调节阀选型、动作特性选择

1阀门选型

1.1调节阀选型、动作特性选择

1.1.1阀门选用原则

生产过程中，被控介质的特性千差万别，有高压的，高粘度的，强腐蚀的;流体的流动状态也各不相同，有流量小的，有流量大的，有分流的，有合流的。因此，必须根据流体的性质、工艺条件和过程控制要求，并参照各种阀门结构的特点进行综合考虑，同时兼顾经济性来最终确定合适的结构型式。

（1）调节阀选用的原则

①调节前后压差较小，要求泄漏量小，一般可选用单座阀。

②调节低压差、大流量气体可选用蝶阀。

③调节强腐蚀性介质，可选用隔膜阀、衬氟单座阀。

④既要求调节，又要求切断时，可选用偏心旋转阀。其他有此功能的还有球阀、蝶阀、隔膜阀。

⑤噪音较大时，可选用套筒阀。

⑥控制高粘度、带纤维、细颗粒的介质可选用偏心旋转阀或V型球阀。

⑦特别适用于浆状物料的调节阀有球阀、隔膜阀、蝶阀等。

（2）常用调节阀介绍

以下介绍常用于工业生产的几种调节阀，除此之外，还有某些特殊用途的调节阀，比如高压阀、三通阀等。总而言之，用于调节的阀门要求它的调节范围大，调节灵活省力.开得彻底，关得严密。有时还必须耐热、耐腐蚀、耐高压，此外对其流量特性也有要求。

单座阀：优点是全关时比较严密，可以做到不泄漏。但是当阀门前后压力差很大时，介质的不平衡力作用在阀芯上，会妨碍阀门的开闭，口径越大或压力差越大影响尤其严重。因此，它只适用在口径小于25mrn的管路中，或压力差不大的情况下。

双座阀：要想关闭时完全不泄漏，必须两个阀芯同时和间座接触，但这只能在加工精度有保证的情况下才能做到，所以双座阀的制造工艺要求高。此外，即使常温下确实不漏，但在高温下难免因间杆和同座膨胀不等仍然会引起泄漏。虽然设计时要考虑到材抖的膨服系数，终难使热膨胀程度配合得十分完美。而且双座间的流路比较复杂，不适合高粘度或含纤维的流体。

角形阀：有两种，流体的流路有底进侧出的和侧进底出的。前者流动稳定性好，调节性能好，常被采用。

隔膜调节阀：用于腐蚀性介质的阀门常采用隔膜调节阀，这种阀用柔性耐腐蚀隔膜与阀座配合以调节流最，介质与外界隔离，能有效地防止介质外泄。而且结构

简单，流通阻力小，适用于强酸、强碱、高粘度或含颗粒的流体。隔膜阀的耐高温高压能力较差，一般只能在温度低于150℃，压力低于1 MPa的条件下使用。另外还有一个特点，在开度超过60％以后，流量基本上不再增大，所以流量调节范围小，限制了它的应用。

蝶阀：全开时的流通阻力小，结构又很简单，金属材料消耗也少，而且容易做成大口径的调节阀。但是，它的主要缺点是全关时的泄漏量较大，不能用在要求关闭严密的场合。

凸轮挠曲阀：也叫“偏心旋转阀”，在阀门全关时，可挠性轴有使阀芯和阀座自动对中的作用，将阀芯紧压在阀座上，使得泄漏很小，仅占全开时流量的o. 01%左右。开启时，轴的转动使阀芯横向离开阀座，所以压力差形成的阻力不大，在较高差压的管道里也能应用。

球阀：流体压力在球阀上产生的不平衡力小，转动灵活。若采用良好的密封材料，防漏也较易解决，所以用V形球阀调节流量的也逐渐多起来。

1.1.2阀门的选型、计算

（1）执行器的选择原则

执行器是自动控制系统的终端控制元件之一，它的正确选择是满足工艺操作条件和控制系统质量要求的重要保证。影响执行器工作的因素很多，在选择和使用执行器时，通常考虑以下几个方面的内容：

①根据工艺条件，选择合适的结构类型;

②根据工艺对象的特点，选择合适的流量特性;

③根据介质及工艺参数，计算流量系数和选择阀门口径;

④根据阀杆受力情况，选择执行机构;

⑤根据工艺要求，选择合适的附件。

（2）调节阀流量特性的选择

调节阀的理想流量特性，在生产中常用的是直线、等百分比和快开三种，抛物线的流量特性介于直线和等百分比之间，一般可用等百分比来代替，快开特性主要用于二位调节及程序控制中，因此调节阀的特性选择主要是如何选择直线和等百分比流量特性。

①选择流量特性主要从以下几个方面考虑。

A、从调节系统的调节质量考虑：

应使一个调节系统在负荷变动的情况下，仍能保持预定的品质指标，即它总的放大系数在调节系统整个操作范围内应保持不变。但在实际生产过程中，被控对象的放大系数却总是随着操作条件和负荷的变化而变化，所以对象特性往往是

非线性的。因此，适当地选择调节阀的特性，以阀的放大倍数变化来补偿被控对象放大倍数的变化，使控制系统的总放大系数保持不变或近似不变。例如，对于放大系数随负荷的加大而变小的对象，选用放大系数随负荷加大而变大的等百分比特性调节阀，便能使两者非线性互相抵消，最终使系统的总放大系数保持不变，近似于线性。

B、从工艺配管情况考虑：

调节阀总是与管道、设备等连在一起使用，由于配管阻力的存在，引起调节阀上压降的变化，因此阀的理想流量特性畸变为工作流量特性。实际应用中应先根据系统的特点确定希望得到的工作流量特性，然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想特性。

S是调节阀全开时阀上的压差与系统压力损失总和之比，也称为阻力比。当S=1－0.6时，所选理想特性与工作特性一致，当S=0.6－0.3之间时，若要求工作特性是线性的，那么理想特性应选等百分比的，这是因为理想特性为等百分比特性的调节阀经畸变的工作特性已经近于线性了。当要求的工作特性为等百分比时，那么其理想曲线应比它更凹一些，此时可通过阀门定位器凸轮外廓曲线来补偿或采用双曲线特性来的调节阀来解决。当s<0.3时，直线特性已严重畸变为快开特性，不利于调节。即使是等百分比理想特性，工作特性也以严重偏离理想特性，接近于直线特性，虽然仍能调节，但调节范围已大大减少，所以一般不希望s值小于0.3。确定阀阻比s的大小应从两方面考虑，首先考虑调节性能，s值愈大，工作特性畸变越小，对调节有利;另一方面，s越大调节阀上的压差损失越大，造成不必要的动力消耗。一般设计时取s=0.3-0.5。对于高压系统，考虑到节约动力，允许s＝0.15。对于气体介质，因阻力损失小，一般s值都大于0.5。为了节能，现已经生产出低s值节能调节阀，它利用特殊的阀芯轮廓曲线，使调节阀在s＝0.1时，其安装流量特性为线性或等百分比，以补偿对象的非线性特性或非等百分比特性。

C、从负荷变化情况分析：

直线特性调节阀在小开度时流量相对变化值大，过于灵敏，容易振荡，阀芯、阀座易于破坏，在、道小、负荷变化幅度大的场合，不宜采用。等百分比特性调节阀的放大系数随阀门行程增加而增加，流量相对变化值是恒定不变的，因此，它对负荷波动有较强的适应性，无论在全负荷或半负荷生产时都能很好的调节;从制造角度看也并不困难，在生产过程自动化中，等百分比特性应用最为广泛。如果系统非常稳定，调节阀位移变动很小，阀的特性刘调节质量影响很小，也可任意选用。

D、流量特性的初步选择：