调节阀线性流量曲线

                                上海申弘阀门有限公司

调节阀被广泛的应用于电站行业，尤其是在锅炉系统中更为常见，例如：锅炉主给水系统、旁路系统、减温水系统等。并且调节阀性能的好坏直接影响着整个系统的运转，因此，合理的设计及选取调节阀对于整个系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。随着电站行业的迅速发展，对调节阀的要求也越来越高，调节阀往往要在一个较大的流量范围内高度地调节或控制流体的流动，并且能根据阀杆的规定运动方式预计流量。上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀,电动球阀,气动球阀,电动闸阀,气动闸阀,电动调节阀,气动调节阀，减压阀。水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。因此，流量调节、调节范围及调节特性是设计及选取调节阀时所必须考虑的因素。调节阀有四种流量特性:等百分比、直线性、快开性、抛物线性。线性流量调节是其中的一种，意思简单说就是调节阀的开度变化和流量变化之间呈直线的比例关系，阀门开度越大则流量变化越大，这种流量特性的调节阀在应用中是相当广泛的!调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性、抛物线特性及快开性四种。四种注量特性的意义如下：
（1）等百分比特性（对数）等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。
（2）线性特性（线性）线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。
（3）抛物线特性流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。
（4）快开性多见于球阀，主要用于切断工作。
从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为*，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。1、 本阀应存放在干燥的室内，通路两端必须堵塞。不准堆置存放
2、 长期存放的调节阀应定期检查，清除污垢，在各运动部分及加工面上应涂以防锈油，防止生锈。
3、 本阀应安装在水平管道上，必修垂直安装。阀杆向上。
4、 必修按图示箭头所指士介质进行安装。

    1 流量调节

    流量即单位时间内通过阀门的流体质量或体积；调节的流量即按照某一规定的规律随时间变化的流量，即使进口端有适当的压力变化，也可以要求流量在有限的范围内变化。例如：在锅炉主给水及旁路系统调节阀来实现锅炉的给水量，在锅炉喷水减温器的喷水管道上调节喷水量以达到调节锅炉介质温度的目的。

    为了在适当的范围内调节流量，①在设计或选型调节阀时，流量系数应该留有一定的裕量，以便在流量发生波动或比预期的流量大时，流量仍有可调性。一般具有直线调节特性的阀门推荐取计算流量系数的1.15～1.66倍，具有等百分比调节特性的阀门推荐取计算流量系数的1.22～2倍。②考虑调节阀必需的或规定的压降值，系统压降的分配需要根据具体情况而定。③选定阀门阀瓣的调节特性以满足工况的需要。zui后应该考虑流量范围，阀门必须在整个流量范围内保持有效调节。

    2 调节范围

    调节范围是用来描述阀门在整个流量范围保持必要调节的能力的一个参数，调节范围的大小也可用可调比来表示，调节阀的可调比就是调节阀所能控制的zui大流量与zui小流量之比。若以R来表示，则R=Qmax/Qmin，zui小流量Qmin是指可调流量的下限值，它与泄漏量是不同的。

    阀门的可调比取决于阀门类别、阀门增益和阀门调节元件的特性。例如：单座阀、双座阀、蝶阀、或球阀，zui小可调流量系数被认为是，在此系数下，阀门的增益显著地大于由阀瓣特性决定的值。因此，调节范围取决于阀门的增益（增益即为流量的变化除以阀瓣升程的变化）。一般认为具有良好调节作用的阀门可调比应该大于50，但由于阀瓣结构设计及加工方面的限制，zui小可调流量Qmin不能太小，因此，理想可调比一般均小于50。目前我国统一设计是时取R=30。

    选择合适的调节阀，以便产生需要的调节范围。首先，计算出工况所需要的调节范围。其次，选取需要的阀门，查看阀瓣升程90%的流量系数与阀瓣升程10%的流量系数之比，是否等于或大于需要的调节范围，如果小于所需要的调节范围可重新选择另外的阀门，需要的话也可选择两台阀门并联。

    但是，在多数生产过程中，调节阀不是与管路串联就是与旁路阀并联，随管路系统的阻力变化或旁路阀开启程度的不同，调节阀的可调比也产生相应的变化，这时的可调比就成为实际可调比R’。

图1 调节阀与管道串联

图2 调节阀与管道并联

    当调节阀与管道串联时如图1，由于流量的增加，管道的阻力损失也增加。若系统的总压差△PS不变，则分配到调节阀的压差△P就相应的减小，这就使调节阀所能通过的zui大流量减小，这时实际可调比，s=△P/△Ps。由此式可以看出，串联管道时调节阀实际可调比会降低。当调节阀与管道并联时如图2，实际可调比R’=Qmax/Q2，可以看出并联实际可调比与调节阀固有的可调比无关，调节阀的zui小流量一般比旁路流量小得多，故其可调比实际是总管zui大流量与旁路流量的比值。由此得出，串联或并联管道都使实际可调比下降，所以在选择调节阀和组成系统时不应使S值太小，并且尽量避免打开并联管路的旁路阀，以保证调节阀有足够的可调比。

    3 流量特性

    调节阀的流量特性是指介质流过阀门的流量与阀瓣升程值之间的关系。通常用流量与阀杆位置或升程的关系曲线表示。在实际工况中，由于多种因素的影响，通过阀门的流量可能随压降而变化。为了便于分析，我们先假定阀门的压降不变，然后再引申到真实情况进行分析，前者称为阀门固有流量特性，后者称为阀门工作流量特性。

    3.1 固有流量特性

    我们经常用到的固有流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开特性。图3为这4种流量特性的关系曲线图，图4为不同流量特性的阀瓣形状。

图3 理想的固有流量特性

图4 不同流量特性的阀瓣形状

    直线流量特性是指调节阀的相对流量与阀杆相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。具有此特性的阀门在开度小时流量相对变化大，灵敏度高，不易控制，甚至发生振荡；而在开度大时，流量相对变化值小，调节缓慢，不够及时。

    等百分比流量特性也称为对数流量特性，它是指阀杆单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。在小开度时，调节平稳缓和；在大开度时，调节灵敏有效，从图3可看出，等百分比特性在直线特性下方，因此，在同一位移时，直线阀通过的流量要比等百分比大。

    抛物线流量特性是指阀杆单位位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系，它介于直线特性与等百分比特性之间，相对来说此特性应用较少。

    快开特性在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快达到zui大；此后再增加开度，流量变化很小。它的阀瓣形式是平板型的，如图4所示，它的有效位移一般为阀座直径的1/4，当位移在增大时，阀的流通面积不变，失去调节作用。

    为特定功用选择阀门的一个主要问题是挑选适合于工况的特性。理论上，每一种情况都应做透彻的分析，并相应地挑选阀门调节元件。但是这样既费时、代价又高。对于无需精密调节的场合，可根据经验按表1选择。

表1 阀门特性的典型用途

    3.2 工作流量特性

    在实际生产过程中，阀门的压差总是变化的，这时流量特性称为工作流量特性，为了描述这一特性我们引进了压降比k（压降比被定义为通过阀门的压降除以总的系统动压降）。工作流量特性就是在恒定压降比下，流量与阀杆升程之间的关系。图5和图6为直线特性和等百分比特性的工作流量特性，从图可以看出当K值越小时，工作流量特性与固有流量特性偏差越大，因此在设计系统时应把系统压降尽可能大的部分分配给调节阀。

图5 具有线性固有流量特性的工作流量特性

图6 具有等百分比流量特性的工作流量特性

    4 结束语

    与常规阀门相比，调节阀的选型及设计更为复杂。要使调节阀能够实现预期的目的，在设计及选型时不仅要考虑上述三方面的因素，工况对泄露量等级的要求、介质对材料的腐蚀及汽蚀和闪蒸现象对材料的破坏等都是不可忽视的。与本文相关的论文有：矿山电动插板阀