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。

对调节阀进行结构的选择时，要根据相应的管路及介质条件，按照如下优选顺序进行选择

①全功能超轻型调节阀→②蝶阀→③套筒阀→④单座阀→⑤双座阀→⑥偏心旋转阀→⑦球阀，只有当前一优选级别的阀门再某一方面不合适时，才考虑选择下一级类型的阀门。

2 调节阀执行机构的选择

调节阀执行机构的分类

1、执行机构按所使用能源的不同，可分为气动、电动和液动三类：

气动类执行机构具有价格低、结构简单、性能稳定、维护方便和本质安全性等特点，因此在需要考虑防爆处理的场合应用应用十分广泛。

电动类执行机构可直接连接电动仪表或计算机，不需要电气转换环节，但价格昂贵、结构复杂，应用时需考虑防爆等问题，一般在无可燃气体，不需要考虑防爆处理的场合下使用。

液动类执行机构具有推力(或推力矩)大的优点，但装置的体积大，流路复杂，通常采用电液组合的方式应用于要求大推力(力矩)的应用场合。

2、按执行机构输出位移的类型，执行机构分为直行程执行机构、角行程执行机构和多转式执行机构直行程执行机构输出直线位移。角行程执行机构输出角位移，角位移小于360°例如，转动角度为90°或60°蝶阀的执行机构。多转式执行机构与角行程执行机构类似，但转动的

角位移可以达多圈。

3、按执行机构输入信号的类型，执行机构分为模拟式执行机构和数字式执行机构。模拟式执行机构接收模拟信号，例如4～20mA的标准电流信号等。数字式执行机构接收数字信号，通常是一串二进制信号，用于开闭相应的数字阀。

调节阀执行机构的选择方法

2.2.1 执行机构选择的主要考虑因素

执行机构选择的主要考虑因素是：①可靠性；②经济性；③动作平稳、足够的输出力；

④重量外观；⑤结构简单、维护方便。

电动执行机构与气动执行机构的选择比较

1）可靠性方面

气动执行机构简单可靠，在可靠性上，气动执行机构略优于电动执行机构。而电动执行机构可直接连接电动仪表或计算机，不需要电气转换环节，可通过4-20mA模拟信号或数字信号进行开度的调节。

2）驱动源

气动执行机构需另设置气源站，而电动调节阀的驱动源随地可取。

3）价格方面

气动执行机构必须附加调节阀定位器，再加上气源，其费用与电动调节阀大致相当4）推力和刚度

在推力上，气动执行机构和电动执行机构大致相当

5）防火防爆

气动执行机构在防火和防爆方面要优于电动执行机构，因此在存在可燃性危险气体的场合，一般要首先考虑选用气动执行机构。

2.2.3调节阀执行机构的确定

装置实验管路环境无可燃性危险气体，而且希望采用工控机输出4-20mA电流的方式对调节阀的开度值进行控制，因此选择电动执行机构，要求阀门的开度能够随工控机输出电流的增大而增大，随输出电流的减小而减小。

此外调节阀的死区特性是影响调节阀调节性能的重要因素。死区特性指的就是当阀门的输入信号发生正反方向的变化时，执行机构并未产生相应的动作，而当输入信号继续增大到一定值之后，执行机构才产生相应的动作，但此时执行器的动作往往过位而导致过量偏差。调节阀死区特性的计算可表示为

%100⨯-L

O

S I I I S I ---------使调节阀执行机构发生动作的输入电流值 O I ---------调节阀的起始输入电流值

L I ---------调节阀输入电流值得范围

为提高实验管路的流量压力调节能力，要求阀门组件的总的死区应该等于或小于1%（对于4-20mA 电流控制的阀门，要求其电动执行器能够对的电流值该变量做出反应动作），理想地，应该低到%（对于4-20mA 电流控制的阀门，要求其电动执行器能够对的电流值该变量做出反应动作）

3 调节阀流量特性的选择

调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀相对开度之间的函数关系，其数学表达式为

)(max

max L L

f Q Q = Q ---------调节阀某一开度下的流量值 max Q -------调节阀全开时的流量值

L ---------调节阀某一开度下的形程

m ax L --------调节阀全开时的行程值

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，其特性曲线的测定是在阀门前后差压保持不变的条件下测定的。但调节阀在工作管路中使用时，由于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，这样就使调节阀的流量特性曲线相对于其固有特性曲线发生了畸变，此时的流量特性即为调节阀的工作流量特性。调节阀常见的流量特性曲线有快开、等百分比、直线三种形式。

调节阀固有流量特性曲线及其特点

调节阀工作流量特性曲线

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、设备等存在阻力损失，而且该阻力损失随通过管道的流量呈平方变化关系，当系统两端的差压P ∆一定时，流量值越大，则除调节阀之外的阻力损失也就越大，调节阀上的差压值V P ∆就会随流量的增加而减小，这个差压的变化也会引起通过调节阀的流量值相对于差压不变的情况相应开度下的流量值有所减小，造成调节阀的流量特性曲线发生下移。因此调节阀实际工作中的流量特性曲线会相对于其理想特性曲线产生一定的畸变。

调节阀

其它阻力部件

调节阀工作特性的畸变程度，可以通过阀阻比S 值进行衡量，其中S 值的定义式为

∑∆+∆∆=max

min min i V V P P P S 式中，min V P ∆为调节阀调至最大开度，管路中流量达到最大之时，调节阀前后的差压值。