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之前介绍JIS日标不锈钢截止阀标准，现在介绍CV3000气动薄膜式调节阀选型摘 要：介绍CV3000气动薄膜式调节阀Cv值的计算方法和相关参数的选择，举例分析调节阀选型的注意事项。
CV3000气动薄膜式调节阀选型关键字：调节阀 Cv值计算 参数选择 选型

智能调节阀是自控系统中的执行器，智能调节阀在化工行业的广泛应用，是提高生产过程自动化程度的重要环节。调节阀的应用效果直接表现在系统的调节品质上。作为过程控制的终端元件，除调节阀自身品质、用户的正确安装、使用和维护外，正确地计算相关参数值和恰当的选型十分关键。
调节阀按其所用能源可分为气动、电动和液动。调节阀包括执行机构和阀两部分。气动执行机构有薄膜式和活塞式两种。笔者主要介绍CV3000气动薄膜式调节阀的选型与相关参数的选择和计算。
1 调节阀选型的一般原则
1.1 固有流量特性
化工行业过程控制中，要求调节阀有大的调节范围，开度和阀的压差变化也要相对较大，因此大部分调节阀均采用等百分比流量特性。  阀门定位器作为气动薄膜调节阀的辅助工具，对调节阀的使用起着决定性作用，定位器调校质量的好坏直接影响调节阀的使用，从而会影响到工艺的生产操作。而阀门定位器的调校作为仪表工必须掌握的一项技能，掌握好阀门定位器的校验方法不但可保证定位器的调校质量，而且能节省大量的工作量。下面我们先来了解阀门定位器的组成及原理。
    上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀阀门定位器与阀门配套使用，组成一个闭合控制回路的系统。该系统主要由磁电组件、零位弹簧、挡板、气动功率放大器、调节阀、反馈杠杆、量程调节机构、反馈弹簧组成。

    阀门定位器是按力矩平衡原理工作的。如正作用的气动薄膜调节阀，来自调节器或输出式安全栅的4～20mA直流信号输入到转换组件中的线圈时，由于线圈两侧各有一块极性方向相同的*磁铁，所以线圈产生的磁场与*磁铁的恒定磁场，共同作用在线圈中间的可动铁芯即阀杆上，使杠杆产生位移。当输入信号增加时，杠杆向下运动（作逆时针偏转），固定在杠杆上的挡板便靠近喷嘴，使放大器背压增高，经放大后输出气压也随之增高。此输出气压作用在调节阀的膜头上，使调节阀的阀杆向下运动。阀杆的位移通过拉杆转换为反馈轴和反馈压板的角位移，并通过调量程支点作用于反馈弹簧上，该弹簧被拉伸，产生一个反馈力矩，使杠杆作顺时针偏转，当反馈力矩和电磁力矩相平衡时，阀杆就稳定于某一位置，从而实现了阀杆位移与输入信号电流成正比例的关系。调整调量程支点于适当位置，可以满足调节阀不同杆行程的要求。
1.2 材料
阀体耐压等级、使用温度范围、耐腐蚀性能和材料都不应低于工艺连接管道材料的要求，一般选用铸钢和铸不锈钢材料阀体。如果介质为水蒸气、含水较多的湿气体或易燃流体，则不宜采用铸钢阀体。到目前为止，zui耐腐蚀的材料为聚四氟乙烯，且衬聚四氟乙烯阀的成本相对特殊合金材料阀的价格优势明显。因此，在耐腐蚀方面，应衬聚四氟乙烯的产品；但温度大于180℃，PN大于1.6MPa时应选用特殊合金材料，且应包含接触介质的部分。
1.3型式、泄漏量、流向和填料材料
在化工生产过程控制中，工艺介质的控制要求一般为泄漏量小、流量控制也小且并阀的前后压差也要小，因此大部分采用单座阀；但在一些特殊工况或公用工程的控制中要求阀前后的压差大且泄漏量要求不严时，则采用套筒阀；泄漏量高且温度不高的采用软阀座，反之采用金属阀座；其他也会有些特殊的阀门，如切断式O型球阀等，此处不再赘述。
重点讨论化工行业中主要采用的单座阀。单座阀的流向一般采用流开型。单座阀填料一般采用V型聚四氟乙烯，高温环境中采用柔性石墨。
1.4上阀盖型式
结合工艺过程，介质温度低于－20℃的采用长颈型阀盖，介质温度高于200℃的采用散热型阀盖，有毒有害且耐压等级要求不高的采用波纹管密封型阀盖，其他则采用普通型阀盖。
CV3000调节阀分为常温型、伸长型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和波纹管密封型，阀盖型式的选择与介质温度、特性相关，根据具体选型确定。
1.5口径的确定原则
根据标准HG/T20507-2014，选择阀尺寸的原则有：一是阀全开时，应至少通过正常流量的1.25倍；二是阀的特性和经济性。一般情况下，希望在正常流量时阀的开度范围：线性阀位70%，等百分比阀位80%。然后计算出流量系数C计值（C计值是基于正常流量Q和正常流量时阀上的压差Δp计算所得），适当放大后圆整为C选，zui后以C选与阀门的选型资料比较来确定阀的口径。其中圆整放大系数m=C选/C计，线性阀的m值不小于1.63，等百分比阀的m值不小于1.97。
结合CV3000调节阀的选型材料，引入Cv值，Cv值是阀处于全开状态，两端压差为0.07kgf/cm2的条件下，60℉（15.6℃）的清水每分钟通过阀的美加仑数。现给出化工行业常用的3种相态介质的Cv值计算方法：
a.液相其中G为比重，水的比重为1；p1、p2为阀全开时进、出口压力，kPa；Q为zui大流量，m3/h。
b.气相Cv值的计算，当Δp＜p1/p2时Cv=；当Δp≥p1/p2时。其中Q为标准状态下zui大流量，Nm3/h；T为流体温度，℃；Δp=p1－p2。水蒸气Cv值的计算，当Δp＜p1/2时当Δp≥p1/2时Cv=WK/（0.1205p1）。其中W为zui大流量，kg/h；K=1+（0.0013×过热温度）。过热温度是进口侧压力（p1）下饱和温度（Ts）和介质入口温度（T1）之差；饱和蒸汽场合的过热温度为0。由于化工行业采用的水蒸气基本为饱和蒸汽，则以K=1作为计算依据。
根据以上不同相态介质Cv值的计算式可以计算出Cv值，再根据Cv进行相应的对比选择，选出更适合的额定Cv值。虽然Cv值的计算结果是*的，但调节阀的类别选择却不是*的，因此在选择过程中需要有一定的现场经验，并结合实际情况进行相应的抉择。
1.6执行机构和气开关
执行机构的选择重点要考虑阀全关的输出推力满足一定要求，控制阀关闭时应有足够的阀座密封压力。结合CV3000调节阀选型，主要可以考虑阀座的允许压差，即控制阀关闭时的密封压力，但由于阀进出口压力条件不准确，因此可以阀前zui大压力的一定安全倍数下（一般1.5倍）的允许压差来选择执行机构。
气开和气关主要是从工艺安全的角度进行考虑的，在CV3000调节阀选型中，执行机构的选择已经考虑了气开和气关。执行机构的选择还涉及弹簧范围的选择，确定工作弹簧范围涉及计算输出力去克服不平衡力。若有困难，应将条件（主要是阀关时的压差）告诉制造厂，协助计算并调好弹簧和工作范围后再出厂。
1.7附件
调节阀的附件有很多，常用的有保位阀、减压阀、电气阀门定位器及手轮等。减压阀主要用于稳定接入调节阀的气源压力，保证阀门的正常运行；电气阀门定位器能使调节阀的执行机构进行相应准确的调节，且重要场合需要定位器自带阀位反馈；保位阀的应用也主要是满足工艺要求，保证阀门事故状态处于原开度，维持工艺控制稳定；手轮的选择主要用于大口径、贵金属阀门及需要限制开度等的场合，但工艺安全联锁和危险区域不应设置。且气源接口规格也应进行核实，为气源管的选择提供有效帮助。该系列阀门可按要求配用多弹簧式气动薄膜执行机构、气动活塞执行机构、全电子式智能型电动执行机构等。

执行机构部分

 主要技术参数

2 选型实例
在化工公用工程中，水蒸气的运用颇为广泛。现以水蒸气介质为例进行调节阀的选型说明。一个罐体设备夹套加热控制阀的条件：介质为饱和水蒸气，操作温度150℃，操作密度2.547kg/m3，动力粘度0.014mPa·s，泄漏等级10-3；信号中断时阀位有FC（初始为关闭），zui大、正常状态；zui小流量为60、35、0kg/h，阀前全关/正常/全开压力（表压）为0.5/0.4/0.3MPa，阀后全关/正常/全开压力（表压）为0.4/0.3/0.2MPa，管道材料20#碳钢，管道规格Φ32mm×3mm（DN25mm）。
结合以上选型原则和CV3000的选型资料，进行相应的Cv值计算和其他项的选择。
根据以上选型原则，需采用流量特性为等百分比、流向为流开型、阀体WCB（铸钢），阀内件不锈钢，阀上盖型式常温型，填料材料V型聚四氟乙烯的调节阀，由于泄漏量要求不高且温度偏高则选择金属阀座（泄漏量可达10-4），再根据阀工作压力选择阀的公称压力为PN16，然后通过Cv值确定调节阀阀型式、口径，执行机构和气开关的选择。
Cv值的计算。因p1=0.5×100+98.067=598.067kPa，p2=0.4×100+98.067=498.067kPa，Δp=p1－p2=100kPa，p1/2=598.067/2=299.0335kPa，则Δp＜p1/2；因为是饱和蒸汽，其过热温度为0，则K=1。
当Δp＜p1/2时，p1+p2=1096.134kPa，Cv=，通过圆整放大系数m=C选/C计，从而按选型资料进行圆整确定额定Cv值。
由于选用的是等百分比，则m应不小于1.97，则圆整后的选型Cv=1.411×1.97≈2.78。其中W为zui大流量，kg/h，有65kg/h≥35×1.25=43.75kg/h，则选择zui大流量65kg/h；R为可调比（一般可选择50∶1）；98.067kPa为标准大气压的压力值。与生产的气动调节阀的选型样本资料对比，确定额定Cv=4.0。再根据经济性考虑，应选择公称通径DN×阀座直径dn=25×14。

3其他参数的选择
由于工艺要求信号中断时阀位为关，则应选择气开阀，再结合厂家的标准配置，选择为小口径单座阀HLS，执行机构HA2R，供气压力140kPa，弹簧压力20～100kPa，对应的允许压差2MPa，已满足阀前zui大压力的一定倍数（此倍数可按现场经验进行确定，一般按大于1.5倍选择）。附件根据实际要求进行相应的选择，可选性价比高的电气阀门定位器及减压阀等。
综上所述，zui后确定的调节阀：小口径单座阀HLS-16K，Cv值为4.0，公称通径×阀座直径=25×14，执行机构为HA2R，供气压力140kPa，等百分比流量特性，泄漏量10-4，V型聚四氟乙烯，常温型上阀盖型式，金属阀座，阀体/座/芯材料为WCB/不锈钢/不锈钢。附件根据工艺要求进行合理的选择，且气源接口也应进行核实确定。
调节阀的选型是一种很繁琐的工作，它不仅在其自身的计算和选择，更需要有多专业的协调和配合，还应考虑安装的规范等。

4 结束语
调节阀的选型不仅要有扎实的专业理论知识，还要有丰富的现场实践经验，因为它涉及Cv值的计算、材料的选择及工艺条件准确性的把握等，任何环节出错都可能造成选型的失误，zui终导致调节阀的控制性能下降，从而影响生产工艺的正常运行。掌握了控制阀的选型原则，再加上相应的Cv值的计算，根据工厂生产的特点，合理选择，不但可以节省投资，而且能够保证生产工艺的安稳长优运行。与本文相关的产品有不锈钢波纹管密封安全阀