自力式调节阀选型原则

      自力式调节阀在自控系统中，既是可调的节流元件，又是承受一定温度、压力的容器。所以在选择时，既要考虑其适用性，又要保证安全可靠。ZZYM型自力式减压阀由检测执行机构、阀本体、取压管与阀前（后）接管组成。其结构见右图一带冷凝器,使用时请倒装  

图一a、用于控制阀后压力的减压阀，阀作用方式为压闭型。其作用原理如下：
介质由箭头方向流入阀体，经阀座、阀芯节流后输出。另一路经取压管（介质为蒸汽时加冷凝器）被引入执行机构作用于膜片上，使阀芯随之发生相应的位移，达到减压、稳压的目的。如阀后压力增加，作用于膜片上的力增加，压缩弹簧，带动阀芯，使阀门开度减少，
直至阀后压力下降至设定值为止。同理，如阀后压力降低，作用在膜片上的力减小，由于弹簧的反作用力，带动阀芯，使阀门的开度加大，直至阀后压力上升至设定值为止。

图一b、用于控制阀前压力的调压阀，阀作用方式为压开型。其作用原理如下：介质由箭头方向流入阀体，经阀座、阀芯节流后输出。另一路经取压管（介质为蒸汽时加冷凝器）被引入执行机构作用于膜片上，使阀芯随之发生相应的位移，达到泄压、稳压的目的。如阀前压
力增加，作用于膜片上的力增加，压缩弹簧，带动阀芯，使阀门开度增大，直至阀前压力下降至设定值为止。同理，如阀前压力降低，作用在膜片上的力减小，由于弹簧的反作用力，带动阀芯，使阀门的开度加小，直至阀前压力上升至设定值为止。若阀前压力小于设定值则该阀一直是关闭的。

      1、自力式调节阀选型原则选择的一般原则

      具体选择时，应根据被调介质的种类、性质、温度、压力及工艺要求的其他条件，遵循以下的选择原则：阀的结构形式应能满足介质温度、压力、流动性、腐蚀性、控制范围以及严密性要求；阀的材料应能满足介质温度、压力、腐蚀性要求；阀的额定流量系数及口径应能满足工艺的流量要求；阀的应能满足现场实际压差的要求；阀的实际使用条件应与计算选择时考虑的相一致。

      2、自力式调节阀选型原则材料及使用温度的选择

      选择材料时，主要考虑材料的强度、硬度、耐腐蚀及高温、低温的特性，首先应满足自力式调节阀的安全可靠，其次是使用的性能、寿命和经济性。在满足使用要求的前提下，应尽量选择便宜、易得的材料。一般情况下，阀体和阀盖可选择多种材料制造（如：灰铸铁、球墨铸铁、铸钢及铸不锈钢）。而阀内组件一般用不锈钢材料制造。

      3、自力式调节阀选型原则公称压力及压差的选择

      根据工艺介质的最大工作压力来选择调节阀的公称压力时，必须对照工艺温度条件综合选择，因为公称压力是在一定基准温度下依据强度条件定出。一旦工作温度超过了基准温度，其允许的最大工作压力必定低于公称压力，这一点应该引起足够的重视。

      除了注意选定调节阀公称压力外，在选用时，还应从推力角度出发，考虑调节阀能否正常工作的问题。用特征数值表达就是允许压差是否大于最大工作压差。因此，在选用时，要使最大工作压差小于阀的允许压差。

      4、自力式调节阀选型原则流量系数计算

      流量系数Kv（或称流通能力），是调节阀的重要参数。它反映流体通过调节阀的能力，亦即反映调节阀的容量。根据计算出的流量系数Kv值的大小，选择阀的额定流量系数Kvs，就可以确定调节阀的公称通径。如果选择的额定流量系数过大，就会使调节阀经常工作在小开度的情况下，影响控制质量，引起振荡和噪音，缩短阀的使用寿命。相反，如果选择的额定流量系数过小，则会使调节阀的开度过大，阀门超负荷运行，不能满足流量要求，容易出现事故，造成不必要的浪费。为了合理选择调节阀的尺寸，必须正确计算调节阀的流量系数Kv值。

      调节阀的额定流量系数Kvs定义：在规定条件下，即阀的两端压差为100kPa，流体密度为1g/cm3时，额定行程时流经调节阀的流量是以立方米每小时或吨每小时计的流量数。

      A、液体的Kv值计算

      1）非阻塞流

      式中 FL— 压力恢复系数；
             FF— 液体临界压力比系数；
             PV— 阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa；
             Pc— 热力学临界压力（绝对压力），kPa；
             qv— 液体流量，m3/h；
             ρ— 液体密度，g/cm3；
             P1— 阀前压力（绝对压力），kPa；
             P2— 阀后压力（绝对压力），kPa。

      2）阻塞流

      判别式   （4）

      流量系数计算公式

      由式（5）可以看出，在阻塞流情况下，Kv值的计算公式有变化，压差一项用FL2（P - FFpv）代替实际压差P1- P2。这样，比用实际压差计算出的Kv值要大，即由于阻塞流的作用，使阀的流通能力不能充分发挥，必须按更大的Kv值来选择阀的口径，才能满足流量的要求。

      B、低雷诺数Re修正（高黏度液体Kv值计算）

      液体黏度过高时，由于雷诺数下降，改变了流体的流动状态。在Re<2300时，流体处于层流低速流动，这样按原公式计算出的Kv值就会导致较大的误差，实际流通能力达不到计算值，必须进行修正。当液体为高黏度时，调节阀流量系数Kv 的计算公式为

      式中 ψ— 黏度修正系数，按Re查图1求得。

      关于Re在流体力学中已有论述，主要与流体性质及流经的管路两方面因素有关。对于只有1个流路的自力式调节阀，Re的计算公式为

      C、气体的Kv值计算

      气体与液体不同，它具有可压缩性。气体流过调节阀后，密度变小，不能再用液体公式来计算。关于气体的Kv值计算方法，目前有阀前密度法、阀后密度法、平均密度法、压缩系数法等多种方法。因为平均密度法的计算结果比较接近实验数据，故应用最多。这里推荐采用平均密度法来计算气体的Kv值。

  E、两相流的Kv值计算

      当介质为气液两相流时，一般采用分别计算液体的Kv液和气体的Kv气值，然后相加求取调节阀总Kv值。

      Kv=Kv液+Kv气

      这种方法是基于两种介质相互独立，互不影响的观点。但实际上，随着液相和气相组成成分的变化，流体的状态趋向也不同，因此，计算出的Kv值误差较大。

      5、自力式调节阀选型原则的口径选择

      A、一般的选择步骤

      根据生产能力、设备负荷确定最大流量和最小流量qvmax、qvmin；根据系统特点、压力分配和管路损失，确定最大压差和最小压差Δpvmax 、Δpvmin；按流量系数计算公式，求得最大流量和最小流量时的流量系数Kvmax、Kvmin；根据求出的Kvmax，在产品样本中选取大于Kvmax，并Kvmax的Kvs值；由计算出的Kvmax，Kvmin验算阀的开度（一般要求阀开度在10%~80%之间）；根据Kvmax、Kvmin计算可调比R（一般要求R=Kvmax/KVmin≤30∶1）；各项计算验证合格后，根据Kvs值，确定调节阀的口径。

      B、常用的选择步骤

      按照qvmax及Δpvmin 计算出Kvmax；将Kvmax乘以（1.3~1.5），求得K''vmax（根据具体情况定）；按K vmax选择Kvs （查产品样本），应选择最靠近K''vmax且大于K''vmax的Kvs值，保证Kvmax/Kvs≤0.75，按Kvs值，确定调节阀的口径。

      但是应保证液体流速在2.5m/s以下，气体流速在80~100m/s以下，否则易产生噪音。

      C、自力式流量调节阀的选择

      当介质为液体时，自力式流量调节阀的口径选择将有所不同。实际上有效压力（指调节阀节流阀板前后的压差）下的最大流量已经限制了自力式流量调节阀的流量值，所以在选择阀流量时，不能按照Kv值选择，只能按照工艺条件qvmax的大小选择流量。

      根据qvmax值的大小和系统压差来选取合适的流量，然后确定Kvs值和阀的口径。选择时应注意阀前后压差应大于有效压力，还应注意阀的开度。自力式流量调节阀一般多用于液体介质的流量控制。

      当介质为气体时，应保持气体的压力比较稳定。在计算时，应按Kv值选取阀的口径。

自力式调节阀选型原则主要零件材料

四、自力式调节阀选型原则主要技术参数及性能指标

1.压力调节范围的确定：
压力调节范围的确定见上表，控制压力应尽量选在中间期附近，压力范围设定越小，精度越高,因此不要人为扩大压力设定范围。
2.对控制阀后的自力式而言,若阀前后压差比超过10这个范围,建议用多级减压阀或二个自力式串联(阀前压力小于0.8Mpa除外,例如指挥器操作式)。

      6、自力式调节阀选型原则选择时注意事项

      自力式调节阀主要应用在被控参数一旦调定后，不经常改变（调整）的场合，而被控参数经常改变（调整）的场合，应使用气动或；自力式调节阀一般应用在非腐蚀性工艺条件下；被控参数不应超过或接近所选择的调整范围的极限值，应留有一定裕量；自力式温度调节阀一般用于温度变化比较缓慢的场合，不适用于温度急剧变化的场合；当介质温度超过140℃时，在控制管线安装隔离罐，当介质温度超过200℃时，除在控制管线安装隔离罐，还应在与执行机构之间加装散热片（不同制造商的产品，此温度值会有所不同）；隔离罐应高于调节阀的执行机构而低于阀前后接管；对于非洁净流体，在阀前应安装过滤器，一般情况下，应将阀门倒立安装，即控制阀在上，执行机构在下，此种安装方式可使其重心在下，有利于阀门的稳定运行。当介质温度低于80℃时，阀门可以正立安装，当介质温度高于80℃时，则阀门必须倒立安装。