引言

隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，調節(jié)閥作為工業(yè)過程控制的終端執(zhí)行器，已成為工業(yè)自動化控制的關鍵設備。調節(jié)閥的選擇是否合適，直接關系到工業(yè)控制的質量，甚至關系到工業(yè)生產系統(tǒng)的安全。因此，在實際生產過程中，根據(jù)工藝條件選擇合適的調節(jié)閥。

1 介紹調節(jié)閥

調節(jié)閥由執(zhí)行機構和調節(jié)機構組成。它包括三類：氣動、電動和液動執(zhí)行器。氣動執(zhí)行器常用于化工生產，其他兩種執(zhí)行器僅在特殊要求下使用。執(zhí)行機構是調節(jié)閥的驅動部分，調節(jié)機構是調節(jié)閥的調節(jié)部分，即閥門本身。調節(jié)機構直接接觸調節(jié)介質，在執(zhí)行機構的驅動下，改變閥芯與閥座之間或阻流部件的循環(huán)面積，從而達到調節(jié)和控制介質流量的目的。

1.1 調節(jié)閥結構形式的選擇

套筒閥一般適用于振動大或噪聲大的場合。如果介質中有粘度或小顆粒，則更適合選擇偏心旋轉閥。通常廣泛使用的閥門有直接單座閥、直接雙座閥、角閥、蝶閥、球閥、隔膜閥等。在選擇閥門的結構形式時，還應考慮調整介質的工藝條件和流體特性。

1.2 調節(jié)閥氣開/氣關的選擇和調節(jié)器正反作用的確定

必須從工藝生產需要和安全要求中考慮調節(jié)閥氣開/氣關的選擇。原則上，當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全，即當調節(jié)閥失去信號壓力源時，閥門應自動進入安全狀態(tài)。

在選擇調節(jié)閥的氣開或氣關形式后，必須根據(jù)閥門的形式確定調節(jié)器的正反作用，使調節(jié)閥和調節(jié)器形成負反饋控制系統(tǒng)。即對于氣開閥，如果控制參數(shù)大于給定參數(shù)，則調節(jié)器選擇反作用，如果控制參數(shù)大于給定參數(shù)，則調節(jié)器選擇正作用。

1.3 調節(jié)閥的流量特性

調節(jié)閥的相對開度與通過閥的相對流量之間的關系稱為閥的流量特性，即Q/Q_max=f（し/L）。

Q/Q_max相對流量-調節(jié)閥在一定開度下的流量Q全開度流量Qmax之比；

し/L相對開度-調節(jié)閥在一定開度下的行程し與全行程L之比。

從上表可以看出，閥門的相對流量Q/Qmax是調節(jié)閥的相對開度し/L函數(shù)。通過調節(jié)閥的流量不僅與閥門的開度有關，而且與閥門兩端的壓差有關。閥門前后壓差的流量特性是閥門的理想特性，閥門前后壓差

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理想特性完全取決于閥芯的形狀，典型的四種理想流量特性：

(1)直線流量特性

Q/Qmax=R^{[（し/L）-1]}（R=Qmax/Qmin可調比調節(jié)閥)

調節(jié)閥的放大倍數(shù)量特性的閥芯時，調節(jié)閥的放大倍數(shù)為常數(shù)。其特點是小開度流量變化較大，調整效果強，易振蕩；開度流量變化較小，調整效果較弱，調整速度較慢。

(2)等百分比流量特征(對數(shù)流量特征)

Q/Qmax=e^{[（し/L）-1]}lnR （R=Qmax/Qmin可調比調節(jié)閥)

調節(jié)閥的放大倍數(shù)隨比流量特性的閥芯時，調節(jié)閥的放大倍數(shù)隨流量的增加而增加，但流量的相對變化值相等。小開度放大倍數(shù)小，調整效果緩和穩(wěn)定；大開度放大倍數(shù)大，調整效果靈敏，常采用。

(3)拋物線流量特征

   （R=Qmax/Qmin可調比調節(jié)閥)

采用拋物線流量特性的閥芯時，小開度時調節(jié)性能好，其特性曲線介于直線和等百分比特性曲線之間。

(4)快開流量特性

快速打開的流量特性沒有一定的數(shù)學表達。當使用具有快速打開流量特性的閥芯時，當開口較小時，流量較大。隨著開口的增加，流量很快達到最大值，適用于快速打開和關閉的切斷閥或兩位調節(jié)系統(tǒng)。

選擇2 調節(jié)閥口徑

根據(jù)流體力學代入伯努力方程獲得不可壓縮流體：

根據(jù)連續(xù)方程Q=A∗V，可以聯(lián)解上述公式：

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調節(jié)閥的流量方程為：

V₁、V₂——節(jié)流前后流體速度；

V——是平均流速；

P₁、P₂——節(jié)流前后壓力100KPa；

A——節(jié)流面積，cm²；

Q——流量，cm³/s；

C——阻力系數(shù)；

r——重度，Kgf/cm³；

g——981重力加速cm/s²；

若上述公式采用工程單位，Q—m³/h；P₁、P₂—100KPa；r—gf/cm³，調節(jié)閥的流量方程可以化為：

于是Kv定義為：當調節(jié)閥完全打開時，閥兩端的壓差ΔP為100KPa，流體重度r為1gf/cm³(常溫水)每小時通過調節(jié)閥的流量m³/h或t/h但是國外流量的數(shù)量是常用的。Cv表示：當調節(jié)閥完全打開時，閥兩端的壓差ΔP為1磅/英寸²（0.07Kgf/cm²），介質為600F（15.6℃）用加侖/分計清水時，每分鐘流經調節(jié)閥的美加侖數(shù)。Kv與Cv轉換關系如下：

根據(jù)計算的流量系數(shù)Kv或Cv然后在調節(jié)閥手冊中找到值Kv或Cv額定值，最后選擇合適的調節(jié)閥口徑。

3 結語

以上說明如何正確選擇調節(jié)閥，僅針對不可壓縮流體流相為湍流，對其他層流或可壓縮流體，如氣體或水蒸氣，有特殊的理論來推導其流體Kv或Cv調節(jié)閥的選擇與上述類似，請另行注意。