自控调节阀的选型方法

流量特性的选择
在工艺流程的要求中，选择的流量特性与调节对象的特性和调节器的特性 相反。这样调节系统的综合特性可接近于线性，这样系统趋于稳定。 但对于调节阀制造厂来说，实际上不可能通晓各个工艺流程的管道流阻、 储压罐、泵类等装置的特性。一般是根据掌握的具体工艺参数来选择调 节阀的流量特性。大多选用等百分比流量特性。 选择基本原则是： 1，线性流量特性 a，压差变化小，几乎恒定。 b，开度变化，阀上压差变化相对较小 c，外部干扰小，给定值变化小（可调范围要求小） 2，等百分比流量特性 a，要求大的可调范围 b，开度变化，阀上压差变化相对较大
3，偏心旋转阀（凸轮挠曲阀） 偏心旋转阀的结构比较特别，阀体近似一个圆筒形，阀芯球面的中 心与阀轴旋转中心之间设计了一个偏心距，当阀轴带动阀芯旋转时， 阀芯球面相对于阀体中心作偏心旋转，其轨迹呈凸轮状曲线；当阀 关闭时，阀芯的柔臂发生弹性变形，使阀芯球面与阀座紧密贴合， 达到了可靠的密封，所以，该阀又称凸轮扰曲阀。 偏心旋转阀主要特点： a，有较大的额定流量系数； b，两种流向动态稳定性好； c，结构紧凑、重量轻，且易于安装； d，阀体流路简单，适用于黏度大和颗粒介质
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A,流速 非压缩流体 为了防止流体高速流动时的冲击、振动和摩擦损耗，我们一般大致确定 以下入口极限流速。 口径 非闪蒸条件 闪蒸条件 单位m/s ≤2″ 10 5 2-1/2″--6″ 8 4 ≥8″ 6 3 闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低 使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水 液体内局部压强降低到液体的饱和蒸气压时，液体内部或液固交界面 上出现的蒸气或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程。这种情况下液 体流动的基本定律就不再是正确的。 套筒阀、抗气蚀阀内件等形式阀门的流速极限允许在以上数据的1.5 倍以内。
调节阀的选择
一、调节阀选择的原则
满足自控系统的要求 满足经济性的要求
二、调节阀口径计算
1，流量系数CV值计算
根据工艺参数，使用计算软件或计算公式计算出工况所需流量 系数CV值。 所必需的参数：阀前压力P1 ，阀后压力P2，体积流量或重量 流量，流体密度或比重，温度 。 注意： 所给出的压力要求注明是绝对压力（A）还是表压（G） A=G+1kgf/cm2 所给出的气体流量单位Nm3/h，m3/h
阀体材料
阀体材料常以接管材料及用户指定而定。决定材料的主要因素是材料 的强度、经济性、温度、耐蚀性和耐磨性。一般来说，阀体材料应 等同于或优于接管材料。 高温材料：作为高温材料，必须充分考虑高温强度、高温下的金相组 织变化及耐腐蚀性问题。一般要求合金钢材料含有铬、镍、钼等元 素。 另外，在高温高压下，钢受到氢气的浸蚀，会造成脱碳现象，引起 脆化。加入铬、镍、钼等元素后，它与碳元素结合，可以提高钢的 抗氢腐蚀性。 低温材料：选择低温材料时，要充分考虑材料的低温冲击值，还要考 虑材料在低温下出现韧性下降的脆性问题。 奥氏体不锈钢的低温机械性能比较稳定，所以经常采用。
2，阀口径
– 在确定调节阀口径时，按工况所需流量系数CV值根据合适的开度 来选择合适的额定流量系数CV值。 CV：阀处于全开状态，两端压差为1磅/英寸2（7KPa）的条件下， 60°F(+15.6℃)的清水.每分钟通过阀的美加仑数 调节阀的开度值大致范围如下 最大开度：70％～90％ 常用开度：40％～70％ 最小开度：10％ 流量特性线性情况下：40％～60％调节性能好 流量特性等百分比情况下：60％～80%调节性能好 对数情况下最大开度最好不要超过85％ 线性情况下最大开度最好不要超过80％ 最小开度如可能尽量选择在30％以上 －调节阀的口径还应该根据流体的流速极限和接管直径来进行验算
七，阀盖形式
调节阀阀盖的形式主要根据介质温度来确定。 阀盖的选择规则如下 温度范围 -5℃～ 230℃ -45℃～ -5℃ 或＞230 ℃ 阀盖类型 标准型 延长型 温度范围 -46℃～ -100℃ -100℃ ～-196 ℃ 阀盖类型 加长型 低温型
八，泄漏量
调节阀一般情况下允许泄漏 金属密封的阀门泄漏等级一般要求IV级，如客户有特殊要求也可 做到金属密封V级或VI级泄漏。 软密封泄漏等级为VI级泄漏
调节阀的泄漏标准(美国ANSI B16.104-1976) 级别 最小泄漏量 试验介质 压力和温度 Ⅱ 0.5％额定Cv 10～52℃空气或水 0.35MPa压差或工作压差,取较小值 Ⅲ 0.1％额定Cv 10～52℃空气或水 0.35MPa压差或工作压差,取较小值 Ⅳ 0.01％额定Cv 10～52℃空气或水 0.35MPa压差或工作压差,取较小值 Ⅴ 5×10-12 m3/秒/巴（压差）/mm(阀座直径） 10～52℃ 水 工作压差 Ⅵ 阀座直径 mm/min 每分钟 in mm 气泡数 1“ 25 0.15 1 1-1/2“ 38 0.30 2 2” 51 0.45 3 10～52℃ 0.35MPa压差或工作压差,取较小值 3” 76 0.90 6 空气或氮气 4” 102 1.70 11 6” 152 4.00 27 8” 203 6.75 45
四、流量特性
调节阀的流量特性是在阀两端压差不变的情况下，流体通过调节阀的流 量与开度之间的关系，这种流量特性叫做固有流量特性。 典型的固有流量特性有线性特性和等百分比特性。 可调范围是指调节阀所能控制的最大、最小流量的比值。 当调节阀上两端压差不变时调节阀的可调范围称为固有的可调范围。 即Cvmax/Cvmin 在负载变化大的场合，必须计算处最大流量时的Cvmax和最小流量时 的Cvmin，然后根据固有流量特性检查所选择的调节阀的额定Cv值是 否对于Cvmax和Cvmin都处于可调节的状态。
阀内件材料
由于流体通过阀芯和阀座时产生节流，因此流速很高，阀内件的磨损和腐 蚀增加，为此，应采用比阀体材料有更高硬度或耐蚀性的材料。一般用 SUS304、SUS316、SUS630、SUS440B、SUS403、CA6NM、 NCF750等，不同厂家、不同组配各部件材质均有差异。 当使用压差较大、介质温度较高时，阀芯、阀座的密封面应考虑堆焊硬质 合金，必要时可以考虑整个节流面堆焊硬质合金。 液体中运动物体受空化冲击后，表面出现的变形和材料剥蚀现象，又称剥 蚀或气蚀。空化过程中，空泡急速产生、扩张和溃灭，在液体中形成激 波或高速微射流。金属材料受到冲击后，表面晶体结构被扭曲，出现化 学不稳定性，使邻近晶粒具有不同的电势，从而加速电化学腐蚀过程。 剥蚀区域材料的机械性能显著恶化，导致空蚀量剧增。 对于控制空化流体和含有固体颗粒的流体阀内件一定要进行硬化处理。
压缩性流体 压缩性流体的出口流速不应超过音速，且其进口流速在100m/s以内。
B,接管直径 调节阀口径可以比接管直径小两个规格，如： 按管径为10″为例子，调节阀口径可以小至6″ 但不允许出现调节阀口径大于接管直径的情况出现。
3,噪音预估
在自控系统中，调节阀是最大的噪声源。因此，必须进行噪音预估。当噪 音超过有关规定时，应考虑低噪音机构。 一般在计算时将噪音控制在90FB以内。 在以下2种情况下可以不考虑噪音问题 a，阀远离人区 b，常闭阀
2，套筒阀 套筒阀是在单座阀体内插入一个圆筒形套筒，并以套筒为导向，装 配了一个在其内自由滑动的阀芯，套筒壁上开有一定流量特性的窗 孔，阀芯作上下运动，造成套筒窗孔面积的变化，从而实现调节流 量的目的。 套筒阀主要特点： a，流量系数高于其它直行程调节阀； b，阀芯采用平衡结构，允许使用压差大； c，阀芯在套筒内运动，导向面积大，耐震性和耐磨性好； d，在结构上将切断面和节流面分开，介质流动时对切断面的冲刷 减少，从而提高了使用寿命； e，易于拆卸、检查和维修。
气动薄膜式执行机构
气缸式执行机构
滚动膜片式执行机构
十，附件
为了提高调节阀的性能或扩大使用范围调节阀上可选择多种附件。 附件的配套有两种情况： 1，由用户指定 2，由用户提出要求，制造厂选型配套 常用的附件有以下几种 电气阀门定位器、气动阀门定位器、电气转换器、空气过滤减 压阀、电磁阀、行程开关、阀位传送器、锁止阀、气动继动器、 储气罐、手轮机构等
六，压力等级和标准
阀体是连接在工艺管道上的压力容器,选择公称压力的目的是使阀体 长期受到流体温度、压力和管道应力作用，而不损坏。 标准的公称压力一般按工艺管道规格的标准来决定。
采用的标准
我公司采用的各种标准是： IEC 60534-3-1976《第3篇 尺寸-第1节:法兰连接二通球形调节阀结构长度》 IEC 60534-2-4-1989《第2篇 流量-第4节:固有流量特性和幅度变化范围》 ASME B16.34-1996 《法兰、螺纹和对接焊端阀门》 ASME B16.104 《控制阀阀座泄漏》 GB/T4213-92 《气动调节阀》 API 598-1996 《阀门检验与试验》(国内标准参考GB/T 13927-1992) ISO 5208-2004《工业用阀门的压力试验》(国内标准参考JB/T 9092-1999) JB/T 5296-91 《通用阀门流量系数和流阻系数的试验方法》
4，V形调节球阀 V形调节球阀是一种直角回转式调节阀。它是由V形球阀和气动单、双 作用执行机构二部分组成。V形球阀的密封形式有软密封和金属硬密 封二种,气动V形调节球阀与阀门定位器配套使用,可实现比例调节。 气动V形调节球阀具有以下特点： a,V形球阀流道简单、流阻小，因而流通能力较大； b，可调比可高达300：1； c，具有较高的密封等级： d，气动V形调节球阀为直角回转式结构,当阀芯相对阀座旋转时具有较 强的剪切作用,因此,尤适用于带有纤维和微小颗粒介质的调节控制； e，正、反作用方式变换较为方便，只需打开执行机构二端的气缸盖， 将二个活塞旋转180°安装，即能实现作用方式的转换；
九，执行机构
调节阀的执行机构是一种接受调节仪表的输出信号，使调节阀动作 的驱动机构。因此，必须满足以下条件 1，应有足够的输出力，以克服流体的轴向不平衡推力。 2，应满足调节阀所需要的行程 3，调节阀关闭时，应有足够的阀座密封压力 4，动作时间应符合工艺控制要求。 按 驱动源分，执行机构分为：气动执行机构、电动执行机构 由于气动执行机构结构简单、动作迅速、安全性好、维修方便、价 格低廉，因此目前调节阀所使用的执行机构以气动执行机构为 主。 气动执行机构分气动薄膜式、气缸式、滚动膜片式。
耐汽蚀材料：当流体是液体，特别是热水时，必须充分考虑材料的耐汽 蚀问题。 耐汽蚀材料有二大类：高硬度材料（化学镀镍材料等），有坚固的氧 化层，韧性和疲劳强度大的材料（Cr-Mo钢、不锈钢等）。 一般选用后一种材料，特别是当流体大于100℃的热水时，最好用CrMo钢。具体选择时还要考虑到成本。 耐腐蚀材料：金属材料的腐蚀分全面腐蚀、间隙腐蚀、晶间腐蚀、孔腐 蚀、应力腐蚀等。没有一种材料能耐上述全部腐蚀。 实际上，材料的腐蚀性还与流体种类、浓度、温度有关，还与流体 是否含有氧化剂和流速等因素有关，这使得材料的选择更复杂。 常用材料耐腐蚀表是腐蚀试验结果的总结。这些试验在规定的流体 种类、温度、浓度下进行。实际选用时还应结合实际经验来选材。
五，结构形式
调节阀的流量特性、流通能力的大小由调节阀的阀芯决定，其几何形状有 柱塞型、V型缺口、套筒型等，调节阀基本上是按照不同的阀芯形式来 分类。 1，单座阀 单座阀的阀体内只有一个阀芯和阀座；泄漏量小，因为它是单阀芯结构， 容易保证密封，甚至可以完全切断。但由于单座阀只有一个阀芯，因此 流体对阀芯的不平衡力大，尤其在高压差和大口径时，因此要选用较大 推力的执行机构 有利的场合： a、阀前后压差较低，又要求泄漏小的场合； b、小口径阀。
三、材料选择
调节阀各个零部件，特别是与工艺流体接触的阀体和阀内组件、材料的正 确选择与调节阀结构形式和公称通径的选择，同样重要。选择调节阀 材料必须考虑以下各个因素。 1,流体的压力和温度对材料的影响 2,流体腐蚀性对材料的影响 3,流体的气蚀、空化现象或流体中的杂质对材料的影响 4,成本（材料价格与市场供应、加工性能等） 5,从结构上考虑，材料的组配是否有问题