调节阀的流量系数 调节阀的流量 调节阀的流量特性 调节阀流量设置 调节阀流量 化工阀

之前介绍JIS日标不锈钢截止阀标准，现在介绍调节阀的流量系数调节阀与工业生产过程控制的发展同步进行，为提高控制系统的控制品质，对组成控制系统各组成环节提出了更高要求。例如，对检测元件和变送器要求有更高的检测和变送度，要有更快的响应和更高的数据稳定性;对调节阀等执行器要求有更小的死区和摩擦，有更好的复现性和更短的响应时间，并能够提供补偿对象非线性的流量特性等。同时，由于工业生产过程的大型化和精细化，对调节阀等也提出了更高要求。
 
1、调节阀的系统参数
1.1、调节阀的流量系数
 
 上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀流量系数表示流体流经阀门产生单位压力损失时流体的流量，是衡量阀门流通能力的指标。由于单位的不同，流量系数有不同的代号和量值。
 采用单位制时，流量系数用Kv表示。流量系数Kv的定义为：
 调节阀两端压差为0.1MPa时，温度为278K-313K(5℃-40℃)的水每小时流经调节阀的立方米数，以m3/h表示。流量系数随阀门尺寸、形式及结构而变化，该系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小。

 
 Kv值，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。
 调节阀的流量特性主要是指阀芯的位移行程变化所引起的被控制流量（被调节阀调节的介质流量）变化的关系。为了说明调节阀的流量特性，首先必须弄清楚下列三个特性的含义：
     1、理想（流量）特性：在阀上压力降不变的条件下（即理想条件下）阀芯行程与流过通道口的控制剂流量的关系。理想特性是指阀在试验中规定为1kgf/m²的阀上压力降用特殊装置测得的，其目的是在比较各种不同阀芯结构的阀。调节阀的理想特性取决于阀芯形状，不同的阀芯曲面可得到不同的理想特性，它是调节阀本身所固有的一种特性。但是应当注意，理想特性与该阀自身的结构特性一般是不一样的，例如直线结构特性的阀，其理想特性则是快开特性的，抛物线结构特性的阀，其理想特性则是直线特性的，等百分比结构特性的阀，其理想特性则近似抛物线的。调节阀的理想特性，典型的有直线特性、等百分比（对数）特性、快开特性和抛物线特性四种。
     2、结构特性或面积特性：阀芯行程与其对应的通道口的截面积的关系。对已定的阀芯其结构特性只决定于阀芯的几何形状及尺寸大小；一定的结构特性，又对应着一定的理想（流量）特性，因此，它是调节阀流量特性的基础。
     3、工作（流量）特性：在实际使用条件下（即阀上压力降变化的条件下），阀芯行程与流过通道口的控制剂流量的关系。工作特性不仅和理想特性有关，而且和实际使用的外部条件-管道系统的阻力、阀芯位移时间上压力降变化诸因素有关。在这些因素的影响下，就使理想特性产生畸变而成工作特性。因此同一个调节阀在不同的使用条件下，具有不同的工作特性。这是我们在实际使用中zui关心的一个问题。

1.2、阻力系数 
 流体通过弯管和截面突变的地方时，会有扰动、搅拌，形成气穴、漩涡和尾流，或使流体质点相互撞击，产生较大的能量损耗。可以认为，调节阀体腔内的每个元件都可以看作为一个产生阻力的元件系统(流体转弯、扩大、缩小、再转弯等)，调节阀内的阻力损失等于调节阀各个元件阻力损失的总和。调节阀的阻力系数就是表征调节阀对流体产生的阻力损失大小的量，该系数取决于阀门产品的尺寸、结构以及内腔形状等。流体通过阀门时，其流体阻力损失通常以阀门前后的流体压力降△p表示，即△p=ξρv2/2。
 
1.3、压力恢复系数
 
流体通过调节阀时压力和流速的变化
图1 流体通过调节阀时压力和流速的变化
 
 在建立流量的计算公式时，为了简化计算，将调节阀模拟为节流孔板来推导公式，没有考虑阀门结构对流量的影响，认为当流体流过调节阀时压力由阀前压力p1直接变化到阀后压力p2，而实际上当流体流过时的压力变化如图1所示。由图1可知在阀芯、阀座处由于节流作用而在附近的下游处产生一个缩流，其流体的流速zui大，但静压zui小。在远离缩流处，随着阀内的流通面积的增大，流体的流速减小，由于相互摩擦，部分能量转变成内能，大部分静压被恢复，形成了阀门压差如。换言之，流体在节流处的压力急剧下降，并在其后的节流通道中逐渐恢复，但己经不能恢复到原来的p1值。这便是压力恢复现象。
 
 压力恢复系数FL表示调节阀内部流体流经缩流处后，动能转换为静压的恢复能力。FL值是阀体内部几何形状的函数，各种阀门因结构不同，其压力恢复能力和压力恢复系数也不相同。一般，FL=0.5-0.98。压力恢复系数FL越小，表示该调节阀流路设计好，流动阻力小，其压力恢复能力也越好，即经缩流后，静压能够恢复到接近进口压力，这类阀门被称为高压力恢复阀，如球阀、蝶阀等。压力恢复系数FL调节阀越大，表示该阀门流路复杂、流阻大、摩擦损失大、进口压力经调节阀后的降低大，因此，压力恢复能力差，被称为低压力恢复阀，如单座阀、双座阀等。

 
2、闪蒸、空化及其影响
 在调节阀内流动的液体，常常出现闪蒸和空化两种现象。如图1所示，当压力为P1的液体流经调节阀节流处时，流速突然急剧增加， 而静压力骤然下降，当阀后压力P2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压时，部分液体就汽化成气体，形成气液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。闪蒸造成气液两相流，气体与液体同时流过阀芯和下游管道，造成冲刷，其特点是阀芯呈现平滑抛光的外形。可见产生闪蒸时，对阀芯、阀座材料己开始有侵蚀破坏作用;并且闪蒸也影响液体流量计算公式的正确性，使计算复杂化。
 
 如果产生闪蒸之后，P2不是保持在饱和蒸汽压以下，而是在离开节流处之后又骤然上升，这时气泡产生破裂并转化为液态，这个过程即为空化作用。由此可见，空化作用是一种两阶段现象，*个阶段，破裂，即空化阶段。空化作用会使调节阀产生阻塞流和汽蚀。许多气泡集中在阀的节流孔后，阻碍流体的流动，自然影响了流量的增加，产生了阻塞情况。
 
3、调节阀的流量特性
3.1、理想可调比
 调节阀前后压差保持不变时的可调比，称为理想可调比，其计算公式为R=Qmax/Qmin=Kvmax/Kvmin。可以看出，理想可调比等于Kvmax(zui大流量系数)与Kvmin(zui小流量系数)之比。它反映了调节阀调节能力的大小。如果单从自控角度考虑，希望可调比越大越好，但由于受到调节阀阀瓣结构设计和加工工艺的限制，Kvmin不能太小，一般国内设计取R=30或R=50。与本文相关的产品有不锈钢波纹管密封安全阀