调节阀的使用与选型

    1 调节阀的选择与析

    1.1 调节阀类型选择

    1.1.1 执行机构的选择。根据系统特点选取812大压差执行机构MFⅢ-60.6，调节阀的最大压差能达到12.6bar，推力10KN。

    1.1.2 阀芯的选择。阀芯在小流量时产生空化现象，因此选用有多孔式阀芯的调节阀，阀芯选用1.4122不锈钢，使阀芯具有很好的耐磨性。

    1.1.3 作用方式的选择。事故状态下，调节阀需要关闭。选用气开式调节阀。

    1.2 调节阀特性选择

    调节阀流量特性有直线、等百分比、抛物线、快开特性等四种。各种特性见表1

表1

    调节阀自动调节控制系统，是由对象、变送器、调节仪表和调节阀等环节组成的。K₁、K₂、K₃、K₄、K₅分别为变送器、调节仪表、执行机构、阀、调节对象的放大系数。很明显系统总的放大系数K=K₁K₂K₃K₄K₅。在负荷变动的情况下，阀门流量特性的选择原则应为：K₄K₅=常数。对于本系统，当负荷增大时，调节对象的放大系数减少，调节阀的放大系数需要随负荷加大而变大。因此根据调节质量的要求，选择等百分比曲线特性调节阀。

调节系统

    1.3 调节阀的计算

    1.3.1 最大流量及最小流量都留有余量，调节流量计算时取80m³/h、16m³/h。

    1.3.2 调节阀压差的确定

    系统压差由调节阀压差、管路沿程损失、管路局部损失、压头H产生的损失、喷嘴前压力组成。

表2

    1.3.3 调节阀的计算

    （1）首先判别是否为阻塞流

    判别式：△P_T=F_L²（P₁-F_FP_V）

    F_L²=0.7 P_V=0.02bar P_c=221bar F_F=0.95

    故F_L²（P₁-F_FP_V）=9bar

    因此大流量时，不会产生阻塞流，在小流量时，会产生阻塞流。小流量时，其压差按照9bar计算。

    （2）流量系数计算

    K_V=Q_max*（ρ_L/△P_min）^0.5=85*（1/0.81）^0.5=95

    （3）根据K_V=95，查直通双座阀产品，得相应得流量系数为：K_V=150，初选DN=125mm。

    （4）验算开度

    由于采用等百分比低压降调节阀，取s=0.1

    实际可调比R_实=12.6>85/16=5.3

    最大开度 Kmax=logR_实Qmax+1=0.8=80%<90%

    最小开度 Kmax=logR_实Qmin+1=0.37=37%>10%

    因此调节阀的开度在13%到80%之间进行调节。

    （5）调节阀噪音估算

    计算得，最大流量时SPL=61，最小流量时SPL=73。

    2 调节阀性能分析

    2.1 系统压力P₁对调节阀的影响

    S值对系统压力P₁的影响

    调节阀进口压力P₁=P₂（/1-s），P₁与s值大小成正比。

    选择低s值的调节阀能降低调节阀的进口压力P₁，从而节约能源。系统压力P₁太小造成调节阀压差降低，调节阀流量降低。系统压力_P1
太大造成调节阀压差增加，调节阀流量增大。工艺上需要保证调节阀进口压力P₁恒定。

    当调节阀不能满足工艺上最大流量的调节要求时，增加系统压力。当调节阀不能满足工艺上最小流量的调节要求时，减小系统压力。

    2.2 s值对系统可调比的影响

    实际可调比R＇=R*（S）0.5

    对于调节阀，R值固定，S值越小，实际可调比也越小。调解阀s值的选取，应使实际可调比满足调解阀最大最小流量的要求。

    2.3 调解阀的静态特性和动态特性

    2.3.1 执行机构静态特性执行机构的静态特性是一个固有的特性。安装阀门定位器能改善执行机构的静态特性。

    2.3.2 调节阀的静态特性

    等百分比流量特性气动薄膜调节阀的静态特性方程

    式中R-可调比；Ae-膜片的有效面积，m²；CS-弹簧刚度，N/m；p-薄膜室的信号压力，Kpa；L，推杆的全行程，m。

    2.3.3 执行机构的动态特性

    执行机构的传递函数

    式中K=Ae/Cs

    由上式知，气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。许多研究机构的结论表明：

    （1）薄膜执行机构连接长管道后，时间常数增加，还产生纯滞后（时间为τ），对最大号的薄膜执行机构，连接60-300m的长管道后，τ为3.3-9.5s，T为56.3-119s。

    （2）各种薄膜气动执行机构连接长管道后，是一个纯滞后加一个非周期环节，其传递函数可用来描述。

    （3）各种薄膜气动执行机构连接长管道后，配上定位器，能明显改善纯滞后环节和时间常数。

    2.3.4 气动薄膜调节阀的动态特性

    等百分比流量特性气动薄膜调节阀的动态特性方程

    3 结语

    3.1 选用低s值的调节阀，能降低系统压力，有利于节省能源。

    3.2 选用等百分比调节阀

    3.3 选用智能型的阀门定位器及气动加速器并尽量减少气动管路的长度，消除长气动管道带来的滞后及提高气动执行机构的响应速度。

    3.4 要求提供恒定的系统压力。

    3.5 当阀门选择偏大时，降低系统压力；当阀门选择偏小时，增加系统压力。

    3.6 采用多孔式阀芯的调节阀，降低噪音。