自力式調(diào)節(jié)閥選型原則

      自力式調(diào)節(jié)閥在自控系統(tǒng)中,，既是可調(diào)的節(jié)流元件，又是承受一定溫度,、壓力的容器,。所以在選擇時(shí)，既要考慮其適用性,，又要保證安全可靠,。ZZYM型自力式減壓閥由檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥本體,、取壓管與閥前（后）接管組成,。其結(jié)構(gòu)見右圖一帶冷凝器,使用時(shí)請(qǐng)倒裝  

圖一a、用于控制閥后壓力的減壓閥,，閥作用方式為壓閉型,。其作用原理如下：
介質(zhì)由箭頭方向流入閥體，經(jīng)閥座,、閥芯節(jié)流后輸出,。另一路經(jīng)取壓管（介質(zhì)為蒸汽時(shí)加冷凝器）被引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用于膜片上，使閥芯隨之發(fā)生相應(yīng)的位移,，達(dá)到減壓,、穩(wěn)壓的目的。如閥后壓力增加,，作用于膜片上的力增加,，壓縮彈簧，帶動(dòng)閥芯,，使閥門開度減少,，
直至閥后壓力下降至設(shè)定值為止,。同理，如閥后壓力降低,，作用在膜片上的力減小,，由于彈簧的反作用力，帶動(dòng)閥芯,，使閥門的開度加大,，直至閥后壓力上升至設(shè)定值為止。

圖一b,、用于控制閥前壓力的調(diào)壓閥,，閥作用方式為壓開型。其作用原理如下：介質(zhì)由箭頭方向流入閥體,，經(jīng)閥座,、閥芯節(jié)流后輸出。另一路經(jīng)取壓管（介質(zhì)為蒸汽時(shí)加冷凝器）被引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用于膜片上,，使閥芯隨之發(fā)生相應(yīng)的位移,，達(dá)到泄壓、穩(wěn)壓的目的,。如閥前壓
力增加,，作用于膜片上的力增加，壓縮彈簧,，帶動(dòng)閥芯,，使閥門開度增大，直至閥前壓力下降至設(shè)定值為止,。同理,，如閥前壓力降低，作用在膜片上的力減小,，由于彈簧的反作用力,，帶動(dòng)閥芯，使閥門的開度加小,，直至閥前壓力上升至設(shè)定值為止,。若閥前壓力小于設(shè)定值則該閥一直是關(guān)閉的。

      1,、自力式調(diào)節(jié)閥選型原則選擇的一般原則

      具體選擇時(shí),，應(yīng)根據(jù)被調(diào)介質(zhì)的種類、性質(zhì),、溫度,、壓力及工藝要求的其他條件，遵循以下的選擇原則：閥的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能滿足介質(zhì)溫度,、壓力,、流動(dòng)性,、腐蝕性、控制范圍以及嚴(yán)密性要求,；閥的材料應(yīng)能滿足介質(zhì)溫度,、壓力、腐蝕性要求,；閥的額定流量系數(shù)及口徑應(yīng)能滿足工藝的流量要求,；閥的應(yīng)能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際壓差的要求；閥的實(shí)際使用條件應(yīng)與計(jì)算選擇時(shí)考慮的相一致,。

      2,、自力式調(diào)節(jié)閥選型原則材料及使用溫度的選擇

      選擇材料時(shí)，主要考慮材料的強(qiáng)度,、硬度、耐腐蝕及高溫,、低溫的特性,，首先應(yīng)滿足自力式調(diào)節(jié)閥的安全可靠，其次是使用的性能,、壽命和經(jīng)濟(jì)性,。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量選擇便宜,、易得的材料,。一般情況下，閥體和閥蓋可選擇多種材料制造（如：灰鑄鐵,、球墨鑄鐵,、鑄鋼及鑄不銹鋼）。而閥內(nèi)組件一般用不銹鋼材料制造,。

      3,、自力式調(diào)節(jié)閥選型原則公稱壓力及壓差的選擇

      根據(jù)工藝介質(zhì)的最大工作壓力來選擇調(diào)節(jié)閥的公稱壓力時(shí)，必須對(duì)照工藝溫度條件綜合選擇,，因?yàn)楣Q壓力是在一定基準(zhǔn)溫度下依據(jù)強(qiáng)度條件定出,。一旦工作溫度超過了基準(zhǔn)溫度，其允許的最大工作壓力必定低于公稱壓力,，這一點(diǎn)應(yīng)該引起足夠的重視,。

      除了注意選定調(diào)節(jié)閥公稱壓力外，在選用時(shí),，還應(yīng)從推力角度出發(fā),，考慮調(diào)節(jié)閥能否正常工作的問題。用特征數(shù)值表達(dá)就是允許壓差是否大于最大工作壓差,。因此,，在選用時(shí),，要使最大工作壓差小于閥的允許壓差。

      4,、自力式調(diào)節(jié)閥選型原則流量系數(shù)計(jì)算

      流量系數(shù)Kv（或稱流通能力）,，是調(diào)節(jié)閥的重要參數(shù)。它反映流體通過調(diào)節(jié)閥的能力,，亦即反映調(diào)節(jié)閥的容量,。根據(jù)計(jì)算出的流量系數(shù)Kv值的大小，選擇閥的額定流量系數(shù)Kvs,，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑,。如果選擇的額定流量系數(shù)過大，就會(huì)使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度的情況下,，影響控制質(zhì)量,，引起振蕩和噪音，縮短閥的使用壽命,。相反,，如果選擇的額定流量系數(shù)過小，則會(huì)使調(diào)節(jié)閥的開度過大,，閥門超負(fù)荷運(yùn)行,，不能滿足流量要求，容易出現(xiàn)事故,，造成不必要的浪費(fèi),。為了合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸，必須正確計(jì)算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)Kv值,。

      調(diào)節(jié)閥的額定流量系數(shù)Kvs定義：在規(guī)定條件下,，即閥的兩端壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3時(shí),，額定行程時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量是以立方米每小時(shí)或噸每小時(shí)計(jì)的流量數(shù),。

      A、液體的Kv值計(jì)算

      1）非阻塞流

      式中 FL— 壓力恢復(fù)系數(shù),；
             FF— 液體臨界壓力比系數(shù),；
             PV— 閥入口溫度下，介質(zhì)的飽和蒸汽壓（絕對(duì)壓力）,，kPa,；
             Pc— 熱力學(xué)臨界壓力（絕對(duì)壓力），kPa,；
             qv— 液體流量,，m3/h；
             ρ— 液體密度,，g/cm3,；
             P1— 閥前壓力（絕對(duì)壓力）,，kPa；
             P2— 閥后壓力（絕對(duì)壓力）,，kPa,。

      2）阻塞流

      判別式   （4）

      流量系數(shù)計(jì)算公式

      由式（5）可以看出，在阻塞流情況下,，Kv值的計(jì)算公式有變化,，壓差一項(xiàng)用FL2（P - FFpv）代替實(shí)際壓差P1- P2。這樣,，比用實(shí)際壓差計(jì)算出的Kv值要大,，即由于阻塞流的作用，使閥的流通能力不能充分發(fā)揮,，必須按更大的Kv值來選擇閥的口徑,，才能滿足流量的要求。

      B,、低雷諾數(shù)Re修正（高黏度液體Kv值計(jì)算）

      液體黏度過高時(shí),，由于雷諾數(shù)下降，改變了流體的流動(dòng)狀態(tài),。在Re<2300時(shí)，流體處于層流低速流動(dòng),，這樣按原公式計(jì)算出的Kv值就會(huì)導(dǎo)致較大的誤差,，實(shí)際流通能力達(dá)不到計(jì)算值，必須進(jìn)行修正,。當(dāng)液體為高黏度時(shí),，調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Kv 的計(jì)算公式為

      式中 ψ— 黏度修正系數(shù)，按Re查圖1求得,。

      關(guān)于Re在流體力學(xué)中已有論述,，主要與流體性質(zhì)及流經(jīng)的管路兩方面因素有關(guān)。對(duì)于只有1個(gè)流路的自力式調(diào)節(jié)閥,，Re的計(jì)算公式為

      C,、氣體的Kv值計(jì)算

      氣體與液體不同，它具有可壓縮性,。氣體流過調(diào)節(jié)閥后,，密度變小，不能再用液體公式來計(jì)算,。關(guān)于氣體的Kv值計(jì)算方法,，目前有閥前密度法、閥后密度法,、平均密度法,、壓縮系數(shù)法等多種方法,。因?yàn)槠骄芏确ǖ挠?jì)算結(jié)果比較接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故應(yīng)用最多,。這里推薦采用平均密度法來計(jì)算氣體的Kv值,。

  E、兩相流的Kv值計(jì)算

      當(dāng)介質(zhì)為氣液兩相流時(shí),，一般采用分別計(jì)算液體的Kv液和氣體的Kv氣值,，然后相加求取調(diào)節(jié)閥總Kv值。

      Kv=Kv液+Kv氣

      這種方法是基于兩種介質(zhì)相互獨(dú)立,，互不影響的觀點(diǎn),。但實(shí)際上，隨著液相和氣相組成成分的變化,，流體的狀態(tài)趨向也不同,，因此，計(jì)算出的Kv值誤差較大,。

      5,、自力式調(diào)節(jié)閥選型原則的口徑選擇

      A、一般的選擇步驟

      根據(jù)生產(chǎn)能力,、設(shè)備負(fù)荷確定最大流量和最小流量qvmax,、qvmin；根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn),、壓力分配和管路損失,，確定最大壓差和最小壓差Δpvmax 、Δpvmin,；按流量系數(shù)計(jì)算公式,，求得最大流量和最小流量時(shí)的流量系數(shù)Kvmax、Kvmin,；根據(jù)求出的Kvmax,，在產(chǎn)品樣本中選取大于Kvmax，并Kvmax的Kvs值,；由計(jì)算出的Kvmax,，Kvmin驗(yàn)算閥的開度（一般要求閥開度在10%~80%之間）；根據(jù)Kvmax,、Kvmin計(jì)算可調(diào)比R（一般要求R=Kvmax/KVmin≤30∶1）,；各項(xiàng)計(jì)算驗(yàn)證合格后，根據(jù)Kvs值,，確定調(diào)節(jié)閥的口徑,。

      B、常用的選擇步驟

      按照qvmax及Δpvmin 計(jì)算出Kvmax；將Kvmax乘以（1.3~1.5）,，求得K''vmax（根據(jù)具體情況定）,；按K vmax選擇Kvs （查產(chǎn)品樣本），應(yīng)選擇最靠近K''vmax且大于K''vmax的Kvs值,，保證Kvmax/Kvs≤0.75,，按Kvs值，確定調(diào)節(jié)閥的口徑,。

      但是應(yīng)保證液體流速在2.5m/s以下,，氣體流速在80~100m/s以下，否則易產(chǎn)生噪音,。

      C,、自力式流量調(diào)節(jié)閥的選擇

      當(dāng)介質(zhì)為液體時(shí)，自力式流量調(diào)節(jié)閥的口徑選擇將有所不同,。實(shí)際上有效壓力（指調(diào)節(jié)閥節(jié)流閥板前后的壓差）下的最大流量已經(jīng)限制了自力式流量調(diào)節(jié)閥的流量值,，所以在選擇閥流量時(shí)，不能按照Kv值選擇,，只能按照工藝條件qvmax的大小選擇流量,。

      根據(jù)qvmax值的大小和系統(tǒng)壓差來選取合適的流量，然后確定Kvs值和閥的口徑,。選擇時(shí)應(yīng)注意閥前后壓差應(yīng)大于有效壓力,，還應(yīng)注意閥的開度。自力式流量調(diào)節(jié)閥一般多用于液體介質(zhì)的流量控制,。

      當(dāng)介質(zhì)為氣體時(shí),，應(yīng)保持氣體的壓力比較穩(wěn)定。在計(jì)算時(shí),，應(yīng)按Kv值選取閥的口徑。

自力式調(diào)節(jié)閥選型原則主要零件材料

四、自力式調(diào)節(jié)閥選型原則主要技術(shù)參數(shù)及性能指標(biāo)

1.壓力調(diào)節(jié)范圍的確定：
壓力調(diào)節(jié)范圍的確定見上表,，控制壓力應(yīng)盡量選在中間期附近,，壓力范圍設(shè)定越小，精度越高,因此不要人為擴(kuò)大壓力設(shè)定范圍,。
2.對(duì)控制閥后的自力式而言,若閥前后壓差比超過10這個(gè)范圍,建議用多級(jí)減壓閥或二個(gè)自力式串聯(lián)(閥前壓力小于0.8Mpa除外,例如指揮器操作式),。

      6、自力式調(diào)節(jié)閥選型原則選擇時(shí)注意事項(xiàng)

      自力式調(diào)節(jié)閥主要應(yīng)用在被控參數(shù)一旦調(diào)定后,，不經(jīng)常改變（調(diào)整）的場(chǎng)合,，而被控參數(shù)經(jīng)常改變（調(diào)整）的場(chǎng)合，應(yīng)使用氣動(dòng)或,；自力式調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)用在非腐蝕性工藝條件下,；被控參數(shù)不應(yīng)超過或接近所選擇的調(diào)整范圍的極限值，應(yīng)留有一定裕量,；自力式溫度調(diào)節(jié)閥一般用于溫度變化比較緩慢的場(chǎng)合,，不適用于溫度急劇變化的場(chǎng)合,；當(dāng)介質(zhì)溫度超過140℃時(shí)，在控制管線安裝隔離罐,，當(dāng)介質(zhì)溫度超過200℃時(shí),，除在控制管線安裝隔離罐，還應(yīng)在與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間加裝散熱片（不同制造商的產(chǎn)品,，此溫度值會(huì)有所不同）,；隔離罐應(yīng)高于調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)而低于閥前后接管；對(duì)于非潔凈流體,，在閥前應(yīng)安裝過濾器,，一般情況下，應(yīng)將閥門倒立安裝,，即控制閥在上,，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在下，此種安裝方式可使其重心在下,，有利于閥門的穩(wěn)定運(yùn)行,。當(dāng)介質(zhì)溫度低于80℃時(shí)，閥門可以正立安裝,，當(dāng)介質(zhì)溫度高于80℃時(shí),，則閥門必須倒立安裝。