調節閥線性流量曲線

                                上海申弘閥門有限公司

調節閥被廣泛的應用于電站行業，尤其是在鍋爐系統中更為常見，例如：鍋爐主給水系統、旁路系統、減溫水系統等。并且調節閥性能的好壞直接影響著整個系統的運轉，因此，合理的設計及選取調節閥對于整個系統的安全性、穩定性、經濟性和可靠性有著十分重要的作用。隨著電站行業的迅速發展，對調節閥的要求也越來越高，調節閥往往要在一個較大的流量范圍內高度地調節或控制流體的流動，并且能根據閥桿的規定運動方式預計流量。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調節閥,氣動調節閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。因此，流量調節、調節范圍及調節特性是設計及選取調節閥時所必須考慮的因素。調節閥有四種流量特性:等百分比、直線性、快開性、拋物線性。線性流量調節是其中的一種，意思簡單說就是調節閥的開度變化和流量變化之間呈直線的比例關系，閥門開度越大則流量變化越大，這種流量特性的調節閥在應用中是相當廣泛的!調節閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質流經調節閥的相對流量與它的開度之間關系。調節閥的流量特性有線性特性，等百分比特性、拋物線特性及快開性四種。四種注量特性的意義如下：
（1）等百分比特性（對數）等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關系，在行程的每一點上單位行程變化所引起的流量的變化與此點的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優點是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調節精度。
（2）線性特性（線性）線性特性的相對行程和相對流量成直線關系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。
（3）拋物線特性流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。
（4）快開性多見于球閥，主要用于切斷工作。
從上述三種特性的分析可以看出，就其調節性能上講，以等百分比特性為*，其調節穩定，調節性能好。而拋物線特性又比線性特性的調節性能好，可根據使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。1、 本閥應存放在干燥的室內，通路兩端必須堵塞。不準堆置存放
2、 長期存放的調節閥應定期檢查，清除污垢，在各運動部分及加工面上應涂以防銹油，防止生銹。
3、 本閥應安裝在水平管道上，必修垂直安裝。閥桿向上。
4、 必修按圖示箭頭所指士介質進行安裝。

    1 流量調節

    流量即單位時間內通過閥門的流體質量或體積；調節的流量即按照某一規定的規律隨時間變化的流量，即使進口端有適當的壓力變化，也可以要求流量在有限的范圍內變化。例如：在鍋爐主給水及旁路系統調節閥來實現鍋爐的給水量，在鍋爐噴水減溫器的噴水管道上調節噴水量以達到調節鍋爐介質溫度的目的。

    為了在適當的范圍內調節流量，①在設計或選型調節閥時，流量系數應該留有一定的裕量，以便在流量發生波動或比預期的流量大時，流量仍有可調性。一般具有直線調節特性的閥門推薦取計算流量系數的1.15～1.66倍，具有等百分比調節特性的閥門推薦取計算流量系數的1.22～2倍。②考慮調節閥必需的或規定的壓降值，系統壓降的分配需要根據具體情況而定。③選定閥門閥瓣的調節特性以滿足工況的需要。zui后應該考慮流量范圍，閥門必須在整個流量范圍內保持有效調節。

    2 調節范圍

    調節范圍是用來描述閥門在整個流量范圍保持必要調節的能力的一個參數，調節范圍的大小也可用可調比來表示，調節閥的可調比就是調節閥所能控制的zui大流量與zui小流量之比。若以R來表示，則R=Qmax/Qmin，zui小流量Qmin是指可調流量的下限值，它與泄漏量是不同的。

    閥門的可調比取決于閥門類別、閥門增益和閥門調節元件的特性。例如：單座閥、雙座閥、蝶閥、或球閥，zui小可調流量系數被認為是，在此系數下，閥門的增益顯著地大于由閥瓣特性決定的值。因此，調節范圍取決于閥門的增益（增益即為流量的變化除以閥瓣升程的變化）。一般認為具有良好調節作用的閥門可調比應該大于50，但由于閥瓣結構設計及加工方面的限制，zui小可調流量Qmin不能太小，因此，理想可調比一般均小于50。目前我國統一設計是時取R=30。

    選擇合適的調節閥，以便產生需要的調節范圍。首先，計算出工況所需要的調節范圍。其次，選取需要的閥門，查看閥瓣升程90%的流量系數與閥瓣升程10%的流量系數之比，是否等于或大于需要的調節范圍，如果小于所需要的調節范圍可重新選擇另外的閥門，需要的話也可選擇兩臺閥門并聯。

    但是，在多數生產過程中，調節閥不是與管路串聯就是與旁路閥并聯，隨管路系統的阻力變化或旁路閥開啟程度的不同，調節閥的可調比也產生相應的變化，這時的可調比就成為實際可調比R’。

圖1 調節閥與管道串聯

圖2 調節閥與管道并聯

    當調節閥與管道串聯時如圖1，由于流量的增加，管道的阻力損失也增加。若系統的總壓差△PS不變，則分配到調節閥的壓差△P就相應的減小，這就使調節閥所能通過的zui大流量減小，這時實際可調比，s=△P/△Ps。由此式可以看出，串聯管道時調節閥實際可調比會降低。當調節閥與管道并聯時如圖2，實際可調比R’=Qmax/Q2，可以看出并聯實際可調比與調節閥固有的可調比無關，調節閥的zui小流量一般比旁路流量小得多，故其可調比實際是總管zui大流量與旁路流量的比值。由此得出，串聯或并聯管道都使實際可調比下降，所以在選擇調節閥和組成系統時不應使S值太小，并且盡量避免打開并聯管路的旁路閥，以保證調節閥有足夠的可調比。

    3 流量特性

    調節閥的流量特性是指介質流過閥門的流量與閥瓣升程值之間的關系。通常用流量與閥桿位置或升程的關系曲線表示。在實際工況中，由于多種因素的影響，通過閥門的流量可能隨壓降而變化。為了便于分析，我們先假定閥門的壓降不變，然后再引申到真實情況進行分析，前者稱為閥門固有流量特性，后者稱為閥門工作流量特性。

    3.1 固有流量特性

    我們經常用到的固有流量特性主要有直線、等百分比（對數）、拋物線及快開特性。圖3為這4種流量特性的關系曲線圖，圖4為不同流量特性的閥瓣形狀。

圖3 理想的固有流量特性

圖4 不同流量特性的閥瓣形狀

    直線流量特性是指調節閥的相對流量與閥桿相對位移成直線關系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數。具有此特性的閥門在開度小時流量相對變化大，靈敏度高，不易控制，甚至發生振蕩；而在開度大時，流量相對變化值小，調節緩慢，不夠及時。

    等百分比流量特性也稱為對數流量特性，它是指閥桿單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系。在小開度時，調節平穩緩和；在大開度時，調節靈敏有效，從圖3可看出，等百分比特性在直線特性下方，因此，在同一位移時，直線閥通過的流量要比等百分比大。

    拋物線流量特性是指閥桿單位位移的變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量值的平方根成正比關系，它介于直線特性與等百分比特性之間，相對來說此特性應用較少。

    快開特性在開度較小時就有較大的流量，隨開度的增大，流量很快達到zui大；此后再增加開度，流量變化很小。它的閥瓣形式是平板型的，如圖4所示，它的有效位移一般為閥座直徑的1/4，當位移在增大時，閥的流通面積不變，失去調節作用。

    為特定功用選擇閥門的一個主要問題是挑選適合于工況的特性。理論上，每一種情況都應做透徹的分析，并相應地挑選閥門調節元件。但是這樣既費時、代價又高。對于無需精密調節的場合，可根據經驗按表1選擇。

表1 閥門特性的典型用途

    3.2 工作流量特性

    在實際生產過程中，閥門的壓差總是變化的，這時流量特性稱為工作流量特性，為了描述這一特性我們引進了壓降比k（壓降比被定義為通過閥門的壓降除以總的系統動壓降）。工作流量特性就是在恒定壓降比下，流量與閥桿升程之間的關系。圖5和圖6為直線特性和等百分比特性的工作流量特性，從圖可以看出當K值越小時，工作流量特性與固有流量特性偏差越大，因此在設計系統時應把系統壓降盡可能大的部分分配給調節閥。

圖5 具有線性固有流量特性的工作流量特性

圖6 具有等百分比流量特性的工作流量特性

    4 結束語

    與常規閥門相比，調節閥的選型及設計更為復雜。要使調節閥能夠實現預期的目的，在設計及選型時不僅要考慮上述三方面的因素，工況對泄露量等級的要求、介質對材料的腐蝕及汽蝕和閃蒸現象對材料的破壞等都是不可忽視的。與本文相關的論文有：礦山電動插板閥