通过阀门的流体量（m3/h）。 通常用符号C表示。
16 . 1 A C = 10 ξ
C与ξ、A有关系。 一定条件下，ξ是一个常数，因而可根据流量系数C的值确定调节阀公称直 径。即确定阀的几何尺寸。因此，流量系数是反映调节阀口径大小的一个 重要参数。
max
ρ ρ
∆p
min
=
C C
max min
理想可调比----反映了调节阀调节能力的大小（取30或50）
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
2）实际可调比 实际使用中，调节阀前后差压是变化的，可调比是变化的， 称为实际可调比，用Rr来表示。 调节阀串联管道
qv , max qv , min C max = C min ∆p min
流量系数是选择控制阀口径的重要依据。 流量系数是选择控制阀口径的重要依据。为了能正确计算 流量系数，首先必须合理确定调节阀流量和差压的数值，通 常把代入流量系数计算公式的流量和差压称为计算流量和计 算差压。在按计算所得的流量系数选择调节阀口径之后，还 应对所选阀的开度和可调比进行验算，以保证所选调节阀的 口径能满足控制要求。
第一节 调节机构的类型
调节阀的基本类型：
直行程调节阀是通过阀芯的上下移动，从而改变流通面积以实 现对流量的控制。
图
第一节 调节机构的类型
调节阀的基本类型：
角行程调节阀是通过阀芯旋转角度的改变，从而改变流通面积 以控制流量。
第一节 调节机构的类型
调节阀的基本机构：
直行程单座调节机构 直行程单座截止阀 直行程单座闸阀 直行程单座节流阀 直行程单级节流调节阀 直行程多座调节机构 角行程调节阀 角行程球阀 角行程蝶阀
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
几个概念：
闪蒸：当液体通过阀节流时，在阀芯处的静压降低到等于或低于 该液体入口温度下的饱和蒸汽压时，部分液体汽化所形成汽夜 两相共存的现象。 空化：闪蒸发生后，随着液体的流动，其静压力上升，当静压力 回升到该液体所在工况的饱和蒸汽压以上时，闪蒸形成的气泡 会破裂，重新转化为液体，这种气泡形成和破裂的过程称为空 化。 汽蚀：见书。 空化的破坏作用：材质的损坏、振动、噪声。 空化的避免：使阀前后的差压不大于最大允许差压。
第一节 调节机构的类型
直行程单座截止阀
主要功能是接通或切断管 路介质，通常作为关断用阀 门。
第一节 调节机构的类型
直行程单座闸阀
闸阀是用闸板作为阀 芯，通常作为关断阀使用。
动态图1
动态图2
第一节 调节机构的类型
直行程单座节流阀
通过改变阀芯的位置 从而改变相对流通面积来控 制流体流量的调节阀门。主 要作用是节流。
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的流量系数:
计算： 计算
C =
注意：
10 q ∆p
ρ
1）由于流体的种类和性质都会影响到流量系数的大小，因此 对于不同的流体，如低雷诺数、气体或蒸汽以及两相混合流体 等，在计算时都要给于修正。 2）流体的流动状态也会影响流量系数的大小。 几个概念：阻塞流、闪蒸、空化、气蚀
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的可调比：
调节阀所能实行控制的最大流量和所能实行控制的最小 流量之比，称为调节阀的可调比，也称调节范围。用符号R 表示。 q v , max R = q v , min 1）理想可调比 调节阀前后差压不变时的可调比。
R = q v , max q v , min = C C ∆p
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
等百分比流量特性（对数流量特性 n=1）
q q
v
= R
(
l −1) L
v , max
特点：放大系数随流量增大而增大，但流量的相对变化值是相等 的，即流量变化的百分比是相等的。 小开度时，放大系数小，调节缓和平稳。 大开度时，放大系数大，调节灵敏、有效。
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
第十一章 调节机构
第一节 调节机构的类型 第二节 调节阀的流量方程式及流通能力 第三节 调节阀的选择 第四节 电动阀门的控制 第五节 风机的控制机构
第一节 调节机构的类型
调节机构是用来控制流体流量、压力和流向的装置。
调节阀的基本类型 调节阀的基本机构
第一节 调节机构的类型
调节阀的基本类型：
1、按机构特征分 截门形、闸门形、旋塞形、蝶形 、旋启形、滑阀形 2、按转动的方式分 手动阀、气动阀、液动阀、电动阀 3、按用途分 关断用、调节用、保护阀 4、按阀芯动作形式分 直行程式调节机构 角行程式调节机构
Rr =
ρ
∆p max
=R
∆p min ∆p max
ρ
∆p max ≈ ∆p
令S =
∆ p min ∆p
Rr = R
S
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀并联管道
实际可调比 = 流过管路的最大可控流量 流过管路的最小可控流量
Rr =
q v , max q v , min
=
q v , max q 1 , min + q 2
调节阀的流量方程式 调节阀的流量系数 调节阀的可调比 调节阀的流量特性
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的流量方程式:
定义： 定义：主要是研究通过调节阀的流量和那些因素有关系。
q
v
= vA
v=
2*E
qv — 流体的体积流量 v — 液体在调节阀接管流通截 面积上的平均流速。 A — 调节阀接管流通截面积
角行程球阀
阀芯结构：在球体上 沿直径方向钻一流通孔。 可以做关断阀（o型） 使用也可以作为调节阀（V 型）使用。
动态显示（o型)
动态显示（V型）
第一节 调节机构的类型
角行程蝶阀
阀芯结构：圆盘状。 工作时沿圆盘面上某直径 为轴旋转。 通常做调节阀使用。
蝶阀
蝶阀内部结构1
蝶阀内部结构2
气动蝶阀
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
ξ
=
2∆p
ξρ
E — 单位质量流体经调节阀时 的能量损失。 ξ— 调节阀的阻力系数 ∆p — 调节阀前后差压 ρ— 流体密度。
第二节 调节阀的流量方程式 及流通能力
调节阀的流量方程式:
q
v
=
A
2∆p
ξ
ρ
q v = 16 . 1
A
∆p
ξ
ρ
结论：调节阀流体流量的大小，与阀前后的差压、流体的密度、 结论 阻力状态和流通面积有关。 当调节阀流通面积A一定，∆p/ρ不变化情况下，流量qv仅 随阻力系数ξ变化而变化。调节阀就是根据执行机构发送来的 信号来改变调节阀的开度即行程，也就是调节阀的阻力系数 ξ，从而达到调节流量的目的。