浅谈控制阀在过程控制系统中的选型计算及应用
控制阀设计选型与应用
控制 阀常见 的故障及 消除 ， 还介绍 了阀门定位器 、 阀门传送器 、 空气过滤减压器等控制阀附件的相关 知识 。 在编写过程 中注重标 准的应用 ，贯彻 Ｇ Ｂ ， ｒ ｒ １ ７ ２ １ ３ ． １ 一 Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ７ ２ １ ３ ． １ ６ 、Ｇ Ｂ ， ｒ ｒ ４ ２ １ ３ －２ ０ ０ ８ 、Ｉ Ｅ Ｃ ６ ０ ５ ３ ４ 一 Ｉ ＭＥ Ｃ ６ ０ ５ ３ ４ — ８ 、Ｂ Ｓ Ｅ Ｎ ６ ０ ５ ３ ４ 一 ｌ ～ Ｂ Ｓ Ｅ Ｎ ６ ０ ５ ３ ４ — ８ 、Ａ Ｓ Ｍ Ｅ Ｂ １ ６ ． ３ ４ 、Ａ Ｐ Ｉ ６ Ｄ 、Ａ Ｐ Ｉ ６ ０ ０等标 准。
非常多 。凶此 ，如何正确地 选用控 制阀 ，是实现控制 阀的调节 性能 、密封性能 、动作性能和流通能力 的
关键所ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 。
对大多数控制 阀来 说 ，控制 阀的性 能是首要 问题 ，南于密封性 能差或密封寿命 低而造成流体的外漏 或 内漏 ，有毒 有害流体 、腐 蚀性流体 、放射 性流体 和易燃易爆流体 的泄漏会产 生环境污染 和经 济损失 ， 甚 至造成人身伤亡 。对 于高 、中压气体的控制阀 ，阀门的安全 可靠 是非常重要的 ，因此 ，必须十分重视
．
５ ９．
书名 ｉ工业过 程控 制阀设 计选型与应 用技 术 作者 ：陆培 文 主编
书号 ：Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ ９ ７ ８ — ７ — ５ ０ ６ ６ — ８ １ ８ ７ — ２
控制 阀安装在各种管路和装置 系统 中 ， 用 于控制 流体 的压力 、流量 和流向。南于流体 的压 力、流量 、 温度和物理化学性质 的不同 ，对流体系统 的控制要求 和使用要 求也不同 ，所 以控制阀 的种类和品种规格
浅谈控制阀的选型与使用
浅谈控制阀的选型与使用【摘要】控制阀是自动化控制系统中的执行器，其应用质量反应在系统的调节品质上，工业自动控制水平的提高，控制阀已经渗透到生产的每一个角落，其在稳定生产，优化控制，维护及检修成本控制等方面起着举足轻重的作用。
本文重点分析了控制阀的组成与分类以及类型的选择，介绍了控制阀口径、作用方式、流量特性、执行机构和材质等选择的原则、步骤和方法。
【关键词】控制阀;流量系数;选型Abstract：Control valve is automatic control actuator system，the application of quality reaction in the system of regulation on quality，enhance industrial automatic control level，control valve has penetrated into every corner of the production，in the stable production，optimal control，play a decisive role on maintenance and repair cost control.This paper focuses on the analysis of the control valve and the composition of the classification and type selection，introduced the control valve diameter，mode of action，flow characteristics，execution mechanism and material selection principles，steps and methods.Keywords：Control valve;The flow coefficient;Selection1.引言随着科技进步，在生产过程自动化中，用来控制流体流量的调节阀已遍及各个行业。
浅谈自动控制阀门的设计及控制原理
浅谈自动控制阀门的设计及控制原理摘要在新的市场经济条件下，随着工业化的不断发展，阀门作为一种重要的机械运动装置，在控制流体的流量、方向和压力方面起着重要的作用。
近年来，传统企业在机械生产中实施了更加灵活、方便和基于阀门的投资装置，这是行业实现可持续发展目标的一项重要改革。
在这方面，本文以自动控制阀的基本内容为基础，深入研究自动控制阀的设计和控制原理，为今后阀门的使用和生产提供系统的科学依据。
关键词自动控制阀门；设计及控制；原理引言自动控制阀可控制流体介质的进出口，满足管道输送和机械生产的要求。
自动阀控可自动调节，应用操作灵活，简单方便。
因此，加强对纯机械式自动控制阀的研究具有重要意义。
一、自动控制阀门的设计及控制简述（1）自动控制阀基本概述所谓的“自动控制阀”实际上是一种自动控制阀门，脱离手动控制的装置。
和传统的手动控制相比，自动控制阀的自动化控制在一定程度上降低了能耗。
人力资源对于提高控制的准确性和准确性也具有重要意义。
通过对大量研究数据的分析，可以看出，在工业化不断发展的新工业时代背景下，自动控制阀具有以下功能特点。
首先，可以有效地降低企业的运营成本。
手动调节阀的投资成本和使用相对较低，但需要大量人力进行控制，且控制过程中运行系数较难，增加了企业的运行成本。
另一方面，自控阀不仅操作简单灵活，而且在使用过程中不需要太多人力，使用周期长，不易损坏，大大降低了公司的运营成本，提高了企业的经济效益。
其次，符合当前正常运营的业务需求。
在贸易和新兴产业及地区贸易日益频繁发展的背景下，企业生产需求的增加不仅会促进产业的发展，还会使产业面临巨大的生产压力。
使用自动化控制的阀门不仅可以改善生产和运行状况，而且可以极大地满足正常的业务需求。
此外，对于中小型企业而言，自动机械阀门因其生产成本低而得到广泛应用。
在自动控制阀应用过程中，阀门应用的主要目的是控制水量，特别是其工作原理是当所需水量达到预定值时，水进入阀门冻结膨胀，按下活塞关闭水管。
浅谈工业自动化控制中调节阀的选择及应用分析
浅谈工业自动化控制中调节阀的选择及应用分析发布时间：2021-07-26T10:23:34.883Z 来源：《科学与技术》2021年9期作者：罗志成[导读] 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罗志成柳钢中金公司摘要：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，可以实现调节流体流量的功能，把生产过程中被参数控制在工艺所耍求的范围内，从而实现生产过程的自动化。
关键词：调节阀作用安装1 前言在工业生产自动控制系统中，调节阀是最常用的执行元件之一。
调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。
调节阀-般由执行机构和阀门组成。
如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为气动、电动、液动三种。
一个控制系统，选择最优的调节阀是一项科学而繁杂的工作，本文仅从调节阀的作用方式、流量特性及调节阀的口径选择三个方面进行阐述、讨论。
2 调节阀在工业自动控制中的应用要求2.1调节阀作用方式的选择选择作用方式就是要选择调节阀的正、反作用。
当气压信号或电流信号增加时输出轴顺时针旋转或向下动作称为正作用，反之为反作用。
在进行选择时应从以下几个方面考虑：⑴、从生产工艺的安全性上考虑。
它是指调节阀在正常生产中，信号突然中断，阀门全关或全开(当然有的调节阀在执行机构中增加了信号自锁功能，即信号中断时，阀门]的阀位保持原开度不变)此时对生产设备及现场人员有益、无益进行选择。
如用于高炉鼓风机的防喘振调节阀，当失掉气源后，为保证设备的安全，应使阀门]处于全开位置，防止一旦形成喘振,危害风机自身安全。
又如用于煤气燃尧系统，当调节阀失掉信号时，阀门将处于全关位置，切断煤气，保证炉窑设备和现场人员的安全，避免事故的发生。
⑵、从介质的特性考虑。
一般讲是温度对其影响比较大的介质。
调节阀计算选型使用
调节阀计算选型使用调节阀属自动化仪表中的执行器大类。
它作为过程控制中的终端元件，随着自动化程度的不断提高，已日益广泛地应用于冶金、电力、化工、石油、轻纺、造纸、建材等工业部门中。
调节阀安装在现场，直接与介质接触，使用条件恶劣，它的质量和可靠性不仅影响调节品质，而且还涉及到系统的安全、维护人员的安全和环境污染等重大问题。
不少场合迫切需要实现自动控制，却常因调节阀不能满足现场要求而无法实现。
随着调节阀的发展，人们对调节阀的重要性有了新的认识，已回过头来对它另眼相看了。
要正确可靠地用好调节阀，除产品本身质量外，还与计算、选型、维护、使用密切相关。
为此，相关人员必须了解一些调节阀的应用理论，懂得计算、选型、安装、维护、故障诊断和处理等一系列应用知识。
遗憾的是，介绍这些知识的专门书籍太少，致使有关人员无从参考，无处遵循。
编写本书的目的正是想填补这一空白，以提高对调节阀的使用质量，更好地发挥其作用。
本书参考了作者1989年由四川科技出版社出版的《调节阀应用》和华林公司的《调节阀选型指南》两本书，并结合了作者这十年对调节阀的研究、开发、疑难问题的处理经验，尤其是举办调节阀学习班经验、现场技术服务经验、新开发的九十年代末的最新产品成果——全功能超轻型调节阀的研制和应用经验。
本调节阀的发展历程调节阀的发展自20世纪初始至今已有七、八十年的历史，先后产生了十个大类的调节阀产品、自力式阀和定位器等，其发展历程如下：20年代：原始的稳定压力用的调节阀问世。
30年代：以“V”型缺口的双座阀和单座阀为代表产品问世。
40年代：出现定位器，调节阀新品种进一步产生，出现隔膜阀、角型阀、蝶阀、球阀等。
50年代：球阀得到较大的推广使用，三通阀代替两台单座阀投入系统。
60年代：在国内对上述产品进行了系列化的改进设计和标准化、规范化后，国内才才有了自己完整系列的产品。
现在我们还在大量使用的单座阀、双座阀、角型阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀七种产品仍然是六十年代水平的产品。
关于调节阀的工作原理和计算选型探讨(新)(DOC)
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 22V g也可表示为H ＝12P 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3P 1、P 2：调节阀前、后绝对压力，kgf/cm 2 代入上述公式得出：Q ＝122P P S g rK -⋅ 代入具体数值后得出：-SP+调节对象调节器变送器调节阀被调参数干扰Q ＝5.0412P P S rK米3／时 （1-1）令5.04S K=C,则Q=CP r米3／时,C 称为调节阀流通系数或流通能力C 值表示调节阀全开时，其两端压力降△P ＝1kgf/cm 2，流体重度为1克/cm 2时，每小时通过阀门的立方米数。
控制阀的选型原则与维护方法
控制阀的选型原则与维护方法内容来源自网络一、控制阀的选型A、控制阀选型的重要性调节阀是自控系统中的执行器，它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。
作为过程控制中的终端元件，人们对它的重要性较过去有了更新的认识。
调节阀应用的好坏，除产一、控制阀的选型A、控制阀选型的重要性调节阀是自控系统中的执行器，它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。
作为过程控制中的终端元件，人们对它的重要性较过去有了更新的认识。
调节阀应用的好坏，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，造成系统开开停停，有的甚至无法投用，所以对于用户及系统设计人员应该认识阀在现场的重要性，必须对调节阀的选型引起足够的重视。
B、控制阀选型的原则1、根据工艺条件，选择合适的结构形式和材料。
2、根据工艺对象的特点，选择控制阀的流量特性。
3、根据工艺操作参数，选择合适的控制阀口径尺寸。
4、根据工艺过程的要求，选择所需要的辅助装置。
5、合理选择执行机构。
执行机构的响应速度应能满足工艺对控制行程时间的要求：所选用的控制阀执行机构应能满面足阀门行程和工艺对泄露量等级的要求。
在某些场合，如选用压力控制阀(包括放空阀)，应考虑实际可能的压差进行适当的放大，即要求执行机构能提供较大的作用力。
否则，可能当工艺上出现异常情况时，控制阀前后的实际压差较大，会发生关不上或打不开的危险。
二、控制阀的附件在生产过程中，控制系统对阀门提出各式各样的特殊要求，因此，控制阀必须配用各种附属装置(简称附件)来满足生产过程的需要。
控制阀的附件包括：1、阀门定位器用于改善控制阀调节性能的工作特性，实现正确定位。
2、阀位开关显示阀门的上下限行程的工作位置。
3、气动保位阀当控制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。
4、电磁阀实现气路的电磁切换，保证阀门在电源故障时阀门处于所希望的安全开度位置。
5、手轮机构当控制系统的控制器发生故障时，可切换到手动方式操作阀门。
浅析控制阀如何选用
如何正确选用控制阀概述（上海艾逊实业有限公司）随着石化企业自动化程度的不断提高，控制阀的选择及使用显得尤为重要。
在生产现场，控制阀直接控制着工艺介质，有些介质成分比较复杂，尤其是高温、高压、剧毒、低温、强腐蚀、易燃、易爆、易渗透、高粘度、易结晶等特殊情况，若选择不当，往往给生产控制带来困难，以致调节质量下降，甚至造成严重的生产事故。
因此对控制阀的正确选用必须给予高度重视，特别是近阶段以来，一些控制阀生产厂家为了显示其雄厚的技术实力，在推销产品时，往往许诺只要提供一些必须的参数即可满足用户要求。
这的确给用户带来了很大的便利，用户因对产品的一些细节缺少了解，也不利于以后的维修。
下面笔者根据自己的工作经验并结合相关资料，对控制阀选型过程中应该注意的几个方面给以阐述，希望能对同行们的控制阀选型工作有所帮助，更好的保证企业的正常稳定生产，同时也促进彼此之间的技术交流。
根据工艺条件，选择合适的结构形式和材质1、如何选择控制阀的型式? 控制阀前后压差较小，要求泄漏量较小，一般可选用单座阀；? 调节低压差、大流量的气体，可选用蝶阀；调节强腐蚀性流体，可选用隔膜阀；?? 既要求调节又要求切断时，可选用偏心旋转阀；噪音较大时可选用套筒阀。
?2、如何选择控制阀的材质? 根据介质的工作压力、温度、腐蚀性、气蚀冲刷是否严重等选材。
一般应选铸钢；?? 使用要求不高时（+120℃、1.6MPa以下）也可选用铸铁；? 高温（450-600℃）或低温（-60-250℃）场合应选用1Cr18Ni9Ti；? 高压（22-32MPa）场合应选用锻钢，1Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti；? 强腐蚀介质应选1Cr18Ni9Ti；根据工艺对象的特点，选择合适的流量特性控制阀的流量特性是介质流过控制阀的相对流量与相对位移（控制阀的相对开度）间的关系，一般来说改变控制阀的阀芯与阀座的流通截面，便可控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，如在截流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压差的变化又将引起流量的变化。
控制阀选型应用
控制阀选型应用作者：叶敏来源：《科学与信息化》2020年第15期摘要针对控制阀在现代工业自控系统中的重要作用，根据工艺要求正确地选择阀门类型，执行器以及控制附件，对实现安全稳定运行，提高生产效率起着重要作用。
关键词控制阀;选型;阀型;执行器及附件1 概述在现代工业的自动控制系统中，最常用的终端控制元件就是控制阀，其有效控制生产过程中的工艺参数，来达到对流体压力，温度，流量及液位的调节，是工业自动化控制系统中的“手脚”，被广泛应用于石油化工，电力，冶金，市政以及制药，饮料等行业。
现代企业生产过程控制效果的好坏，控制阀工作寿命的长短，主要取决于控制阀选型是否合理。
合理的选型才能保证控制回路中工艺参数不超出要求的工作范围，保证终端产品的质量。
另外合理选型不但可以优化控制，提高生产效率，还可延长阀门的使用周期，降低维护费用及生产成本。
控制阀主要由阀门，驱动执行机构，以及各种控制附件组成。
在选型中，既要选择适合工况和流量特性要求的阀门类型，同时要选择保证阀门安全稳定运行的执行机构以及控制附件。
2 阀型的选择控制阀类型主要有直行程和角行程类型，不能笼统断定哪一种类型控制阀是最好的，其实制造商一直都在生产不同类型的控制阀，以对应不同的工况。
直行程阀通过上下行程推力实现阀门开闭及流量范围的控制。
直行程控制阀是各种控制阀类型中相当成熟的一种，它能提供最大范围的应用;同时在阀门的紧固性、密封性和阀座密封规则上有很大优势。
典型类型有单座阀，双座阀，笼式阀，三通阀，隔膜阀。
单座阀是最常见的阀体类型，能够处理大部分工况要求。
其结简单，通常被应用于要求严密关闭的场合。
可选用金属对金属阀座表面，或者金属对PTFE或复核材料组成的软阀座。
单座阀可适用于高温高压的工况，小规格可应用于高压差工况，其配备多系列阀芯，CV值和固有流量特性可通过更换不同的阀芯得到改变，不同阀芯形状具有不同流量特性。
可在不增加管道变径的需求下，满足流量调节要求。
浅析煤化工控制阀的选型及应用
浅析煤化工控制阀的选型及应用随着煤化工项目在全国各地的建设和开车，煤化工在国民经济中的地位也越来越突出。
由于煤化工工艺的特殊性，在生产过程中所使用的各类控制阀关乎着生产的平稳和安全，在煤化工项目中起着至关重要的作用。
笔者根据多年的实践经验，对煤化工各个装置区的各类关键控制阀进行阐述和剖析，以供大家交流借鉴一、锅炉装置区煤化工项目的锅炉给水压力16Mpa，锅炉出产的蒸汽基本为9.8Mpa、540℃，大部分用于拖动透平汽轮机，其余部分经过多次减压后供生产使用。
所以锅炉装置区，给水控制阀和蒸汽减压阀非常重要，而且造价极高。
1、锅炉给水阀用于精准的控制汽包液位，给水压力高（16Mpa）温度高（220℃），对阀体及其内件冲刷极大，阀门选型不当极易产生振动。
阀芯结构可用笼式套筒。
阀芯与阀杆连接形式要求焊接，不采用螺纹、销钉和螺栓被帽的形式，避免在高压冲蚀下阀杆与阀芯脱落。
阀门本体材质通常为WC6或CF8M，阀内件材质304或316，阀杆材质可选304、17-4PH（马氏体不锈钢，强度极高）如选用304，要求有1.5-2倍强度余量。
执行机构可选用电动或气动薄膜式执行机构，考虑到控制安全的需要，要求事故状态下阀门保持开度。
2、锅炉给水泵最小回流阀锅炉给水泵往往为10级以上的多级泵，进出口压差极大，为了保证给水泵的安全运行，最小回流阀是给水泵重要的安全控制附件。
由于压差高达16Mpa，温度220℃，对阀本体和内件冲蚀极大，控制难度也较大，加之价格较高。
许多地方往往采用带定位器的套筒控制阀代替，通过定位器控制难度大，往往伴随着振动和冲蚀，使用寿命较短。
真正的最小回流阀为自力式阀门，阀芯须经喷涂碳化钨处理，阀芯和阀体可堆焊司太立合金。
3、蒸汽减压阀这里重点介绍9.8Mpa减1.0Mpa的阀门，其他等级的减压阀国内基本可以满足生产要求。
对于9.8Mpa减1.0Mpa的阀门目前世界范围内首推还是CCI迷宫式套筒减压阀，虽然多数厂家也可制造生产此种阀门而且有一定的使用业绩，但是关键核心技术还在套筒的结构和制造工业。
浅谈控制阀的选型与使用
摘 要 ：重点分析 了控制阀类型的选择 、 流量系数的计算 ， 重点介 绍了控 制阀口径 、 作用方式 、 流量特性 、 执行机构和材质等
选 择 的原 则 、 骤 和 方 法 。 步
关键词 ： 控制 阀； 流量系数 ； 选型
中图 分 类 号 ： Ｐ １ Ｔ ２４
文献标识码 ： Ｂ
文章 编 号 ： ０７ ７２（０８ ０— ０４ ０ １０— ３４ ２０）３ ０６ — ５
１ 引 言
的产 品类 型很 多 ， 构 也 多 种 多样 ， 且还 在 不 断 结 而
控制 阀作为 自动控制系统终端 的执行部件 ， 接受 调节器或计算机 的控 制信 号 ， 改变被 调介 质 的流量 ，
普 散 长 通 颈 型 型 热
型
波 纹 管 密
封
珏
图 １ 控 制 阀结 构 形 式 分 类
在 根 据 工 艺 条 件 和参 数 ， 参考 表 １表 ２所 律 ， 注意在 阀门 并 选 用 时将 介 质 特性 作 为 一 个 重 要 因 素考 虑 。确定 了控制 阀的结构 类型 后 ， 还需要 再 进一 步确定 阀的 压 力 等级 、 工作 温 度 区域 、 泄漏 等 级 、 许 压差 、 允 额 定 流量 系数 ５个 技术 性 能参 数 ， 以满 足符 合工 艺要
实现对工艺过程某一 参数如温 度 、 力 、 压 流量 、 液位等
更新 和变 化 。一 般来 说 阀是 通用 的 ， 既可 以与气 动 执行 机构 匹配 ， 可 以与 电动执 行机 构或 其他执 行 也
控制阀选型浅谈
141工业技术与实践丨学术平台丨主要工况1选择阀门时考虑的主要对工况包括流体的流量、温度、压力、压差、流体构成、流量特性等。
压力1.1当操作压力低于大气压时应仔细考虑填料函结构形状和连接件的密封。
空气泄漏进入到工艺系统比工艺流体漏出更难以检测。
对于气动抽真空的工艺系统来说，空气泄漏带来很大的麻烦，而且增加了能耗。
在水泵供水系统中，空气进入会损失泵吸力，降低流体容量并会产生汽蚀。
当工艺流体具有危害性（如煤气）时，空气的进入会有引起爆炸的危险。
流体的组成要素1.2流体的构成是指固体物质、微量元素和其它相态。
阀门的选择以洁净的流体为基础，如果存在粗糙固体，阀门可能会磨损很快。
人们的肉眼只能发现直径超过40mm 的粒子，而直径介于5~40mm 的粒子会产生严重的磨损问题。
流体流速会加剧固体物质造成的磨损和冲蚀；材料被咬蚀的速率与流体流速的关系可以用下面公式表示：ay lV kV y V 为材料被咬蚀的速率；k 为比例系数，是一位常数；l V 为流体流速；a=2.5~5；从公式可以看出，材料被咬蚀的速率与流体流速的2.5~5次幂成正比。
流速增加很小就会极大地增加磨损程度。
对于控制阀来说，未经查明的固体物质所导致的磨损问题非常普遍。
液体通常被视为单相流体。
除了水中的固体颗粒或者其他金属离子以外，多数用户忽略了液体中包含溶解气体和被带入气体。
气体和蒸汽中也可能包含有液滴。
溶解在液体中的气体或被带入的气体会对人员造成危险或产生腐蚀。
典型的例子如硫化氢气体，毒性很强且具有腐蚀性。
溶解在液体中的氧气会腐蚀阀体和管道。
微量元素会带来腐蚀问题，极少量的腐蚀性元素就会侵蚀阀门材料。
重要的阀门功能和阀座与阀杆密封会被意想不到的腐蚀性快速损毁。
而因为腐蚀原因造成的维护成本不可忽视。
流体的性能1.3流体的性能是决定阀门类型选择的关键因素。
如果通过阀门的压差高得足以产生闪蒸或汽蚀，那么必须据此选择相应的阀门。
闪蒸会降低阀门的液体容积。
控制阀的计算与选型
控制阀的计算与选型中国泵业网量计算时，定义Cv为控制阀流量系数，它与阀门结构、阀前后压差、进口流体密度和流体特性有关，为无量纲。
详细计算中，Cv＝，其中：q是经由控制阀的流量；ρ1是控制阀阀前流体密度；N是工程单位系数，也是无量纲；Δp是控制阀前后压差。
不丢脸出，Δp越大，Cv值越小。
但是对于发生了梗阻流工况下的控制阀的计算，以上常规的计算压差Δp＝p1－p2的方式并不合用，会导致阀门计算错误，并使阀门选型过小。
笔者通过实例先容梗阻流工况的判别步骤及其工况下计算压差的确定，有利于准确的阀门选型。
在某石化改造项目中，有1台阀门是20世纪80年代设计选型的，根据当时的工艺数据，流量qm＝18000kg/h，阀前压力p1＝3.3MPa （A），阀后压力p2＝0.86MPa（A），压差Δp＝2.44MPa，结合温度与密度等参数，计算Cv值，最后选择了1台Cv＝17，口径为5.08cm （2in）的控制阀。
然而这台阀门在实际应用中一直偏小，业主反应，即使平时阀门全开，但使用中仍是偏小，迫切但愿该次改造中对阀门进行重新计算并重新选型。
深入研究后，发现因为阀后压力p2很小，实际已经发生了梗阻流（闪蒸）的工况，此时进行Cv值计算时，Δp≠2.44MPa，应该代入发生梗阻流时对应的临界压降Δpcr。
而Δpcr ＜p1－p2＝2.44MPa，导致了原先阀门的计算偏小。
由此可知，通常情况下Δp＝p1－p2，即控制阀阀前压力与阀后压力之差，假如阀前压力p1恒定，则Δp跟着阀后压力p2的变化而变化，p2越小，则Δp越大。
假如p2降低到一定的值，经由控制阀的流体发生了梗阻流的情况，Δp的取值则不再即是p1－p2，需要重新考虑。
笔者着重讨论梗阻流工况下，阀门Cv值计算时Δp的取值题目，进一步再判定阀门是闪蒸工况仍是气蚀工况以及相应工况下的处理措施。
1梗阻流的判定对于不可压缩的流体，控制阀阀前压力p1保持一定时，逐步降低阀后压力p2时，流过控制阀的流量会逐渐增加，但当阀后压力p2降低到某一数值后，流过控制阀的流量到达一个最大极限值qmax，这时再降低p2也不能使通过控制阀的流量再增加了，该最大极限值就是梗阻流（chockedFLow）。
(完整版)阀门选型与计算
(完整版)阀门选型与计算阀门选型与计算1. 引言本文档旨在介绍阀门的选型与计算。
阀门是流体控制系统中的重要组成部分，用于控制流体的流量、压力和方向。
正确选型和计算阀门是确保流体控制系统正常运行的关键步骤。
2. 阀门选型在选择适合的阀门之前，首先要考虑以下几个因素：- 流体介质：不同的流体介质具有不同的特性，例如温度、压力和化学成分等。
确定流体介质的性质是选择合适阀门的首要因素。
- 操作温度和压力：阀门的材料和结构必须能够适应实际操作条件下的温度和压力。
通过了解系统的温度和压力范围，可以选择适当的阀门。
- 流量要求：根据流体控制系统的需要，确定所需的流量范围。
这有助于选择具有适当通径和流量特性的阀门。
- 泄漏要求：不同的应用有不同对泄漏的要求，例如严密性要求高的系统可能需要选择密封性能良好的阀门。
- 结构类型：根据具体的应用需求选择合适的阀门类型，例如蝶阀、截止阀、球阀等。
3. 阀门计算选型合适的阀门后，还需要进行一些计算，以确保阀门能够满足实际需要。
以下几个方面需要考虑：- 流通能力计算：根据流体的流量要求，确定阀门的流通能力，即可通过阀门的流通系数或公称通径来表示。
- 压力损失计算：根据系统的工作压力和阀门的流通能力，计算阀门的压力损失。
这有助于确定是否需要在系统中加入附加的压力增益设备。
- 动力学计算：考虑流体运动的动力学特性，确定阀门的反应时间和阀门的最大操作频率。
这有助于确保阀门能够适应系统的运行要求。
4. 总结阀门的选型和计算是确保流体控制系统正常运行的重要步骤。
通过考虑流体介质、操作条件、流量需求和泄漏要求等因素，选择适当的阀门类型。
同时，进行阀门的流通能力、压力损失和动力学计算，以保证阀门能够满足实际需要。
请根据实际情况进行具体分析和计算，并选择合适的阀门。
控制阀的选型与应用
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控制阀选型与应用
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阀体类型
偏心旋转阀
• 节流元件为扇型球面 • 重量轻，体积小，密封性能好 • 适用于既要求调节又要求密封的
场合
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控制阀选型与应用
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执行机构(教材P187-P195、P303-307)
• 控制阀的驱动装置 • 按能源供应分为:气动，电动，液动，电液或气液，电磁式
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控制阀选型与应用
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定位器与附件（教材P198-205、P308-315）
• 气动控制阀可配用各种附件来实 现多种控制功能
• 附件能满足控制系统对气动控制 阀提出的各种特殊要求
• 附件的作用就在于使气动控制阀 的功能更完善更合理、更齐全
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工业生产自动化特点
• 在工业设备,装置及管道上配置一些自动化装置,代替人工的部分直 接劳动,使生产在不同程度上自动的进行,这种部分的或全部的用自 动化装置来管理生产过程的方法称为过程自动化.
• 加快生产速度,降低生产成本,提高产品质量与产量
• 减轻劳动强度,改善劳动条件
• 能够保证生产安全,防止事故发生或扩大,达到延长设备使用寿命, 提高设备利用率,保障人身安全的目的
气பைடு நூலகம்薄膜执行机构
• 正作用 • 反作用
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气动薄膜执行机构
• 工作原理
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工业过程控制阀设计选型与应用技术研究
工业过程控制阀设计选型与应用技术研究摘要控制阀是由阀体和执行机构所组成的一种控制设备，在工业过程中得到了广泛应用，能够适用于不同的工业生产领域，发展前景良好。
控制在工业过程中主要应用于推动工业过程向更加智能化的方向发展，并且简化工业流程，提高工作效率。
而控制阀在设计选型中应当注意相关参数的科学设定及附件的合理配置，本文对此进行了详细分析和探讨，并且对控制阀的内部结构和外观都提出了合理的改进意见。
关键词工业过程；控制阀；设计选型；应用技术引言工业过程控制阀是指在工业过程中所应用的一种控制阀，而控制阀则是由阀体和执行机构所组成的控制阀门，而且主要分为单座系列，双座系列，套筒系列和自力式系列，这四种控制阀虽然结构不同，名称不同，但是有各自的优势和独特的性能，并且不同的控制阀能够适用于不同的结构[1]。
控制阀比传统的阀门具有更加广阔的应用，并且随着近年来科学技术的不断进步，控制阀的性能有所提升，有着良好的发展前景。
但是控制阀并不能完全适用于所有的工业情况，应当对不同控制阀的结构，用途，优缺点进行详细的分析和探讨，并且提出科学合理的应用防范，以增强控制阀的性能，并且在一定程度上降低适用成本，促进工业发展。
1 工业过程控制阀设计选型中的注意事项1.1 参数设定要准确控制阀的有效利用对工业过程的顺利进行有重要意义，而控制阀的设计选型对其本身的运行状态有重要影响，如果相关参数设定不合理，则会导致控制阀运行不合理，降低工作效率，所以参数设定必须经过科学的计算和准确的安排[1]。
首先，控制阀两端的压降要提前进行确认，根据工业过程的实际需求和所用控制阀的类型，确定两端压降，如果压降过大会导致控制阀负荷过大，运行缓慢，影响工作效率，如果压降过小则会导致控制阀的控制力度不够，容易出现故障。
其次，控制阀中的最大流量应当进行合理的设定，避免因为流量设计不合理而导致工业过程出现事故。
与此同时，应当对控制阀中的不平衡力进行准确的计算，使相关力矩的大小符合控制阀运行的需要[2]，从而使控制阀能够发挥其真正的效能，有效地提高工作效率。
控制阀的控制原理及流量系数的简要计算
控制阀的控制原理及流量系数的简要计算在控制阀选择了合适的阀芯流量特性后，我们需要通过现有工艺参数来计算并得到阀门的合适口径，以达到阀门理想的控制效果。
众所周知，一台用于工艺控制的蒸汽控制阀需要有合适的口径，过大或者过小都会影响到工艺参数控制的精准和稳定。
那么该如何确定我们的工艺应用该选择什么口径的蒸汽控制阀呢？在控制阀中，被控介质蒸汽是一种可被压缩的气体。
因此在控制阀内部，蒸汽的压力、流速会发生变化：一、控制阀内蒸汽的压力变化控制阀可以类比渐缩渐扩喷嘴，都有高压区（阀门进口）、缩流断面（阀芯阀座之间进口）、喉口（阀芯阀座之间最窄的间隙）、扩流断面（阀芯阀座之间出口）、低压区（阀体下游）。
图1：渐缩渐扩喷嘴图2：控制阀内部的渐缩渐扩原理二、控制阀内蒸汽的流速变化蒸汽在控制阀内部不同位置的压力是不断变化的。
根据能量守恒定律，压力能与机械能之间互相转化，这将使得阀门内部不同位置具有不同的流速：图3：控制阀内部各位置的流速其中：压力最低点（即喉口位置）将具备最高的流速Vvc，这个流速（Vvc）在一般的应用情况下能达到100m/s以上，峰值情况下可能到达最高速度500m/s左右（不同参数下蒸汽介质中的音速）。
小贴士：这也是为什么我们建议在控制阀前安装汽水分离器的原因。
通过对控制阀内部流量、压力、流速变化的分析，我们可以得到蒸汽在控制阀内部流量与压力之间的变化关系图：图4：一个全开控制阀压力与流量之间的变化关系图中所示是一台蒸汽控制阀全开时的压力与流量之间的变化关系（此时蒸汽进口压力维持在10 bar a）：1.随着下游蒸汽压力的下降，蒸汽流量增加，但此时两者之间并不是一个线性变化关系；2.当下游压力下降到一个定值时，蒸汽流量达到一个最大值，之后哪怕下游蒸汽压力继续下降，蒸汽流量也不再增加。
此时的这个压降值我们称之为“临界压降”；临界压降：上游与下游压力的压差是上游压力的42%，即当上游压力值为10 bar a时，下游的临界压力值为5.8 bar a（注意此过程的压力均为绝对压力 bar a）。
控制阀的口径计算及实例
压差称为临界压差△PC。 5、空化、压力恢复系数
液体流经调节阀时，缩流断面流速加快，压力下降，当压力降到低于入口温度 饱和蒸汽压（Pv），造成部分液体转变成蒸汽，出现汽泡，随后由于流速下降压力恢 复使汽泡破裂。从汽泡形成到破裂的全过程称为空化，汽泡破裂，会释放巨大空化 能，对节流元件产生破坏，并伴有噪声和振动，即谓气蚀，这是高压差场合调节阀 选型必须考虑的。
△Pc=FL2 [P1-（0.96-0.28√Pv/Pc .Pv）] 式中：FL—压力恢复系数，又称临界流量系数 Cf（Critical flow factor），表征不 同结构阀造成的压力恢复，以修正流量系数计算误差，并参与判别流动状态。
FL=√△Pc/△Pv c=√△Pc/（P1-Pv），各种阀的 FL 見表一。 Pv—液体入口温度下的饱和蒸汽压（ata，100kPa）（见“物理化学手册” -上海科技出版社 1985.12）。 Pc—热力学临界压力，kgf/cm2（ata），（见附表四、五 ），（水 Pc=25.565） P1—阀上游压力（ata），100kPa △Pv c—产生闪蒸时缩流处压差，△Pv c=P1-Pv，（ata，100kPa） △P c—产生闪蒸时阀前后压差，也称临界压差，（ata，100kPa）
bar—大气压力单位，1 bar=1.02kgf/cm2=750mmHg
FL —阀全开时的压力恢复系数(見表一) △Pc—临界压差，当 Pv＜0.5P1,△P＜△Pc 时，[△Pc= FL2（P1-Pv）]，为正常
流动，以△P 代入。当 Pv＞0.5P1, △P≥△Pc,意味着有较大闪蒸，出现气蚀， 此时以△Pc =FL2 [P1-（0.96-0.28√P 1/Pc）.Pv] 代入。如绝对不允许出现气蚀时，
便在口径计算中求得最大△P= （FLr））2. △Pc R
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浅谈控制阀在过程控制系统中的选型计算及应用
作者：郁芊茜
来源：《中国科技纵横》2013年第11期
【摘要】控制阀是过程控制中的执行器,它的应用质量直接反映在系统的调节品质上。
作为过程控制中的终端与案件,人们对它的重要性较过去有了更新的认识。
控制阀应用的好坏,除了产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外,根据工况条件正确地计算和选型非常重要。
【关键词】控制阀选型计算多级降压
1 前言
控制阀是过程控制中的执行器,它的应用质量直接反映在系统的调节品质上。
作为过程控制中的终端与案件,人们对它的重要性较过去有了更新的认识。
控制阀应用的好坏,除了产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外,根据工况条件正确地计算和选型非常重要。
若在控制阀计算选型的过程中存在失误,很有可能会导致系统控制不稳定,甚至无法投用,因此,设计人员需要认识到控制阀在现场的重要性,必须重视对控制阀的选型计算。
2 控制阀的工作原理
控制阀同孔板一样,是个局部阻力元件,控制阀由于节流面积可以由阀芯的移动来改变,因此视作一个可变的节流元件。
可以把控制阀模拟成孔板节流形式,对不可压缩流体根据伯努利方程,控制阀的流量方程式为:
P1/ρg+V12/2g=P2/ρg+V22/2g;
V1,V2—节流前后速度;
P1,P2—节流前后压力;
A ——节流面积;
Q ——流量;
ζ——阻力系数;
g ——重力加速度;
ρ——流体密度。
当调节阀的口径一定时即调节阀两端压差(P1-P2)不变时,流量Q随阻力系数而变化。
减少,Q增大。
图1 调节阀节流模拟
控制阀的选型原则:
控制阀由执行机构和阀门两部分组成,根据阀的阀体的结构形式可分为单座阀、双座阀、角阀、三通阀、偏心旋转阀、蝶阀、球阀、隔膜阀等。
选型需遵循如下原则:
(1)选择控制阀体的形式,可根据控制阀前后压力、介质的特性选择适当的阀型:
前后差压低的工况可选择单座阀, 差压较高可选择双座阀、在差压极高的情况下可选择多级降压调节阀、角阀;
在满足使用要求的前提下,适合的控制阀可能有几种,应综合考虑经济效应:使用寿命、结构简单、维护方便、产品价格合适。
(2)选择控制阀体的材料,应主要考虑材料强度、硬度、耐腐蚀性等特性,首先应满足安全可靠,还要考虑使用的性能等。
(3)选择控制阀与工艺管道连接形式,主要根据管道压力等级决定用螺纹或是法兰连接形式。
(4)对于流量动作的选择:球阀、蝶阀对流向没有要求、对冲刷严重、自洁有要求的阀门选择流闭型,一般选择流开型动作形式。
(5)对于执行机构的选择,可根据其可靠性和防爆型考虑,通常选择用气动执行器、当缺乏压缩空气的情况下,可选择电动执行器。
(6)对于阀内件材质的选择,可根据工艺条件中操作温度选择适当的材质。
3 调节阀的计算与选型
在调节阀的选型过程中,对流量系数的计算,尤为重要,调节阀作为自动控制系统的终端执行部件,其口径的合理选定有着重要意义。
口径过小,会使调节阀通过工艺对象要求的最大流量,或
使能耗增加;口径过大,不仅使投资增加,而且使调节阀经常在小开度条件下工作,容易造成控制系统不稳定。
影响调节阀选定的因素很多,其中最主要的是调节阀流量系数C的确定。
3.1 应首先判别流体是否为阻塞流
(1)在计算液体介质的流量系数时,
判别式为:
(非阻塞流)
(阻塞流)
(阻塞流)
——阀前压力(Pa)
——阀后压力(Pa)
——饱和蒸汽压力(Pa)
——临界压力(Pa)
根据经验计算公式:若可判断为阻塞流。
(2)在计算气体或蒸汽介质的流量系数时,
判别式为:
(非阻塞流)
(阻塞流)
——差压比,即阀两端差压与入口绝对压力之比
——阀前压力(Pa)
——阀后压力(Pa)
——比热容比系数
根据经验计算公式:若可判断为阻塞流。
3.2 若判断为阻塞流,则需要选择多级降压调节阀,首先计算降压级数
3.2.1 若介质为液体
——阀前压力(Pa)
——阀后压力(Pa)
3.2.2 若介质为气体或蒸汽
——阀前压力(Pa)
——阀后压力(Pa)
3.3 根据公式估算出流量系数C
3.3.1 若判断出不是阻塞流
液体介质:
气体或蒸汽介质:
3.3.2 若判断出为阻塞流
液体介质:
气体或蒸汽介质:
4 多级降压阀的计算选型与选型
若判断出为阻塞流,那么就要考虑到流体经过阀门后,可能会导致闪蒸或者空化的现象。
当发内的液体流体当其在缩流断面处的压力降低到等于或低于该液体在阀入口温度下的饱和蒸汽压力时,部分液体就会汽化,产生汽泡,此现象成为闪蒸。
若缩流断面后流体的压力恢复到高于上述饱和蒸汽压力时,已经汽化的液体又同时恢复到液相,汽泡破裂,释放出能量,此现象成为空话。
闪蒸和空化都会损坏阀芯,降低调节阀的寿命,同时产生振动和噪声,因此,在使用调节阀的时候,应尽量避免这种情况的发生。
所以在有阻塞流的工况下,一般的调节阀就不适合用于选型。
引起闪蒸或空话的阀压降的公式如下:
当时,仅发生闪蒸;当时,则发生空化;
因此防止阀门产生闪蒸或空化现象,有一下方法:
(1)减小阀压降;
(2)改变调节阀选型;
(3)增加阀前压力。
但是如果遇到前后压降过大、条件比较苛刻的工况,当以上三点都无法满足时,我们需要考虑改变阀芯的形式来克服高压降导致的气蚀现象给阀门带来的损害,这时候,我们需要考虑多级降压阀的选择
多级降压高压差调节阀用于精确控制高温、高压、高压差以及含有固体颗粒流体的流量和压力。
该类阀门一般有迷宫式、多层笼式、多段式等形式,能防止液体空化产生的气蚀、减小了高速流体对阀内件的冲刷。
4.1 多级降压阀的结构和工作原理
多级降压高压差调节阀的阀芯分平衡式和不平衡式两种
不平衡型阀芯结构:由于阀芯受不平衡力的作用,因此克服高压差时需要较大的执行机构输出力。
因此适用于对高温流体一级含有固体颗粒或结晶体介质的控制。
平衡型阀芯结构:在多级阀芯上开有平衡孔,阀芯上下受均压作用,因此比较适合用在介质清洁的介质中。
4.2 多级降压阀的计算与选型
根据经验计算公式:
液体介质,若时为阻塞流,那么降压级数:
——阀前压力(Pa)
——阀后压力(Pa)
根据产品样本,选择大于该级数的多级降压调节阀,在缩径不小于3级的前提下,挑选最接近的额定CV,通过复杂计算开度,若满足两通阀开度要求即可。
气体介质,若时为阻塞流,那么降压级数:
——阀前压力(Pa)
——阀后压力(Pa)
根据产品样本,选择大于该级数的多级降压调节阀,在缩径不小于3级的前提下,挑选最接近的额定CV,通过复杂计算开度,若满足两通阀开度要求即可。
4.3 多级降压阀的材料选择
由于一般阻塞流的工况,都相对比较苛刻,因此在材料的选择上,主要考虑到强度、接触硬度、热膨胀系数、阀内件应抗冲刷、耐腐蚀,并防止在高温高压下变形和要死。
阀体适宜采用锻造件、粗加工后必须经过超声波探伤检验。
阀门填料可采用碳纤维聚四氟乙烯编制的填料或者带金属网填充柔性石墨等高强度填料,以避免内漏。
为防止高压流体经填外协,所以填料必须压得很紧,这样就会加大了填料和阀杆的摩擦力,有可能会导致阀杆的磨损,造成腐蚀。
因此阀杆表面需要硬化处理来提高阀杆的寿命。
一般都可参考生产商的产品样本选择,常见的材料有(如表1)。
参考文献:
[1]陆德民.石油化工自动控制设计手册.化学工业出版社.
[2]左国庆,明赐东.自动化仪表故障处理.化学工业出版社.
[3]乐嘉谦.仪表工手册.化学工业出版社.
[4]于伟.《多级降压调节阀的计算与选型》.
[5]吴杰.《多级降压高压差调节阀设计》. 文章编号1002-5855(2001).。