调节阀设计
调节阀设计计算选型导则（一）
标题：调节阀设计计算选型导则（一）
1 前言
调节阀是生产过程自动化系统中最常见的一种执行器，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。调节阀直接与流体接触，控制流体的压力或流量。人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手脚”。自动控制系统一切先进的控制理论，巧秒的控制思想，复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。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、经济合理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，甚至无法实现自动控制。控制系统中因为调节阀选取不当，使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。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、将设计的重要环节。
正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。
2 调节阀的结构型式及其选择
常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座阀、双座阀、角型阀、套筒阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。
如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如：
（1）单座阀（VP，JP）：泄漏量小（额定Kv值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合。
（2）双座阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。
（3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀内部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。
（4）角型阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。
（5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许
压差大，适用于要求调节范围宽，流通能力大，稳定性好的场合。
（6）V型球阀（VV）：流通能力大、可调比宽R=200~300，流量特性近似等百分比，v型口与阀座有剪切作用，适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。
（7）O型球阀（VO）：结构紧凑，重量轻，流通能力大，密封性好，泄漏量近似零，调节范围宽R=100~200，流量特性为快开，适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质，要求严密切断的场合。
（8）隔膜阀（VT）：流路简单，阻力小，采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能，流量特性近似为快开，适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。
（9）蝶阀（VW）：结构简单，体积小、重量轻，易于制成大口径，流路畅通，有自洁作用，流量特性近似等百分比，适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。
3 调节阀的流量特性及其选择
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。调节阀在管路中工作，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，这样就产生了调节阀的工作特性。
3.1 结构特性
调节阀是通过行程的变化，改变阀芯与阀座间的节流面积，来达到控制流量的目的。因此阀芯与阀座的节流面积跟着行程怎样变化，对调节阀的工作特性能有很大影响。通常把阀门的相对节流面积与阀门的相对开度之间的关系称为调节阀的结构特性。所谓阀门的相对开度是指调节阀某一开度行程与全开行程之比（角行程与直行程道理相同），用l=L/Lmax来表示。所谓阀门的相对节流面积是指调节阀某一开度下的节流面积与全开时的节流面积之比，用f=F/Fmax来表示。
调节阀结构特性的数学表达式为：
f=Φ（l）（3-1）
上式的函数关系取决于阀芯及相关阀门组件的形状和结构。不同的结构就形成了几种典型的结构特性。
3.1.1 直线结构特性
阀门的相对节流面积与相对开度成直线关系。即：
df/dl=c （3-2）
式中：c为常数
设边界条件为：当L=0时，F=Fmax；L=Lmax时，F=Fmax：解上述微分方程，并带入边界条件得出数学表达式为：
（3-3）
式中：R=Fmax/Fmin为调节阀节流面积的变化范围。
3.1.2 等百分比结构特性
阀门的相对节面积随行程的变化率与此点的节流成正比关系。即：
df/dl=cf （3-4）
解上述微分方程，并代入前述相同边界条件，得出数学式为：
f=R（l-1）（3-5）
式中：R=Fmax/Fmin
3.1.3 快开结构特性
阀门的节流面积随行程变化，很快达到最大（饱和），此阀适用于迅速开闭。
3.1.4 抛物线结构特性
阀门的相对节流面积与相对开度成抛物线关系。即：
（3-6）
解上述微分方程，并代入前述相同的边界条件，得出数学式为：
（3-7）
式中：R=Fmax/Fmin
3.2 工作流量特性
调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系相对流量用
q=Q/Qmax来表示。
调节阀的流量特性的数学表示式为：
q=Φ（l）（3-8）
一般说来，改变调节阀的节流面积，便可控制流量；但实际上由于各种因素的影响，如节流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压差ΔPv的变化引起流量的变化。为了分析问题方便，先假定阀前后压差是固定的。
3.2.1 理想流量特性
在调节阀前后压差一定的情况下（ΔPv=常数）得到的流量特性，称为理想流量特性。假设调节阀各开度下的流通能力与节流面积成线性关系，即：
Ci=Cf （3-9）
式中：C：阀全开时的流通能力
Ci：阀在某一开度下的流通能力
f：相对节流面积
由流体力学得知，伯努利方程可以推导出调节阀流量方程为：
（3-10）
式中：F：调节阀节流面积
ε：调节阀阻力系数，随开度变化
g：重力加速度
r：流体重度
P1，P2：调节阀前、阀后压力
调节阀的流量方程也可以简化写为：
（3-11）
当f=1时，Q=Qmax则可得到：
（3-12）
考虑到△P为常数，将式（3-11）和（3-12）相比即得：
q=f （3-13）
综上可知，当阀门各开度下的流通能力C与节流面积F成线性关系时，即假定阀前后压差固定，ΔP为常数时，调节阀的理想流量特性与调节阀的结构特性完全相同，这样一来，调节阀的理想流量特性，也就有直线、等百分比、快开、抛物线等4种形式
3.2.2 实际工作流量特性
在调节阀前后压差变化的情况下，得到的流量特性，称为工作流量特性。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，并且该阻力损失随通过管道的流量成平方关系变化。因此，当系统两端压差ΔP一定时，调节阀上的压差ΔPv就会随着流量的增加而减小，如图1所示。这个压差的变化也会引起通过调节阀的流量发生变化，因此这时调节阀的理想流量生就会产生畸变而成为工作特性。
管道系统的总压差△Ps是管道系统（除调节阀外的阀门、设备和管道）的压差与调节阀前后压差之和，即：
ΔPs=△P2+∑ΔP1（3-14）
图1（b）中△Pvm是最大流量时调节阀前后的压差，∑△Pim是最大流量时管路系统的压差，令：
（3-15）
这就是工艺管道系统的阻损比S，也就是调节阀全开时，阀上的压降△Pv与管路系统各局部阻力件之和∑Pim加阀上的压降△Pv，两者之间的比根据式（3-11），则调节阀通过的流量即：
（3-16）
当调节阀开度达到100%时，即f=1时则有：
（3-17）
如果工艺管道系统的阻力损失全部由调节阀决定，即管道设备阻力等于零时（ΔPv=ΔPs），此时的系统阻损比S=1，则调节阀前后压差就是管道系统的总压降△Ps。此时调节阀工作特性就成为理想特性，此时的最大流量为：
（3-18）
如果将式（3-16）和（3-18）相比就可以得到Q作参此量的相对流量特性：
（3-19）
如果将式（3-16）和（3-17）相比就可以得到以Q100作参比量的相对流量特性：
（3-20）
进一步推导，考虑管道系统的节流面积恒定不变其相对面积总是1，则其管道流量表达式如下：
（3-21）
式中：Q：管道流量
Cg：管道流通能力
∑ΔPi：管道阻力
γ：流体密度
式（3-16）和（3-21）流量相等，并根据式（3-14）则推导出
（3-22）
当调节阀全开时f=1，于是调节阀最大开度时的前后差压（实际是调节阀前后压差的最小值）为：则：
（3-23）
将式（3-23）和（3-22）联豆解方程组则有
（3-24）
将式（3-24）代入式（3.19）则得到
（3- 25）
将上式中代入相应的结构特性，就可以得出Qmax作为参比值的工作特性如图2。
由于实际上S<1，因此工作特性中Q和Q100都将相对减小。随着调节阀开度的增加，管道系统的流量也随之增加，则管道系统的压降∑ΔPi从最小（近似等于零）逐步增大到∑Pim。这样一来，随着调节阀开度的增加，调节阀前后压差ΔPv将由于∑ΔPi的增加而减少，参看图1。因此实际上管道系统的最大流量Q100必然小于理想情况（S=1）时的最大流量Qmax也就使得直线和等百分此两种调节阀的特性曲线都随S的减小而下垂，如图2。
将式（3-24）和△Pm=S?ΔPs代入式（3-20）则得到：
（3- 26）
将上式中代入相应的结构特性，就可以得出Q100作为参比值的工作特性，如图3。
对于一个流量调节阀的管道系统，阻损比S值（又称压降比）越大，则说明调节阀的压降占整个系统比重越大，调节阀控流能力越大；如果S=1.0，则△Pv=△Ps是不变的，则调节阀工作特性就是理想特性。反之S值越小，则说明调节阀的压降占整个系统的比重越小；也就是调节阀的控制能力越差，也就是当流量增加时，调节阀前后压降逐步减少。因此调节阀的节流面积虽然增大了但由于ΔPv减小，流量并没有按理想特性增大，而使流量增大速率变缓。随着S值的减小，即管道阻力增加，则带来两个不利的后果：一是调节阀的流量特性发生越来越大的畸变；直线特性渐渐趋于快开特性，等百分比特性渐渐趋于直线特性，这样一来使小开度时放大系数增加、大开度时放大系数减小，造成小开度时控制不稳定和大开度时控制迟钝。因此在实际使用中，通常要求S值不低于0.3~0.5。二是调节阀的可调节阀的可调范围随之减小，实际可调比R'随S减小而减小：
（3-27）
式中：R：调节阀的固有可调比
R…：调节阀的实际可调比
3.3 流量特性的选择
直线结构特性调节阀的特性曲线的斜率在全行程是一个定值以相对行程l等于10%、50%、80%三点为例；当行程变化10%时，所引起节流面积变化总是10%，我们再看它的节流面积相对变化值分别为：
由此可见，直线结构特性在变化相同行程情况下，阀门开度小时，节流面积相对变化值大；阀门开度大时，节流面积相对变化值小。这个特点，往住使直线结构特性阀门在小开度情况下的灵敏度过高而导致控制性能变坏。
再看等百分比结构特性的调节阀，其特性曲线的斜率是随行程的增大而递增的。以同样的相对行程等于10%、50%、80%三点为例，当行程变化成10%，（假设R=30）所引起的节流面积变化分别是1.91%、7.3%和20.4%；因此这种阀在接近关闭时工作得缓和平稳，而在接进全开启状态时工作的灵敏有效。同样
再看它的节流面积相对变化率分4为：
由此可见行程变化成10%，所I起节流面积变化的相对值总是40%，具有等比率特性、等百分比结构特性即由此得名。
实际市场上调节阀，有直线、等百分比和快开三种基本特性。对于陕开特性，一般用于两位式调节和开关控制。对于调节系统选择调节阀特性，则指的是如何选择直线和等百分比特性在设计选用中主要依据以下两个原则。
（1）从控制系统的控制品质出发，选择阀的工作特性
理想的控制回路，希望它的总放大系数在控制系统的整个操作范围内保持不变，但在实际生产过程中控制对象的特性往往是非线性的，它的放大系数要随其外部条件而变化。因此，适当选择调节阀特性，以调节阀的放大系数变化来补偿对象放大系数的变化，可将系统的总放大系数整定不变，从而保证控制质量在整个操作范围内保持一定。若控制对象为线性时，调节阀可以采用直线工作特性。但许多的控制对象，其放大系数随负荷加大而趋小，假如我们选用放大系数随负荷加大而趋大的调节阀，正好补偿。等百分比特性阀具有这种性能，因此它得到广泛应用。
（2）从配管情况出发，根据调节阀的希望工作特性选择阀的结构特性。
必须说明，按第一原则选出的是阀的工作流量特性。由于流量调节阀的管道系统各不相同，S值的大小直接引起阀的工作流量特性偏离其结构特性而发生畸变。因此，当我们根据已定的希望工作特性来选取调节阀的结构特性时，就必须考虑配管情况。S值大计时，调节阀的工作特性畸变小；反之S值小，调节阀的工作特性畸变大。考虑配管情况可以参考表i进行选择。
表1 阀的结构特性选择
选择阀的结构特性与S值很有关系，S值大则工作特性畸变小，对控制有利。但是，S值大说明调节阀的压力损失大，这样不经济。因此必须综合考虑，工程设中普遍认为压降比S为0.3~0.6是比较合适的。
减压控制阀的设计
*******学院 毕业课题（设计） 题目减压控制阀的设计 指导教师 院系 班级 学号 姓名 年月日
摘要 随着工业技术的不断发展，使得越来越多的机器设备使用上了高效的液压系统，在不同规格，不同型号，不同大小的液压设备里，我们都可以发现一个共同的控制元件—液压控制阀。它的性能和寿命在很大程度上决定了液压系统的稳定性。但是我发现仅仅是安装了液压控制阀还是完全不够的，有些机器还会发生机械元件过热，推进器失灵，没有过载保护而产生的机器毁坏。而这些事故都是因为液压系统压力过大而产生的问题。本文将着重研究减压控制阀的设计，并对减压阀结构进行探究。意在不断优化减压阀的整体性能。 关键词：压力控制阀, 技术调节阀, 管式连接, 阀芯
目录 1引言 (1) 1.1压力控制阀的介绍 (1) 1.2减压控制阀的介绍 (1) 1.2减压阀的运行机制 (2) 1.4减压阀的生活作用 (2) 2减压控制阀的设计 (3) 2.1定比减压阀 (3) 2.2减压阀研究优化设计 (5) 2.3定差减压阀 (6) 2.4导阀和主阀研究的重要性 (7) 3 减压控制阀的导阀设计 (8) 3.1主要结构尺寸确定 (9) 3.2先导锥阀角2的选定 (11) 3.3减压阀的定值输出方式 (12) 4主阀弹簧的设计 (12) 4.1弹簧外径的计算 (14) 4.2弹簧曲度系数计算 (15) 4.3弹簧的工作圈数 (16) 5减压阀设计中有关注意事项 (17) 6研究课题的优化设计 (18) 6.1观点 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20)
第一章引言 液压元件减压处理技术在功率密度、结构组成、响应速度、调速保护、过载保护、电液整台等方面都具有一定的优势，使其成为现代传动的重要技术手段和不可替代的关键基础技术之一，这些应用已经遍及了国民经济各个领域。 压力控制阀的介绍： 压力控制阀是指用来对液压系统中液流的压力进行控制与调节的阀。压力控制阀是控制和调节液流压力的阀的总称，简称压力阀。它是采取使作用在阀芯上的液压力与阔芯弹簧力相平衡的方法，建立和维持被控液体的工作压力。如果弹簧力是可调的，则被控液体的压力也可随之改变，从而达到控制和调节液流压力的目的。压力阀都并联在油路系统中加以使用。当被控液体由于外界原因压力升高超过弹簧预调压力时，阀芯与弹簧的平衡关系被破坏，此肘，阀芯将被迫移动，打开通路向回油管路泄油（溢流），使被控油液的压力仍维持在弹簧预调压力的水平；有时阀芯移动不是打开回油通路，而是改变其专设节流减压口的通流断面，即改变其压力降，来使预调减压油路的工作压力维持不变；有时则有意提高油液压力，使其进入另一工作油路，以达到顺序动作的目的。压力控制阀是制压力的阀的总称。按用途分为溢流阀﹑减压阀和顺序阀。 减压控制阀的介绍： 减压控制阀隶属液压控制阀这一大类，拥有以下特征： 1.减压阀是能够将出口压力调节到低于进口压力的控制阀。减压阀可以减低系统中任一分支液压油路的压力，用来满足液压设备执行元件的需要，常见于各种液压控制系统、夹紧系统、辅助系统及润滑系统中。 2.按调节要求的不同其可以分为定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀。定压减压阀控制出口压力为定值，使液压系统中某一部分比供油压力更低的稳定压力；定比减压阀可以控制它的进、出口压力保持恒定的比例；定差减压阀可以控制进、出口压力差为恒定的大小。
【开题报告】暖通电动调节阀的结构设计
开题报告 机械设计制造及其自动化 暖通电动调节阀的结构设计 一、选题的背景与意义 随着社会的发展，人居生活条件的不断改善，人们对生活质量追求的不断提高，室内温度的舒适度成为了人们生活的一项基本要求，对于我国北方来说冬季供暖必不可少，但由于近年来的能源紧张，能源价格上涨，节能环保成为了未来供暖系统所必须面临的一个重要问题。目前民用供暖的方式主要是铸铁管道俗称暖气片供暖与地热管道供暖，商用的主要是中央空调的温度调节。现存的主要供暖方式主要存在能源浪费与温度调节能力不灵敏等的缺陷。供暖系统中的控制端主要是电动调节阀，因此为了达到节能环保低碳的未来经济模式，就必须对这一结构进行分析改进。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题 研究的基本内容： 1.查找相关产品资料，对暖通电动调节阀的现状与发展进行了解概括，分析国内外现有暖通调节阀；了解电动调节阀的应用现状，应用领域，并对产品的驱动部分进行分析；通过参考资料了解它的工作原理与应用领域；了解交流电机的原理和用途，比较几种常见类型的优点和缺点，掌握双向交流同步电机在暖通阀中使用特点。 2.对现有产品进行分析，弄懂其各部分的功能，原理与传动关系，以及暖通电动调节阀在整个供暖系统中的作用；掌握双向交流同步电机的工作原理，并与其他类型电机进行比较，得出其优势所在；分析暖通阀的开关量与模拟量控制的差别，完成本课题调节阀的设计； 3.完成齿轮的设计计算，实现暖通电动调节阀的产品设计，完成三维建模，画出装配图和零件图。 主要解决的问题： 由于现在使用的暖通电动调节阀仍然存在这样或者那样的缺点与不足，主要表现在，调节能力不够灵敏致使室内温度不够舒适，影响居民生活质量，并且造成大量的能源浪费，与我国目前的节能低碳的经济发展方向不一致；另外对产品的设计进行改进，降低成本，增加可靠性。
调节阀的选型计算
二、调节阀的结构型式及其选择 常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座调节阀、双座调节阀、角型阀、套筒调节阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜调节阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。 如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒调节阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如： （1）单座调节阀（VP，JP）：泄漏量小（额定K v值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合。 （2）双座调节阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。 （3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀内部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适
用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。 （4）角形阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。 （5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许压差大，适用于要求调节范围宽，流通能力大，稳定性好的场合。 （6）V型球阀（VV）：流通能力大、可调比宽R=200~300，流量特性近似等百分比，v型口与阀座有剪切作用，适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。 （7）O型球阀（VO）：结构紧凑，重量轻，流通能力大，密封性好，泄漏量近似零，调节范围宽R=100~200，流量特性为快开，适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质，要求严密切断的场合。（8）隔膜调节阀（VT）：流路简单，阻力小，采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能，流量特性近似为快开，适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。 （9）蝶阀（VW）：结构简单，体积小、重量轻，易于制成大口径，流路畅通，有自洁作用，流量特性近似等百分比，适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。 三、调节阀的流量特性及其选择 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。调节阀在管路中工作，管路系
调节阀的特性及选择
调节阀的特性及选择 调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备，分为两通调节阀和三通调节阀两种。调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀，或者和气动执行机构组成气动调节阀。 电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触，具有调节、切断和分配流体的作用，因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。 本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择，暂不涉及三通调节阀。 1．调节阀工作原理 从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩的流体，由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为 ()()212 212 42 P P D P P A Q -=-= ρ ζ πρζ 式中：Ｑ——流体流经阀的流量，m 3 /s ； Ｐ1、Ｐ2——进口端和出口端的压力，MPa ； Ａ——阀所连接管道的截面面积，m 2 ； Ｄ——阀的公称通径，mm ； ρ——流体的密度，kg/m 3 ； ζ——阀的阻力系数。 可见当A 一定，(P 1-P 2)不变时，则流量仅随阻力系数变化。阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关，也与流体的性质和流动状态有关。调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的，即改变阀门开度，也就改变了阻力系数，从而达到调节流量的目的。阀开得越大，ζ将越小，则通过的流量将越大。 2．调节阀的流量特性 调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系，即 ?? ? ??=L l f Q Q max 式中：Q/Q max ——相对流量，即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比； l/L ——相对开度，即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。 一般说来，改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积，便可控制流量。但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会引起阀前后压差的变化，从而使流量也发生变化。为了便于分析，先假定阀前后压差固定，然后再引申到实际情况。因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。 2.1 调节阀的理想流量特性 调节阀在阀前后压差不变的情况下的流量特性为调节阀的理想流量特性。调节阀的理想流量特性仅由阀芯的形状所决定，典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比(或称对数)流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性，如图5－6所示。
多孔式套筒控制阀节流孔的设计
｜ Control Valve Magazine ｜ July 2016 70Application Story 设计与制造 应用园地 文/吴建曼 陈志滔 浙江金锋自动化仪表有限公司 The Design of Throttling Holes for Multi-holes Cage Guided Control Valve 阀笼节流孔的设计 引言 在工业自动化流体控制系统中，控制阀是得到广泛应用的流体控制设备之一，用来调节系统的流量或者压力参数。当阀门前后压差较大时介质流过控制阀节流处，由于节流口面积的急剧变化，流通面积缩小，流速升高，压力下降，易产生阻塞流，出现闪蒸空化现象，这种现象是诱发阀内件破坏以及噪音的主要原因。当阀门前后压差不大时，介质正常流动选用常规的控制阀即可满足要求。而当压差较大时，为了降低噪音以及消除气蚀的破坏，我们必须要采用多孔式套筒控制阀来解决这个问题。多孔式套筒控制阀降压的原理是采用了带有多孔式节流的阀笼，当介质从各对小孔喷射进去后，介质从各阀笼的小孔流过，分担总压差的一部分。各个阀笼的局部压差能防止液体压力低于汽化压力，消除气泡的形成。根据阀门前后压差的不同阀内件可设计成一级降压，二级降压，三级降压，这种阀内件的设计在国内外的各个厂家中都是十分常见的。其中最著名的就是Fisher公司的Cavitrol系列阀内件（见图1）。 对于工程师来说该类型阀内件的结构设计是不复杂的只要根据阀门的腔体将多个套筒阀笼相互嵌套形成一个降压阀笼组放置在阀体内即可；而真正的难点在于如何根据给定的额定Cv值以及流量特性来确定阀笼上的孔大小，数 本文介绍如何根据给定的额定Cv值来对多孔式套筒控制阀阀笼上的节流孔进行设计，节流孔的设计包括孔大小、数量以及排列形式的确定。再利用CFD软件对设计方法进行流体模拟分析来论证计算方法的准确性，为广大控制阀设计人员提供一种计算方法。 图1 Cavitrol系列阀内件 量以及排列形式，额定Cv值以及流量特性对于一台控制阀的调节性能是至关重要的。在笔者与国内众多厂家的技术人员接触过程中了解到对于多孔式阀笼节流孔大小、数量设计这一问题上，很多技术人员给出的设计依据是将同口径阀门的阀笼上节流孔总面积与传统套筒控制阀的窗口面积进行比值然后得出Cv值也成正比关系。由于传统的套筒控制阀与多孔式的套筒控制阀流阻系数的不同，将节流面积与阀门的额定Cv 值成正比关系作为设计依据显然不够严谨。下面笔者就将对这一问题进行剖析，为广大控制阀设计人员提供一种计算方法。 设计原理 一台阀门的总流通能力C v 受两个因 素影响，即阀座的流通能力C Vb 及多孔式阀笼的流通能力C vc 。从理论上讲提高C vb 或C vc 可以使阀的C v 增加。但阀座的流通能力C vb 取决于阀的公称通径，公称通径确定后，一般阀座直径也就确定了，所以C vb 是定值。阀门的总流通能力可以用以下公式概括： 当阀笼为一级降压时，阀门的总流通能力C V ： 阀座的流通能力C Vb ：一级阀笼的流通能力C vc1： C V = 1+1C vb 21C vc12 C Vb = πD b 2K b 4×25.42 C Vc1=×n 1 πD c12K c1 4×25.42
调节阀配管设计规定
目次 1 总则 1.1 范围 1.2 引用标准 2 设计原则 2.1 一般要求 2.2 安装位置 3 安装要求 3.1 调节阀的布置 3.2 调节阀布置的间距 3.3 调节阀组直径的确定 3.4 调节阀组的配管 附录A调节阀组的布置 附录B调节阀的安装尺寸 1 总则 1.1 范围 1.1.1 本标准规定了调节阀布置的一般要求和安装位置的要求，并对调节阀的安装要求和布置方案的适用性作了规定。 1.1.2 本标准适用于石油化工工艺装置用气动调节阀的配管设计；电动、液动调节阀，可参照执行。 1.2 引用标准 使用本标准时，应使用下列标准最新版本。
SH 3012 《石油化工管道布置设计通则》 2 设计原则 2.1 一般要求 2.1.1 在布置调节阀时，应执行SH 3012中有关气动调节阀的布置规定。 2.1.2 调节阀的安装位置应满足工艺流程设计要求，并应尽量靠近与其有关的一次指示仪表，尽量接近测量元件位置，便于在用旁路阀手动操作时能观察一次仪表。 2.1.3 调节阀应尽量正立垂直安装于水平管道上，只有在特殊情况下才可以水平或倾斜安装，但须加支撑。对于气动偏心旋转调节阀，其执行机构可根据需要在四象限内自由安装。 2.2 安装位置 2.2.1 调节阀应布置在地面、楼面或操作平台上便于安装、维修和操作的地方。 2.2.2 调节阀尽可能靠近其相关联的设备。 2.2.3 调节阀应安装在环境温度不高于60 ℃，不低于 -40 ℃的地方。 2.2.4 调节阀应安装在离振动源较远的地方。 2.2.5 遥控阀、自动调节阀及其控制系统的安装位置应尽量避开火灾危险和火灾的影响。 3 安装要求 3.1 调节阀的布置 3.1.1 在调节阀的布置设计中应考虑核对调节阀组件的尺寸（如操纵器的高度和宽度），以保证调节阀所需的空间和指示仪表及操作的正常位置。如有手轮，还应考虑其方位。 3.1.2 调节阀组垂直于地面安装时，调节阀接管直径不小于DN25时，应把调节阀安装在旁路的下方或旁路相同标高；调节阀接管直径小于DN25时，调节阀可安装在旁路的上方、下方或与旁路相同标高，当调节阀安装在旁路上方时，旁路上应装排液阀。 3.1.3 输送含有固体颗粒介质的管道上的调节阀小于DN25时，小口径调节阀容易堵塞，应在入口隔断阀后增设过滤器或将旁路阀布置在调节阀的下方。
调节阀选型计算
?调节阀计算与选型指导（一） ?2010-12-09来源：互联网作者:未知点击数：588 ?热门关键词：行业资讯 【全球调节阀网】 人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手脚”。自动控制系统一切先进的控制理论、巧秒的控制思想、复杂的控制策略都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，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。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、经济合理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，甚至无法实现自动控制。控制系统中因为调节阀选取不当，使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。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、将设计的重要环节。 正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。 二、调节阀的结构型式及其选择 常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座调节阀、双座调节阀、角型阀、套筒调节阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜调节阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。 如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。一般情况下，应首选普通单、双座调节阀和套筒调节阀，因为此类阀结构简单，阀芯形状易于加工，比较经济。如果此类阀不能满足工艺的综合要求，可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如： （1）单座调节阀（VP，JP）：泄漏量小（额定K v值的0.01%）允许压差小，JP型阀并且有体积小、重量轻等特点，适用于一般流体，压差小、要求泄漏量小的场合。 （2）双座调节阀（VN）：不平衡力小，允许压差大，流量系数大，泄漏量大（额定K值的0.1%），适用于要求流通能力大、压差大，对泄漏量要求不严格的场合。 （3）套简阀（VM.JM）：稳定性好、允许压差大，容易更换、维修阀部件，通用性强，更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性，适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。 （4）角形阀（VS）：流路简单，便于自洁和清洗，受高速流体冲蚀较小，适用于高粘度，含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质；特别适用于直角连接的场合。 （5）偏心旋转阀（VZ）：体积小，密封性好，泄漏量小，流通能力大，可调比宽R=100，允许压差大，适用于要求调节围宽，流通能力大，稳定性好的场合。 （6）V型球阀（VV）：流通能力大、可调比宽R=200~300，流量特性近似等百分比，v型口与阀座有剪切作用，适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。 （7）O型球阀（VO）：结构紧凑，重量轻，流通能力大，密封性好，泄漏量近似零，调节围宽R=100~200，流量特性为快开，适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质，要求严密切断的场合。 （8）隔膜调节阀（VT）：流路简单，阻力小，采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能，流量特性近似为快开，适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。 （9）蝶阀（VW）：结构简单，体积小、重量轻，易于制成大口径，流路畅通，有自洁作用，流量特性近
差压变送器用控制阀门的原理及设计
差压变送器用控制阀门的原理及设计 今天为大家介绍一项国家发明授权专利—差压变送器用控制阀门。该专利由宝山钢铁股份有限公司申请，并于2018年8月10日获得授权公告。 内容说明本发明涉及流体压力测量领域，具体来说，本发明涉及一种差压变送器用控制阀门，连接于工艺管道与差压变送器之间。 发明背景差压测量仪表也就是差压变送器，是仪表在线检测中一项非常常用的测量方式，差压变送器采用工艺管道流体流向截流产生相对高、低压，并通过采样管道将高低压引入到仪表，由仪表将检测到的高低压的压差进行相应的转换，并将转换后的结果由标准信号输出，从而完成测量。 现用差压变送器测量与管道的典型连接方法，左部为工艺管道，将工艺管道流体流向由节流孔板200产生相对高、低压（下高上低），高、低压由工艺管道的采样口引出经过一次阀10a、10b分别到达高压侧阀20a和低压侧阀20b，并通过高压侧阀20a和低压侧阀20b 接入差压变送器100进行测量，平衡阀30用于仪表零点校验；高压侧排污阀21a和低压侧排污阀21b用于排污。 现用的技术存在如下问题：（1）差压变送器在实际使用中需要根据不同的要求进行操作，分别是差压变送器的运行、零点调整、停运。三个阀门为保证减少对差压变送器的冲击，根据不同的状态操作如下：运行：先开低压侧阀20b再开高压侧阀20a；零点调整：先关高压侧阀20a再关低压侧阀20b，再打开平衡阀30；停运：先关高压侧阀20a再关低压侧阀20b。从上述可以看到，阀门的操作有先后顺序比较烦琐； （2）由于现场实际使用的差压变送器数量很多，使用一段时间后，差压变送器上原先标注的高、低压字样变得模糊不清，容易出现操作失误，从而对仪表的冲击比较大； （3）在打开高压侧排污阀21a和低压侧排污阀21b排污的时候，会引起管道卸压，造成测量仪表压力的严重不平衡，形成测量的严重干扰，从而影响到工艺控制，严重时引起停机。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种差压变送器用控制阀门，其能够便于简化
流量调节阀选型设计
， 浅析流量调节阀的选型设计 内容来源自网络 { 摘要：流量调节阀，在计量收费的供热系统中，占有非常重要的地位。因此，如何正确的进行流量调节阀的选型与设计，就显得特别关键！本文从流量调节阀的构造及工作原理入手，提出在调节阀的选型与设计中应注意的问题。 ~ 摘要：流量调节阀，在计量收费的供热系统中，占有非常重要的地位。因此，如何正确的进行流量调节阀的选型与设计，就显得特别关键！本文从流量调节阀的构造及工作原理入手，提出在调节阀的选型与设计中应注意的问题。在温控阀的选型设计中，在选出与管道同口径的温控阀的同时，还要给选定的温控阀造成一个理想的压差工作条件；电动调节阀是适用于计算机监控系统中进行流量调节的设备，一般多在无人值守的热力站中采用；对手动平衡法来说，如何利用阀门的特性曲线分析阀门的调节性能，如何解决阀门在小开度情况下阀门容易导致导致汽水击现象的问题；对自力式流量控制阀在设计选型时注意阀门有最小工作差的要求。 关键词：温控阀电动调节阀平衡阀差压调节阀 供热系统实行热计量收费可以节约能源，提高供热系统的能效。就目前现状而言，我国供热系统的能效只有30％左右。人们往往只注意锅炉和外网的热损失，而忽略了热用户散热损失。热用户散热损失，主要是由于冷热不均造成的，这部分热损失约为30～40％，是相当可观的的。供热系统搞计量收费，从节能的角度考虑，主要是挖掘这部分的节能潜力。 计量收费主要通过三个途径宏观节能：首先是装设了流量调节阀，实现了流量平衡，进而克服了冷热不均现象；其次是通过温控阀的作用，利用了太阳能、家电、照明等设备的自由热；第三是提高了用热居民的节能意识，减少了开窗户等的无谓散热。而这三条节能途径，其中有二条都是通过流量调节阀来实现的。可见，流量调节阀，在计量收费的供热系统中，占有何等重要的地位。因此，如何正确的进行流量调节阀的选型设计，就显得非常重要。 一、温控阀 1、散热器温控阀的构造及工作原理(1) 用户室内的温度控制是通过散热器恒温控制阀来实现的。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成，其中恒温控制器的核心部件是传感器单元，即温包。温包可以感应周围环境温度的变化而产生体积变化，带动调节阀阀芯产生位移，进而调节散热器的水量来改变散热器的散热量。恒温阀设定温度可以人为调节，恒温阀会按设定要求自动控制和调节散热器的水量，从而来达到控制室内温度的目的。 " 温控阀一般是装在散热器前，通过自动调节流量，实现居民需要的室温。温控阀有二通温控阀和三通温控阀之分。三通温控阀主要用于带有跨越管的单管系统，其分流系数可以在0～100％的范围内变动，流量调节余地大，但价格比较贵，结构较复杂。二通温控阀有的用于双
调节阀基本选型原则
调节阀基本选型原则 一、调节阀结构形式选择及选择时应注意的问题 1、根据工艺要求、调节功能、泄露等级及切断压差、耐压及耐温、冲蚀、气蚀及腐蚀、流体介质、使用生命周期、维护及备件、性价比等，建议选择顺序是：单双座（Globe）、笼式单双座（Cage）、偏心旋转阀、蝶阀、角阀、球阀（V.O）、三通阀、特殊调节阀等。 2、调节阀结构形式选择时注意的问题 a、严密关闭阀（TSO） 选择顺序为：球阀、单座阀、偏心阀、蝶阀、角型阀等。 阀芯阀座密封型式： ——阀芯硬密封/阀座应密封，用于不干净介质、高温、高压、高压差场合，泄露等级5级； ——阀芯硬密封/阀座软密封，用于一般场合，泄露等级5级或6级； ——必须提出最大切断压差，是选择阀的关键条件之一； ——必要时提出紧急切断动作时间。 b、高温高压、高差压阀 选择顺序为：角型阀、单座阀、套筒阀。 ——特别注意“空化（cavitation，气蚀、空蚀）”、“阻塞流（闪点）”导致阀芯。阀座损坏，带来噪音和振动的危害；锅炉主给水调节阀、给水旁路阀调节。给水再循环调节阀。减温水调节阀、凝结水再循环调节阀。锅炉连续排污调节阀、减温水调节阀。凝结水再循环调节阀、锅炉连续排污调节阀、高压蒸汽压力调节、合成氨高压差调节阀等； ——高压、高压差调节阀阀体选用锻钢件； ——高压、高压差调节阀应选用带多级套筒式、多级阀芯式、多级叠板式等防空化组件； 二、调节阀的作用方式选择 a、根据工艺生产安全确定气开阀（FC-气源故障时阀关），气关阀（FO-气源故障时阀开），由工艺专业确定并在PID表示。 b、执行机构作用方式的选择 正作用：信号增加，推杆向下运动； 反作用：信号增加，推杆向上运动； ——建议单导向（FO）配正作用执行机构； 单导向（FC)配反作用执行机构； 双导向（FC/FO）配正作用执行机构。 三、调节阀执行机构选择 根据可靠性、经济性、动作平稳、足够的输出力、结构简单、维护方便、重量轻等因素，建议选择顺序：气动薄膜执行机构（直行程用）、气缸执行机构（单气缸弹簧复位、双气缸）直行程、角行程均适用、电动执行机构（包括马达驱动阀MOV）、液动执行机构。 四、调节阀的材料选择 ——流体介质温度、压力 碳钢（CS）:Tmax450℃，Pmax14.4MPa（随着压力升高，温度降低。P=32MPa
调节阀的流量计算
调节阀的流量计算 调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。 1．一般液体的Kv值计算 a．非阻塞流 判别式：△P＜FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中： FL－压力恢复系数，见附表 FF－流体临界压力比系数，FF＝－ PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa QL－液体流量m/h ρ－液体密度g/cm P1－阀前压力（绝对压力）kPa P2－阀后压力（绝对压力）kPa b．阻塞流 判别式：△P≥FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：各字符含义及单位同前 2．气体的Kv值计算 a．一般气体 当P2＞时
当P2≤时 式中： Qg－标准状态下气体流量Nm/h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P＝P1－P2 G －气体比重（空气G＝1） t －气体温度℃ b．高压气体（PN＞10MPa） 当P2＞时 当P2≤时 式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》 3．低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算） 液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为： 式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量 m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀 对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀 式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系 ν ―流体运动粘度mm/s FR －Rev关系曲线 FR-Rev关系图 4．水蒸气的Kv值的计算
120型控制阀主阀结构设计
摘要 由于经济的迅猛发展，资本在全球市场内的流通，跨区域间的合作愈加密切，铁路运输压力越来越大。现代机车正向着―多拉快跑‖的方向发展，列车的制动技术在铁路的发展中也变的尤为重要。论文首先介绍了制动的相关知识，包括120 阀的制动原理；然后分析了120型控制阀的构造，并进行120型空气控制阀主阀部的结构设计；最后以120控制阀为研究对象，705试验台为平台，进行了120 控制阀的性能试验研究。通过对试验数据的分析，可以得知120型空气控制阀的各项指标是否符合国家标准。 试验结果表明，120型控制阀主阀部在实际应用中仍具有较高的可靠性。性能试验中出的主阀故障现象也可以作为120阀在铁路运用中可能出现的故障提供参考，分析试验中的故障原因也可以作为实际检修中的借鉴。同时发现，现有705型试验台上有关120型阀的评价体系中还有不妥当，还有需要改进的地方。 关键词: 120型控制阀；列车制动；705试验台；性能试验
ABSTRACT Due to the rapid economic development and the flow of capital in the global market, the cross-regional cooperation is becoming much closely which increases the railway transport pressure. Modern locomotive is going towards the direction of ―carry more and run faster ", the train's braking technology is particularly important in the development of the railway. In this paper, The braking-related knowledge is introduced first, including the braking principle of 120 valves. After analyzing the structure of the type 120 control valve, design the structure of the main Department of 120 valves. Finally, use 120 control valves for the study and the 705 test bed as a platform to simulate the working status of 120 control valves and problems that may arise. Through the analysis of experimental data, to check if the sensitivity of the 120 air control valve is meet with national standards. The test results show that the main department of 120 the control valve still has a higher reliability in practical applications. The main department of valve failure in the simulation experiments can also be a reference that may occur in the railway. Analyze the reasons for the failure in the test can be used as a reference in the actual repair. Also there is something need to improve of the evaluation system which the existing 705-type test stands about 120 of the valve Keywords：120 main valve; train brake; type 705 experiment platforms; research on the capability
工程设计中调节阀的选择
收稿日期:1997年10月22日修回日期:1998年4月10日 工程设计中调节阀的选择 孙光模 (山东省冶金设计院) 摘 要 从调节阀的流通能力的计算、压差及阀权度的选择、流量特性的选择、阀的实际可调范围的验 算等几方面详细地介绍了工程设计中选择调节阀的方法。 关键词 调节阀,流通能力,压损,压差,流量特性 Selection of Adjusti ng Va lve i n Eng i neer i ng D esign Sun Guangmo (Shandong M etallurgical Industrial D esign Institute ) Abstract T h is paper introduces in detail the selecting m ethod of adjusting valve in the engineering design from som e w ays of the flow ability calculati on of adjusting valve ,the selecti on of differential p ressure and valve w eigh t degree ,the selecti on of flow p roperty and the check ing calculati on m ethod of p ractical adjust 2ing range of valve ,etc . Keywords adjusting valve ,flow ability ,p ressure lo ss ,differential p ressure ,flow p roperty 1 前 言 调节阀对自控系统的质量起着举足轻重的作用。据统计,目前不能正常投入的自控系统有70%～80%是由调节阀的影响造成的。调节阀与介质直接接触,它既是可调节的节流元件,又是承受一定温度、压力的容器,所以应根据介质的种类、性质、温度、压力以及工艺所要求的其它条件合理选择。 2 调节阀的选用步骤 211 流通能力C 的计算 为满足生产要求,调节阀的开度是变化的,因此必然产生一定的压损。由伯努力方程,调节阀前后的能量守恒公式为: h 1+ P 1 Θ+v 2 12g =h 2+P 2Θ+v 2 2 2g +h F (1) 式中 h 1、h 2——阀前后的压头,m ;Θ——介质密度,g c m 3 ;P 1、P 2——阀前后的绝对压力,M Pa ;h F ——阻力损失,m 。 调节阀的阻力损失为: 第20卷 第5期1998年10月 山 东 冶 金Shandong Yejin V o l 120,NO 15O ctober 1998
调节阀选型指南
调节阀选型指南◆气动ZMA□型，电动ZKZ□为什么应用越来越少？ 1）应用水平落后（60年代的老产品）； 2）笨重、体积大 3）流路复杂，Kv小、易堵； 4）可靠性较差。建议不推荐使用。 ◆为什么电子式阀将取代配DKZ、DKJ的电动阀？ 电子式阀较DKZ、DKJ的电动阀有以下几个优点： 1）可靠性高、外观美、 2）重量轻、体积小、 3）伺服放大器一体化、调整方便。 ◆为什么角行程阀的应用将成为一种趋势？ 直行程阀与角行程阀相比较存在9个方面的不足，其表现在： 1．从流路上分析，直行程阀流路复杂，导致4个不足： 1） Kv值小； 2）防堵差； 3）尺寸大，笨重； 4）外观差； 2．直行程阀阀杆上下运动，滑动摩擦大，导致2个不足：1）阀杆密封差，寿命短； 2）抗振动差； 3．从结构上分析，导致3个不足：
1）单密封允许压差小； 2）双密封泄露大； 3）阀芯在中间，无法避开高速介质（汽蚀、颗粒）的直接冲刷，寿命短。所以，角行程阀的广泛应用将成为一种必然，成为二十一世纪的主流。 ◆为什么电动阀比气动阀应用越来越广泛？ 电动阀比气动阀有如下优势： 1．用电源经济方便，省去建立气源站，从经济上看，与“气动阀+定位器+电磁阀+气源”组合方式价格差不多； 2．用气动阀环节较多，增加不可靠因素和维修量； 3．电动阀的推力、刚度、精度、重量、安装尺寸都优于气动阀，但防爆价格高。所以，防爆要求不高的场合，尽可能选电动阀。 ◆为什么说精小型阀、Cv3000是第一代产品的改进型？ 精小型阀较老产品，重量下降30%，体积和高度下降30%，Kv值提高30%，仅此三个30%，其功能、结构没有质的突破，只能配称改进型。 ◆Cv3000为什么成为二十世纪末调节阀的主流？ Cv3000较老式产品比较有以下三个优点： 1）重量轻30%； 2）体积和高度下降30%； 3） Kv值提高30%。较原来老产品是一种改进，所以成为20世纪末的主流，但这种主导位置，很快将由角行程阀所替代。
控制阀细节分析之8_控制阀模块化设计
控制阀细节分析之八——控制阀模块化设计 李宝华 摘要：模块化设计是先进制造技术的现代设计方法，对控制阀产品进行模块化设计是发展趋势。从系统论出发，一个好产品首先要全系统通盘考虑，有一个响应全局的结构；再由系统结构决定部件功能；细节决定功能的完善与缺陷。在决定系统结构后，在结构没有问题的前提下，细节决定成败。本文试对控制阀模块化设计以及部分厂家的模块化控制阀产品进行探讨和细节分析 关键词：模块化设计；控制阀系统结构；细节优化；分析 引言 控制阀（Control valve，国标GB/T 17213.1-1998定义为控制阀，国内旧称调节阀）是终端控制元件，决定着过程控制是否及时有效，在整个控制回路中较为重要但又是长期以来技术比较薄弱的环节。 国内外控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐。相比之下，国产控制阀更显弱势，原有的产品设计理念和制造模式使其与国外控制阀厂家的技术差距加大，产品质量更存有较多问题，需要努力和改进的地方很多。 不同厂家的同类型控制阀的设计差异、技术特点和应用情况如何？产品设计理念向何方转变？都是大家关注的问题。针对大多数厂家都能生产的直通单座控制阀，本文试对控制阀模块化设计以及部分厂家的模块化控制阀产品进行探讨和细节分析。 模块化设计 模块化设计（Modular Design缩写MD）是先进制造技术的现代设计方法，也是上世纪九十年代初国际上迅速发展的快速设计技术（Rapid Design Technology缩写RDT）中的重要组成，面对整个产品系统的标准化、组合化设计。 模块化设计是对一定范围内的不同功能或相同功能而不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，并通过对模块的选择和组合构成不同产品的设计方法。分散的相对独立的模块遵守共同的明确规则，以保证这些模块能够组合成一个完整的系统，并能够随时加入新的模块增加系统功能。动态的模块化设计创造了选择权，缩短了产品生产周期，事后竞争性再集中大大增强了产品的灵活性和竞争力。从产品的集中设计到模块化分散设计是一种创新，是工业产品的发展趋势。 从系统论出发，一个好产品首先要全系统通盘考虑，有一个响应全局的结构；再由系统结构决定部件功能。细节决定功能的完善与缺陷。在决定系统结构后，在结构没有问题的前提下，细节决定成败。模块化设计就是系统结构优先、部件功能优化、模块动态组合，用现代设计技术实现包括控制阀在内的工业产品先进制造的成功之路。 控制阀模块化设计 控制回路中向来薄弱的是终端控制元件（控制阀、执行机构），源自OREDA的回路故障分析，终端控制元件的故障率占了全部故障的50％。传统的控制阀产品性能落后、功能单一、维修不便，在技术上急待改进和创新，发展的方向应是控制阀模块化设计以及数字化应用。 控制阀模块化设计也是遵守从系统结构入手，将整个控制阀系列产品按照功能切分成有限多的通用模块（不变部分）和专用模块（变化部分），各模块独立开发并要求具有更多更好的性能，优化设计并尽可能多地在不同口径的阀门中采用相同的零部件，基于大部分部件确定使用通用模块、少部分按用户技术条件选择专用模块，从而快速响应市场，组合成满足需求的控制阀产品。 模块化设计的控制阀以其全新的系统结构、优化的模块部件、简便的计算与选型、高安全性和可靠性，以及产品紧凑坚固、号型齐全多样、部件通用可换、易于维护检修，使控制阀整体功能和性能明显提升。有统计资料显示，采用模块化设计的控制阀与传统设计的控制阀相比，其零部件数量可减少25%，成本可降低20%，可组成的品种规格可增加40%之多。对最终用户来说，会更有利于设备管理和运行维护，并能大幅度减少备件库存数量。对制造厂而言，工装模具数量将明显减少，中间产品数量和库存也将大大减少，响应市场更快。 对控制阀实施模块化设计较早出现在欧洲的控制阀厂家及其产品系列，在上世纪八、九十年代，德国SAMSON公司有模块化的紧凑型240/250/280系列控制阀、德国ARCA公司有模块化的ECOTROL 控制阀。而全球生产控制阀历史最久的美国FISHER公司（属EMERSON集团）一直坚守传统的设计、推崇原有的E家族系列控制阀，最终也在2004年推出模块化GX型控制阀。中国的控制阀制造厂也开
多级降压调节阀的选型、设计与计算解读
多级降压调节阀的计算与选型 大连亨利测控仪表工程有限公司于伟 关键词:调节阀、流量系数、降压级数、材料 目前随着石油、化工、冶金、电力工业的迅速发展,工艺水平的日渐提高,对其流体的控制部件调节阀的要求也越来越高;尤其在高压差的场合。为了防止闪蒸、空化,避免汽蚀,增加使用寿命,降低噪音。各大控制阀生产商投入大量的人力、物力研发多级降压高压调节阀并取得相当大的进展。大连亨利测控仪表工程有限公司与国外知名专业控制阀公司合作研发并生产了多层笼式、迷宫式多级降压调节阀,能够有效防止空化、汽蚀。耐腐蚀、抗冲刷,有较长使用寿命。为过程控制提供了优良的控制阀产品。 降压级数:多层笼式可达四级、迷宫式可达二十四级。内件见图一所示,调节阀执行机构有气动薄膜式、气缸式和电子式。下面就具体事例将有关计算与选型略作介绍。
图一 例一:介质:水,Qmax=25T/h,P1=1.6Mpa,P2=0.18Mpa,T=21.1℃,ρ=956Kg/M3液体的饱和蒸汽压Pv =0.0255Kgf/cm2, 调节阀流量系数的计算 △P = P1-P2 =1.6-0.18 = 1.42 △P′=F L2(P1-F F Pv-----------------------(1
式中: F L ~ 阀门的压力恢复系数,本例取0.9。 F F~ 液体的临界压力比系数; F F = 0.96-0.28 Pv / Pc ------------------ (2 Pc ~~热力学临界压力,水:Pc = 22.5MPa 代入(2得: F F =0.96 -0.28 2.55×10-3/22.5 = 0.957 △P′=0.92(1.6-0.957×2.55×10-3=1.294(MPa ∵△P >△P′为阻塞流情况 G 又∵Cv = 1.17Q ---------------- (3 P1-P2 G ∴Cv = 1.17Q ------------------ (4 △P′ 其中:Q ~ 流量(M3/h , G ~ 比重, P1 ~ 进口压力(Kgf/cm2,P2 ~ 出口压力(Kgf/cm2,本例中:Q = 25/0.956 = 26.2 (M3/h , G = 0。956 代入(4中 0.956 Cv = 1.17×26.2 = 8.33