產(chǎn)品分類(lèi)
調(diào)節(jié)閥選型
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控制閥選型原則
調(diào)節(jié)閥的節(jié)流原理和流通能力
當(dāng)流體經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥時(shí)，由于閥芯、閥座間流通面積的局部縮小，形成局部阻力，使流體在此處產(chǎn)生能量損失
，這個(gè)損失的大小通常用閥前后的壓差來(lái)表示。
當(dāng)調(diào)節(jié)閥口徑一定，即調(diào)節(jié)閥接管截面積A一定
，且P1-P2不變時(shí)
，阻力系數(shù)ζ減小，流量Q則增大
，反之ζ增大則Q減小
，所以調(diào)節(jié)閥的工作原理就是由輸入信號(hào)的大小、改變閥芯的行程
，從而改變流通面積達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的
。
C稱(chēng)為流通能力，與閥芯
、閥座的結(jié)構(gòu)
、閥前后的壓差、流體性質(zhì)等因素有關(guān)
。必須在規(guī)定了—定的條件后
，再描述調(diào)節(jié)閥的流通能力。
我國(guó)所用流通能力C的定義為：在調(diào)節(jié)閥全開(kāi)
，閥前后壓差為1kgf／cm2
，介質(zhì)重度為1gf／cm3時(shí)，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù)。
例如：一個(gè)C值為32的調(diào)節(jié)閥就是表示當(dāng)閥全開(kāi)，閥前后壓差為1kgf／cm2時(shí)，每小時(shí)能通過(guò)的水量為32m3。
一、 由工藝或用戶提供相關(guān)資料：
1、被控制流體的種類(lèi)：（3種）液體
、氣體和蒸汽
對(duì)于液體應(yīng)考慮黏度的修正
，當(dāng)液體粘度過(guò)高時(shí)，其雷諾數(shù)下降
，改變了流體的流動(dòng)狀態(tài)
，在計(jì)算控制閥流通能力時(shí)，必須考慮粘度校正系數(shù)
。
對(duì)于氣體
，應(yīng)該考慮其可壓縮性。
對(duì)于蒸汽
，要考慮飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽
。
2、 流體的溫度
、壓力
根據(jù)工藝介質(zhì)的zui大工作壓力來(lái)選定控制閥的公稱(chēng)壓力時(shí)
，必須對(duì)照工藝溫度條件綜合選擇，因?yàn)楣Q(chēng)壓力是在一定基準(zhǔn)溫度下
，依據(jù)強(qiáng)度確定的
，其允許zui大工作壓力必須低于公稱(chēng)壓力
。
例如：對(duì)于碳鋼閥門(mén)，當(dāng)公稱(chēng)壓力PN1.6MPa
，介質(zhì)溫度在200℃時(shí)
，zui大耐壓力為1.6 MPa；當(dāng)250℃時(shí)
，zui大耐壓力為1.5 MPa
；當(dāng)400℃時(shí)，zui大耐壓力為0.7 MPa
。
對(duì)于壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)
，還要考慮其閥前取壓、閥后取壓和閥前后壓差
，在進(jìn)一步來(lái)選擇閥的形式。
3、 流體的粘度、密度和腐蝕性
根據(jù)流體的粘度、密度和腐蝕性來(lái)選擇不同形式的閥門(mén)以便滿足工藝的要求。對(duì)于高粘度、含纖維介質(zhì)常用O型和V型球閥；對(duì)于腐蝕性強(qiáng)的易結(jié)晶的流體常用閥體分離型的閥體。
4、 zui大流量和zui小流量
根據(jù)流量方程式可知，流量大，流通能力也大，其閥門(mén)口徑也大，相應(yīng)的價(jià)格也高。選擇的流通能力過(guò)大，使控制閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)沖刷閥芯；流通能力過(guò)小，達(dá)不到工藝設(shè)計(jì)能力。因此，在決定zui大流量時(shí)，在很大程度上決定于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。一般情況下，取穩(wěn)態(tài)的zui大流量的1.15～1.5倍作為計(jì)算zui大流量。
5、 安全方面的考慮
由于停電、儀表和閥門(mén)的故障及工藝操作異常因素，需要緊急停車(chē)
，為此
，需要把閥門(mén)放在安全位置，即事故關(guān)閥
，事故開(kāi)閥。
6
、 噪音水平
由于閥門(mén)元件機(jī)械振動(dòng)
、閥的空化和閃蒸等因素引起噪音。通過(guò)計(jì)算
，確定閥的噪音水平是否低于“工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”的規(guī)定。
7、 兩相流
出現(xiàn)兩相流時(shí)，通常在計(jì)算控制閥的流通能力時(shí)，要分別計(jì)算每相的量，然后把所得的流通能力相加，zui后得到總的流通能力。
8、 進(jìn)出口管道尺寸
流體流過(guò)控制閥后，壓力總是小于節(jié)流前壓力，所以，閥的直徑總是小于管道直徑（切斷閥除外）。
二、 控制閥選擇原則：
1. 選擇控制閥體的結(jié)構(gòu)形式（角型、雙座、蝶閥等）：
在滿足使用要求的前提下，適合的控制閥可能有幾種，應(yīng)綜合經(jīng)濟(jì)效益來(lái)考慮：
①、 使用壽命；
②、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；
③、 產(chǎn)品價(jià)格合適。
2、選擇控制閥體的材料（鑄鋼、不銹鋼或襯里）
選擇材料時(shí)，主要考慮材料強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕和耐高溫、低溫的特性。首先應(yīng)滿足按期安全可靠，還要考慮使用性能、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性。對(duì)寒冷地區(qū)和蒸汽介質(zhì)盡量不用鑄鐵閥體。
3、 選擇控制閥與工藝管道連接形式（法蘭
、螺紋
、壓力等級(jí)）
4、 選擇控制閥芯（直線
、等百分比
、快開(kāi)）及其材料（304、316
、17-PH或合金）
1） 定量地選擇控制閥芯的形式有很多困難
。在設(shè)計(jì)中，通常按照國(guó)內(nèi)外工程公司設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定
。通常
，對(duì)液體調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用線性流量特性；對(duì)于溫度、壓力、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用等百分比流量特性；需要快速切斷系統(tǒng)則用盤(pán)型閥芯，即快開(kāi)特性。
2） 閥芯材料選擇，根據(jù)需要來(lái)決定。
5、 流量動(dòng)作（流開(kāi)、流閉）
一般控制閥對(duì)流向的要求可分為三種情況：
① 對(duì)流向沒(méi)有要求，如：球閥、普通蝶閥；
② 規(guī)定了某一定向，一般不得改變，如：三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡空的套筒閥；
③ 根據(jù)工藝條件，有流向的選擇問(wèn)題，這類(lèi)閥主要為單向閥、單密封控制閥，如：?jiǎn)巫y、角型閥、高壓閥
、無(wú)平衡空的單密封套筒閥等。
具體選擇如下：
① 高壓閥
，dg≤20時(shí)
，選流閉型；dg＞20時(shí)
，因穩(wěn)定性問(wèn)題
，根據(jù)具體情況來(lái)確定；
② 角型閥
，對(duì)于高黏度、懸浮液
、含固體顆粒的介質(zhì)
，要求自潔性好，選流閉型
；僅為角型時(shí)
，可選流開(kāi)型；
③ 單座閥
，通常選流開(kāi)型
；
④ 小流量閥，通常選流開(kāi)型
，當(dāng)沖刷嚴(yán)重時(shí)
，可選流閉型；
⑤ 單密封套筒閥
，通常選流開(kāi)型
；有自潔要求，可選流閉型
；
⑥ 對(duì)兩位型控制閥選用流閉型
。
6、所需執(zhí)行器
從可靠性和防爆性考慮
，通常選用氣動(dòng)執(zhí)行器
。有正、反作用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)
、活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)和長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)
；
當(dāng)缺乏壓縮空氣時(shí)，可選用電動(dòng)執(zhí)行器。有角行程和直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
7、 儀表空氣有或無(wú)（如果無(wú)儀表空氣采用電動(dòng)執(zhí)行器）
8、 填料結(jié)構(gòu)
、材質(zhì)（TFE
、石棉、石墨）
一般選單層結(jié)構(gòu)
，對(duì)毒性較大的流體或溫度高于200℃的場(chǎng)合
，選雙層填料結(jié)構(gòu)；
一般選V型聚四氟乙烯填料（T＜200℃）
，它磨擦系數(shù)小
，密封性好和耐腐好，但耐溫差
，壽命較短
。高溫情況下，應(yīng)選用柔性石墨填料（P＜10MPa
、T=－196~+600℃）
。
9、 所需附件（定位器
、手輪
、電磁閥、行程開(kāi)關(guān)
、閥門(mén)定位器）
手輪選配原則：
l 未設(shè)置旁路的控制閥
，一般應(yīng)選配手輪機(jī)構(gòu)；
l 控制閥的使用過(guò)程中
，要求開(kāi)度限制在某一個(gè)范圍之內(nèi)
，可選手輪機(jī)構(gòu)來(lái)限制閥的開(kāi)度；
l 在某些調(diào)節(jié)系統(tǒng)中
，如低壓
、常溫、無(wú)腐蝕
、無(wú)黏結(jié)干凈介質(zhì)
、大口徑及貴重金屬管道等，可使用手輪機(jī)構(gòu)來(lái)代替旁路閥
。
l 電-氣轉(zhuǎn)換器可以把電動(dòng)變送器來(lái)的電信號(hào)變?yōu)闅庑盘?hào)
，送到氣動(dòng)控制器或氣動(dòng)顯示儀表；也可把電動(dòng)控制器的輸出信號(hào)變?yōu)闅庑盘?hào)去驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)控制閥
，此時(shí)常用電氣閥門(mén)定位器
，它具有電-氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥門(mén)定位器兩種作用。
l 閥門(mén)定位器作用：
① 改善調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)特性
，提高閥門(mén)位置的線性度
；
② 改善調(diào)節(jié)閥的動(dòng)態(tài)特性
，減少調(diào)節(jié)信號(hào)的傳遞滯后；
③ 改變調(diào)節(jié)閥的流量特性
；
④ 改變調(diào)節(jié)閥對(duì)信號(hào)壓力的響應(yīng)范圍
，實(shí)現(xiàn)分程控制；
⑤ 使閥門(mén)動(dòng)作反向
。
10
、 儀表信號(hào)（0.02~0.1MPa，4~20mADC）
11
、 調(diào)節(jié)閥泄漏量
閥泄漏量是指在規(guī)定的溫度
、壓力條件下，試驗(yàn)流體通過(guò)處于關(guān)閉狀態(tài)的控制閥流量
。一般情況下
，閥泄漏量不影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。但對(duì)控制聚合釜
、真空系統(tǒng)和易揮發(fā)的分子氣體
、事故放空等工況，則要求閥泄漏量很小或嚴(yán)密切斷
。
閥泄漏量試驗(yàn)：
l 試驗(yàn)介質(zhì)：10~50℃的清潔氣體（空氣或氮?dú)猓┗蛞后w（水或煤油）
l 試驗(yàn)壓力：
程序A：P=0.35MPa 當(dāng)閥允許壓差小于0.35MPa時(shí)用規(guī)定；
程序B：應(yīng)為閥的zui大工作壓差
。
l 試驗(yàn)信號(hào)壓力：以確保閥處于關(guān)閉狀態(tài)
。
12、 選擇調(diào)節(jié)閥氣開(kāi)氣閉原則：
調(diào)節(jié)閥作用方式分氣開(kāi)氣閉兩種
，有信號(hào)壓力時(shí)調(diào)節(jié)閥關(guān)
，無(wú)信號(hào)壓力時(shí)調(diào)節(jié)閥開(kāi)的為氣關(guān)式，反之為氣開(kāi)式
。
信號(hào)壓力增大時(shí)
，推桿下移的叫正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，信號(hào)壓力增大時(shí)
，推桿上移的叫反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)
。
閥體部件分正、反裝，閥桿下移時(shí)，閥芯和閥座間流通截面積減少的稱(chēng)正裝式，反之為反裝式。
氣開(kāi)氣閉是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正、反作用和閥體部件的正反裝組合而成，見(jiàn)下表：
| 執(zhí)行機(jī)構(gòu) | 正 | 正 | 反 | 反 |
| 閥體部件 | 正 | 反 | 正 | 反 |
| 調(diào)節(jié)閥 | 氣關(guān) | 氣開(kāi) | 氣開(kāi) | 氣關(guān) |
◆、事故條件下，工藝裝置應(yīng)盡量處于安全狀態(tài)。
◆、事故狀態(tài)下，減少原料或動(dòng)力消耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量。如
，進(jìn)料調(diào)節(jié)閥采用氣開(kāi)式
，事故時(shí)閥關(guān)閉，停止進(jìn)料
；回流調(diào)節(jié)閥采用氣閉式
，事故時(shí)閥全開(kāi)，保證回流量
，防止不合格產(chǎn)品蒸出
。
◆考慮介質(zhì)特性。在是易結(jié)晶
、易凝固液體時(shí)
，蒸汽流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣閉，防止結(jié)晶凝固
。
13
、 控制閥的流量特性選擇：
控制閥的流量特性是指被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）間的關(guān)系，即
一般說(shuō)來(lái)
，變化調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的流通面積
，就可實(shí)現(xiàn)流量的調(diào)節(jié)。但實(shí)際上由于各種因素的影響
，如果在改變節(jié)流面積的同時(shí)發(fā)生閥前后壓差的變化
，而壓差的變化也會(huì)引起流量的變化。為了便于分析
，假定閥前后壓差為一定值
，此時(shí)的流量特性稱(chēng)為理想流量特性。在此基礎(chǔ)上引伸到真實(shí)情況的研究，這就是工作流量特性。
調(diào)節(jié)閥在前后壓差一定的情況下得到的流量特性稱(chēng)為理想流量特性。理想流量特性取決于閥芯的形狀，不同閥芯曲面可得到不同的理想流量特性。典型的理想流量特性有直線、等百分比（對(duì)數(shù)）、快開(kāi)和拋物線四種；
直線流量特性
直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移（相對(duì)開(kāi)度）成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是一個(gè)常數(shù)，特性曲線以原點(diǎn)為起點(diǎn)，當(dāng)位移變化10％時(shí)，引起的流量變化也是10％。但相對(duì)流量變化量卻不同閥門(mén)開(kāi)度小時(shí)，相對(duì)變化值大，而閥門(mén)開(kāi)度大時(shí)，流量相對(duì)變化小。也就是說(shuō)閥門(mén)小開(kāi)度控制作用強(qiáng)，這時(shí)容易產(chǎn)生振蕩，閥門(mén)大開(kāi)度調(diào)節(jié)作用太弱，調(diào)節(jié)緩慢，不靈敏。
等百分比流量特性（對(duì)數(shù)流量特性）
等百分比流量特性是指單位相對(duì)位移的變化所引起的相對(duì)流量變化與該點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系，閥開(kāi)度小時(shí)，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和，開(kāi)度大時(shí)，調(diào)節(jié)靈敏有效，因此有利于自動(dòng)調(diào)節(jié)。這種閥的調(diào)節(jié)精度在全行程范圍內(nèi)是不變的。在同一行程下，等百分比，閥通過(guò)的流量小手直線閥通過(guò)的流量。
快開(kāi)流量特性
這種閥的流量特性在開(kāi)度小時(shí)
，流量就已較大，隨著開(kāi)度的增大，流量很快達(dá)到zui大，再增加開(kāi)度，流量變化極小，所以稱(chēng)為快開(kāi)特性。這種特性適用于快速啟閉的切斷閥和雙位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
拋物線流量特性
拋物線流量特性是指單位相對(duì)位移的變化所引起的相對(duì)流量變化與該點(diǎn)相對(duì)流量值的平方根成正比。
工作流量特性
前面所述為調(diào)節(jié)閥的理想流量特性。在實(shí)際使用中，由于調(diào)節(jié)閥前后的壓差是不斷變化的，這種情況下的流量特性稱(chēng)為工作流量特性。
在實(shí)際使用中，調(diào)節(jié)閥總是和其它工藝設(shè)備、管道等串聯(lián)或并聯(lián)使用，流量隨阻力的變化而變化。下面以串統(tǒng)為例分析其工作流量特性。系統(tǒng)總壓差ΔP等于管路系統(tǒng)（除調(diào)節(jié)閥外的全部設(shè)備及管路）壓差ΔP1與調(diào)節(jié)閥的壓差ΔP2之和即: ΔP=ΔP1+ΔP2。由調(diào)節(jié)閥的流量方程可知，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量Q與流通能力C有關(guān)，而C隨閥的開(kāi)度而變。
在不同S值下工作特性變化情況：
（1）當(dāng)S=1時(shí)，即管道阻力為零，系統(tǒng)總壓差全部降在調(diào)節(jié)閥L，實(shí)際工作特性與理想
工作特性一致。
（2）隨著S值的減小，管道阻力損失增加，系統(tǒng)壓差降在管道上的壓差增大，凋節(jié)閥
全開(kāi)時(shí)流量減小，調(diào)節(jié)閥可調(diào)比縮小。
（3）隨著占值減小流量特性發(fā)生較大畸變，理想直線特性趨向快開(kāi)特性，理想等百分
比特性趨于直線特性，使小開(kāi)度時(shí)放大系數(shù)增加，開(kāi)度大時(shí)，放大系數(shù)減小，造成開(kāi)度小時(shí)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，大開(kāi)度時(shí)調(diào)節(jié)遲緩
，影響調(diào)節(jié)質(zhì)量
。
在實(shí)際使用中，一般希望S值不低于0.3～0.5
。
先按控制系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)選擇閥的希望流量特性
，然后再考慮工藝配管情況來(lái)選擇相應(yīng)的理想流量特性。
★
、目前使用比較多的是等百分比流量特性
。
14、控制閥口徑的選擇：
Ø口徑選擇得過(guò)小
，會(huì)使流經(jīng)控制閥的介質(zhì)達(dá)不到所需要的zui大流量
。
Ø 口徑選擇得過(guò)大，會(huì)浪費(fèi)設(shè)備投資
，且使控制閥經(jīng)常處于小開(kāi)度工作
，控制性能變差，易使控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定
。
控制閥的口徑選擇是由控制閥流量系數(shù)KV值決定的
。流量系數(shù)KV的定義為：當(dāng)閥兩端壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3
，閥全開(kāi)時(shí)，流經(jīng)控制閥的流體流量。
對(duì)于不可壓縮的流體，且閥前后壓差p1－p2不太大時(shí)，有
在現(xiàn)場(chǎng)使用中，調(diào)節(jié)閥選得過(guò)大，或生產(chǎn)處于低負(fù)荷工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥就工作在小開(kāi)度。為提高工作點(diǎn)位置，使調(diào)節(jié)閥有一定開(kāi)度，常采用關(guān)小工藝閥門(mén)方法，以增加管道阻力，降低調(diào)節(jié)閥的流量。這樣調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度增大了，但實(shí)際上由于管道阻力的增加使S值下降，會(huì)使流量特性發(fā)生畸變，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量下降
。
三、設(shè)計(jì)規(guī)范
HG/T20505-2000
8 控制閥
8.1 總則
8.1.1本規(guī)定適用于化工裝置氣動(dòng)控制閥和電動(dòng)控制閥（以下簡(jiǎn)稱(chēng)控制閥）的選型
。
8.1.2本規(guī)定根據(jù)工藝對(duì)象的特定條件在選擇控制閥口徑
、類(lèi)型、閥型
、閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式
，控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式的規(guī)格等方面作了規(guī)定，對(duì)控制閥附件及自力式調(diào)節(jié)閥選型也作了相應(yīng)規(guī)定
。
8.1.3在執(zhí)行本規(guī)定時(shí)
，尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
8.2 控制閥的選型
8.2.1控制閥固有流量特性的選擇原則
1 按控制系統(tǒng)特性
、干擾源和S（閥阻比）值三方面綜合考慮
。
2 一般選擇原則
（1）閥上壓差變化小，給定值變化小
，工藝過(guò)程的主要變量的變化小，以及