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调节阀的发展方向 |
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调节阀的发展方向
调节阀在经历了一个比较长期的发展后，现在及今后一段时间的发展方向主要为智能化、标准化、精小化、旋转化和安全化。
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调节阀的分类 |
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调节阀的分类
调节阀根据结构分为九个大类： (1)单座调节阀； (2)双座调节阀； (3)套筒调节阀； (4)角形调节 阀； (5)三通调节阀； (6)隔膜阀； (7)蝶阀； (8)球阀； (9)偏心旋转阀。前6种为直行程，后三种为角行程。
这九种产品亦是基本的产品，也称为普通产品、基型产品或标准产品。各种各样的特殊产品、专用产品都是在这九类产品的基础上改进变型出来的。
控制阀按结构特征大致分为如下9大类产品：
（1）直通单座控制阀：该阀应用广，具有泄漏些许用压差些流路复杂、结构简单的特点，故适用于泄漏要求严、工作压差小的干净介质场合，但小规格的阀（公称通径DN＜20 mm) 也可用于压差较大的场合。应用中应注意校对许用压差，防止阀关不死。
（2）直通双座控制阀：与直通单座控制阀相反，具有泄漏大、许用压差大的特点，故适用于泄漏要求不严、工作压差大的干净介质场合，选型时应注意该阀泄漏量是否满足过程控制要求。
（3）套筒阀：套筒阀分为单密封和双密封两种结构，前者类似于单座阀，适用于单座阀场合。后者类似于双座阀，适用于双座阀场合。套筒阀还具有稳定性好、装卸方便的特点，但价格比单座阀、双座阀高出50 ％～200 ％，还需要专门的缠绕密封垫。套筒阀是仅次于单座阀、双座阀应用较为广泛的阀。
（4）角型阀：节流形式相当于单座阀，但阀体流路简单，适用于泄漏要求些压差不大的干净介质场合及要求直角配管的场合。
（5）三通阀：它具有3个通道，可代替两个直通单座阀，用于分流和合流及两相流、温度差不大于150 ℃的场合。当DN≤80 mm时，合流阀可用于分流场合。
（6）隔膜阀：流路简单，隔膜具有一定的耐蚀性能，适用于不干净介质、弱腐蚀介质的两位切断场合。
（7）蝶阀：它相当于取一直管段来做阀体，且阀体又相当于阀座，故“自洁”性能好、体积些重量轻。适用于不干净介质和大口径、大流量、大压差的场合。当Dn＞300 mm时，通常都由蝶阀来完成。
（8）球阀：“O”型球阀全开时为无阻阀，“自洁”性能佳，适用于特别不干净、含纤维介质的两位切断场合。“V”形球阀具有近似等百分比的调节特性，适用于不干净、含纤维介质、可调比较大的控制场合。球阀的价格较贵。
（9）偏心旋转阀：该阀介于蝶阀和球阀之间，“自洁”性能好、调节性能好、亦可切断，故适用于不干净介质、泄漏要求小的调节场合，但该阀价格较贵。
这9类产品中前6种为直行程控制阀，后3种为角行程控制阀。作为控制阀的应用者，必须弄清楚它们的特点和注意事项。各类变型产品、改进型产品都是在这9类产品上演变而来的，弄清这9大类产品就容易掌握其他产品的应用了。
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调节阀的功能和结构详细解释 |
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调节阀的功能和结构详细解释
调节阀（英文：control valve）国外称为：控制阀，国内习惯称为：调节阀。
用于调节工业自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。根据自动化系统中的控制信号，自动调节阀门的开度，从而实现介质流量、压力、温度和液位的调节。
调节阀结构组成
调节阀通常由电动执行机构或气动执行机构与阀体两部分共同组成。直行程主要有直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。角行程主要有：V型电动调节球阀、电动蝶阀、通风调节阀、偏心蝶阀等。
调节阀种类
按用途和作用、主要参数、压力、介质工作温度、特殊用途（即特殊、专用阀）、驱动能源、结构等方式进行了分类，其中常用的分类法是按结构将调节阀分为九个大类，6种为直行程，3种为角行程。
按用途和作用分类
a.两位阀：主要用于关闭或接通介质；
b.调节阀：主要用于调节系统。选阀时，需要确定调节阀的流量特性；
c.分流阀：用于分配或混合介质；
d.切断阀：通常指泄漏率小于十万分之一的阀。
按主要参数分类
1 按压力分类
(1)真空阀：工作压力低于标准大气压；
(2)低压阀：公称压力PN≤1.6MPa；
(3)中压阀：PN2.5～6.4MPa；
(4)高压阀：PNl0.0～80.OMPa，通常为PN22、PN32；
(5)超高压阀：PN≥IOOMPa。
2 按介质工作温度分类
(1)高温阀：t＞450℃；
(2)中温阀：220℃≤t≤450℃；
(3)常温阀：－40℃≤t≤220℃；④低温阀：－200℃≤t≤－40℃。
常用分类法
这种分类方法既按原理、作用又按结构划分，是目前国内、国际常用的分类方法。一般分为九个大类：
直行程气动调节阀(1)单座调节阀；
(2)双座调节阀；
(3)套筒调节阀；
(4)角形调节阀；
(5)三通调节阀；
(6)隔膜阀；
(7)蝶阀；
(8)球阀；
(9)偏心旋转阀。前6种为直行程，后三种为角行程。
这九种产品亦是基本的产品，也称为普通产品、基型产品或标准产品。各种各样的特殊产品、专用产品都是在这九类产品的基础上改进变型出来的。
按主要特殊用途来分（即特殊、专用阀）
(1)软密封切断阀；
(2)硬密封切断阀；
(3)耐磨调节阀；
(4)耐腐蚀调节阀；
(5)全四氟耐蚀调节阀
(6)全耐蚀合金调节阀；
(7)紧急动作切断或放空阀；
(8)防堵调节阀；
(9)耐蚀防堵切断阀；
(10)保温夹套阀；
(11)大压降切断阀；
(12)小流量调节阀；
(13)大口径调节阀；
(14)大可调比调节阀；
(15)低S节能调节阀；
(16)低噪音阀；
(17)精小型调节阀；
(18)衬里（橡胶、四氟、陶瓷）调节阀；
(19)水处理专用球阀；
(20)烧碱专用阀；
(21)磷铵专用阀；
(22)氯气调节阀；
(23)波纹管密封阀……
按驱动能源分类
(1)气动调节阀；
(2)电动调节阀；
(3)液动调节阀。
调节阀CV值（流量系数）
流通能力Cv值（流量系数）是调节阀选型的主要参数之一，调节阀的流通能力的定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流径调节阀的流量数，称为流通能力，也称流量系数，以Cv表示，单位为t/h，液体的Cv值按下式计算。
根据流通能力Cv值大小查表，就可以确定调节阀的公称通径DN。
[编辑本段]调节阀流量特性
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，等百分比特性及抛物线特性三种。三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。
从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为优，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。
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调节阀的CV值，具体怎么计算 |
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调节阀的CV值，具体怎么计算
概述：
通常测定阀门的方法是阀门系数（Cv）,它也被称为流动系数。当为特殊工况选择阀门时，使用阀门系数确定阀门尺寸，该阀门可在工艺流体稳定的控制下，能够通过所需要的流量。阀门制造商通常公布各种类型阀门的Cv值，它是近似值，并能按照管线结构或阀座制造而变动上调10％。
如一个阀门不能正确计算Cv，通常将削弱在两个方面之一的阀门性能：如果Cv对所需要的工艺而言太小，则阀门本身或阀内的阀芯尺寸不够，会使工艺系统流量不够。此外，因为阀门的节流会导致上游压力增加，并在阀门导致上游泵或其他上游设备损坏之前产生高的背压。尺寸不够的Cv也会产生阀内的较高阻力降，它将导致空穴现象或闪蒸。
如果Cv计算值比系统需要的过高，通常选用一个大的超过尺寸的阀门。显然，一个大尺寸阀门的造价、尺寸及重量是主要的缺点。除此之外，如果阀门是节流操作，控制问题明显会发生。通常闭合元件，如旋塞或阀盘，正位于阀座之外，它有可能产生高压力降和较快流速而产生气穴现象及闪蒸，或阀芯零件的磨损。此外，如果闭合元件在阀座上闭合而操作器又不能够控制在该位置，它将被吸入到阀座。这种现象被称为溶缸闭锁效应。
2. Cv的定义
一个美国加仑（3.8L）的水在60°F（16℃）时流过阀门，在一分钟内产生1.0psi（0.07bar）的压力降。
3. Cv值的计算方法
3.1 液体
3.11 基本液体确定尺寸公式
1) 当 P＜ Pc=FL2(P1-Pv)：一般流动
Cv=Q
2) P Pc：阻塞流动
当Pv＜0.5P1时
Pc=FL2(P1-Pv)
当Pv 0.5P1时
Pc= FL2〔P-(0.96-0.28 )Pv〕
Cv=Q
式中 Cv----阀门流动系数；
Q------流量，gal/min；
Sg-----流体比重（流动温度时）；
P----压力降，psia
Pc---阻塞压力降 psia
FL-------压力恢复系数 见表1
P1-------上游压力 psia
Pv--------液体的蒸气压（入口温度处） psia
Pc--------液体临界压力 psia 见表2
表1：典型FL系数
调节阀形式 流向 FL值
单座调节阀 柱塞形阀芯 流开 0.90
流闭 0.80
“V”形阀芯 任意流向 0.90
套筒形阀芯 流开 0.90
流闭 0.80
双座调节阀 柱塞形阀芯 任意流向 0.85
“V”形阀芯 任意流向 0.90
角型调节阀
柱塞形阀芯
流开 0.80
流闭 0.90
套筒形阀芯 流开 0.85
流闭 0.80
文丘里形 流闭 0.50
球阀 “O”型 任意流向 0.55
“V”型 任意流向 0.57
蝶阀 60°全开 任意流向 0.68
90°全开 任意流向 0.55
偏心旋转阀 流开 0.85
表2 常用工艺流体的临界压力Pc
液体 临界压力（psia/bar） 液体 临界压力（psia/bar）
氨气 1636.1/112.8 异丁烷 529.2/36.5
氩 707.0/48.8 异丁烯 529.2/36.5
苯 710.0/49.0 煤油 350.0/24.1
丁烷 551.2/38.0 甲烷 667.3/46.0
CO2 1070.2/73.8 氮 492.4/33.9
CO 507.1/35.0 一氧化二氮 1051.1/72.5
氯 1117.2/77.0 氧 732.0/50.5
道式热载体A 547.0/37.7 光气 823.2/56.8
乙烷 708.5/48.8 丙烷 615.9/42.5
乙烯 730.5/50.3 丙烯 670.3/46.2
燃料油 330.0/22.8 冷冻剂11 639.4/44.1
汽油 410.0/28.3 冷冻剂12 598.2/41.2
氦 32.9/2.3 冷冻剂22 749.7/51.7
氢 188.1/13.0 海水 3200.0/220.7
HCI 1205.4/83.1 水 3208.2/221.2
3.12 参数来源
1） 实际压力降：定义为上游（入口）与下游（出口）之间的压力差。
P=P1-P2
式中 P------实际压力降，psia
P1------上游压力（阀门入口处），psia
P2------下游压力（阀门出口处），psia
2） 确定比重：
流体比重Sg值应该使用操作温度和比重数据参考表确定。
3） 流量Q：每分钟流过阀门的流量数（加仑），单位：gal/min
4) 阻塞压力降 Pc:假定如果压力降增加，则流量将按比例增加。但是存在一个点，此处进一步增加压力降将不改变阀门流率，这就是通常所称的阻塞流量。 Pc用来表示发生阻塞流率的理论点。
4）压力恢复系数FL：调节阀节流处由P1直接下降到P2，见图示中需线所示。但实际上，压力变化曲线如图中实线所示，存在差压力恢复的情况。不同结构的阀，压力恢复的情况不同。阻力越小的阀，恢复越厉害，越偏离原推导公式的压力曲线，原公式计算的结果与实际误差越大。因此，引入一个表示阀压力恢复程度的系数FL来对原公式进行修正。
3.13 Kv与Cv值的换算
国内的流量系数是用Kv表示，其定义为：当调节阀全开，阀两端压差 P为100KPa，流体重度r为1gf/cm3(即常温)时，每小时流经调节阀的流量数，以m3/h或t/h计。
由于Kv与Cv定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系：
Cv=1.167Kv
3.2 气体
基本气体确定尺寸公式
1） ＜0.5 FL2：一般流动
Q=1360Cv
Cv=
2） 0.5 FL2：阻塞流动
Q=1178Cv
Cv= FL
式中：Q--------气体流，scfh
Cv-------确定阀门尺寸系数
Gg-------比重或气体与标准状态下空气的比值
T1-------绝对上游温度（°R=°F+460）
P1-------上游压力 psia
P2-------下游压力 psia
FL--------压力恢复系数 见表1
3.3 公式计算步骤
第一步：根据已知条件查参数：FL、Pc
第二步：决定流动状态。
液体：（1）判别Pv是大于还是小于0.5P1；
（2）由（1）采用相应的 Pc公式：
（3） P＜ Pc为一般流动： P Pc为阻塞流动。
气体： ＜0.5FL2为一般流动， 0.5FL2为阻塞流动。
第三步：根据流动状态采用相应Cv值计算公式
4. 计算实例题
例1 下列操作条件用英制单位给出：
液体 氨
临界压力 1638.2psia
温度 20°F
上游压力，P1 149.7psia
下游压力，P2 64psia
流率，Q 850gal/min
蒸气压力，Pv 45.6psia
比重，Sg 0.65
选用高压阀门，流闭型
第一步：查表得FL=0.8, Pc=1636psia
第二步： 0.5P1=74.85＞Pv
Pc=FL2(P1-Pv)=66.6
P=P1-P2=149.7-64=85.7
P＞ Pc,为阻塞流动。
第三步：采用阻塞流动公式
Cv=Q =850 =83.9
例2 下列操作条件用英制单位给出:
气体 空气
温度 68°F
气体重度，Gg 1
上游温度，P1 1314.7psia
下游温度，P2 1000psia
流率，Q 2000000scfh
选用单座阀，流开型。
第一步：查表FL=0.9
第二步： = = =0.23＜0.5FL2=0.5*0.92=0.4，为一般流动。
第三步：采用一般流动Cv值计算公式
Q=1360Cv
Cv= =
=56
例3 在例2基础上，改P2=99.7psia
= =0.92 0.5FL2=0.5*0.92=0.4
为阻塞流动。采用公式为：
Q=1178Cv
Cv= =
=46.6
5. 结语
合理选择阀门，必须正确选择阀门尺寸，如果阀门尺寸太小，则通过阀门的最大流量会受到限制并且将影响系统的功能。如果阀门尺寸过大，用户必须承受安装较大阀门的附加费用。其他的主要缺点是整个流动控制是在行程的前一半完成，意味着位置的很小变化将产生大的流量变化。此外因为调节发生在行程的前半部，当调节元件操作接近阀座时流量控制是很困难的。当产生希望的流动特性和最大流量输出时，节流阀的理想状态是使用全范围行程。因此，我们必须正确计算阀门系数Cv值。
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