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调节阀流量系数计算公式和选择数据调节阀是工业生产过程中常用的一种流量控制设备，通过改变阀门开度实现流量的调节和控制。
调节阀的流量特性是一个非线性曲线，通常通过流量系数来描述。
流量系数是指，在单位压差下，通过阀门所能流过的液体的流量与阀门的开度之间的关系。
调节阀流量系数计算公式通常包含两个主要参数：阀门的开度和压差。
常见的调节阀流量系数计算公式有两种：流量系数计算公式和修正流量系数计算公式。
1.流量系数计算公式流量系数计算公式通常为以下形式：Cv=Q/√ΔP其中，Cv是调节阀的流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差。
2.修正流量系数计算公式修正流量系数计算公式是对流量系数计算公式进行修正，考虑了液体的特性、密度、黏度等因素，通常为以下形式：Cv=Q/√(SG*ΔP)其中，Cv是修正流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差，SG是液体的相对密度。
选择数据通常包括以下几个方面：1.流量范围根据实际工艺要求和流体特性，确定调节阀的流量范围。
包括最小流量、额定流量和最大流量。
2.压差范围根据实际工艺情况和管路布局，确定调节阀的压差范围。
包括最小压差、额定压差和最大压差。
3.流体特性根据液体的物理、化学特性，选择适合的调节阀型号。
包括液体的温度、压力、粘度、相对密度等参数。
4.调节特性根据实际工艺要求，选择适合的调节阀调节特性。
常见的调节特性有线性、等百分比、快开、快关等。
5.阀门材质根据液体的化学性质，选择适合的阀门材质。
常见的阀门材质有铸钢、不锈钢、铸铁、黄铜等。
∙调节阀计算与选型指导（一）∙2010-12-09 来源：互联网作者:未知点击数：588∙热门关键词：行业资讯【全球调节阀网】人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”；把控制器称之为“大脑”；把执行器称之为“手脚”。
自动控制系统一切先进的控制理论、巧秒的控制思想、复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。
调节阀是生产过程自动化控制系统中最常见的一种执行器，一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。
调节阀直接与流体接触控制流体的压力或流量。
正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力；正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程；对于自动控制系统的稳定性、经济合理性起着十分重要的作用。
如果计算错误，选择不当，将直接影响控制系统的性能，甚至无法实现自动控制。
控制系统中因为调节阀选取不当，使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。
因此，在自动控制系统的设计过程中，调节阀的设计选型计算是必须认真考虑、将设计的重要环节。
正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀，必须掌握流体力学的基本理论。
充分了解各种类型阀的结构型式及其特性，深入了解控制对象和控制系统组成的特征。
选取调节阀的重点是阀径选择，而阀径选择在于流通能力的计算。
流通能力计算公式已经比较成熟，而且可借助于计算机，然而各种参数的选取很有学问，最后的拍板定案更需要深思熟虑。
二、调节阀的结构型式及其选择常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。
随着生产技术的发展，调节阀结构型式越来越多，以适应不同工艺流程，不同工艺介质的特殊要求。
按照调节阀结构型式的不同，逐步发展产生了单座调节阀、双座调节阀、角型阀、套筒调节阀（笼型阀）、三通分流阀、三通合流阀、隔膜调节阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀（凸轮绕曲阀）、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。
如何选择调节阀的结构型式？主要是根据工艺参数（温度、压力、流量），介质性质（粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况），以及调节系统的要求（可调比、噪音、泄漏量）综合考虑来确定。
调节阀流量特性介绍1. 流量特性调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。
其数学表达式为式中：Qmax-- 调节阀全开时流量L---- 调节阀某一开度的行程Lmax-- 调节阀全开时行程调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。
理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1)流量特性性质特点直线调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系，即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数①小开度时，流量变化大，而大开度时流量变化小②小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡，大负荷时调节迟缓而不及时③适应能力较差等百分比单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的②在全行程范围内工作都较平稳，尤其在大开度时，放大倍数也大。
工作更为灵敏有效③ 应用广泛，适应性强抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，使用上常以等百分比特性代之①特性介于直线特性与等百分比特性之间②调节性能较理想但阀瓣加工较困难快开在阀行程较小时，流量就有比较大的增加，很快达最大①在小开度时流量已很大，随着行程的增大，流量很快达到最大②一般用于双位调节和程序控制在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。
一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。
另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。
因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。
称为工作流量特性[1]。
具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。
（1）串联管道时的工作流量特性调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。
调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。
调节阀选型指南之—弹簧范围的选择一、“标准弹簧范围”的错误说法应予纠正弹簧是气动调节阀的主要零件。
弹簧范围是指一台调节阀在静态启动时的膜室压力到走完全行程时的膜室压力，字母用Pr表示。
如Pr为20～100KPa，表示这台调节阀静态启动时膜室压力是20KPa，关闭时的膜室压力是100KPa。
常用的弹簧范围有20～100KPa、20～60KPa、60～100KPa、60～180KPa、40～200KPa…由于气动仪表的标准信号是20～100KPa，因此传统的调节阀理论把与气动仪表标准信号一致的弹簧范围（20～100KPa）定义成标准弹簧范围。
调节阀厂家按20～100KPa作为标准来出厂，这是十分错误的。
为了保证调节阀正常关闭和启动，就必须用执行机构的输出力克服压差对阀芯产生的不平衡力，我们知道对气闭阀膜室信号压力首先保证阀的关闭到位，然后再继续增加的这部分力，才把阀芯压紧在阀座上克服压差把阀芯顶开。
我们又知道，不带定位器调节阀的最大信号压力是100KPa，它所对应的20～100KPa的弹簧范围只能保证阀芯走到位，再也没有一个克服压差的力量，阀门工作时必然关不严造成内漏。
为此，就必须调整或改变弹簧范围，但是，把它说成“标准弹簧范围”就出问题了，因为是标准就不能改动。
如果我们坚持标准，按“标准弹簧范围”来调整，那么，它又怎么能投用呢?在现实中，却有许多使用厂家和安装公司；都坚持按“标准弹簧范围”20～100KPa来调整和验收调节阀，又确实发生阀门关不严的问题。
错误的根源就在此。
正确的提法应该是“设计弹簧范围”，是我们设计生产弹簧的零件参数。
工作时根据气开气闭还要作出相应的调整，我们称为工作弹簧范围。
仍以上述为例，设计弹范围20～100KPa，对气闭阀我们可以将工作弹簧范围调到10～90KPa，这样就有10KPa，作用在膜室的有效面积Ae 上；又如气开阀，有气打开，无气时阀关闭，此时克服压差靠的是弹簧的预紧力。
电动调节阀技术要求1.控制精度要求高：电动调节阀是通过电动执行器控制阀门的开关和调节，因此需要保证电动执行器能够对阀门进行准确的控制。
控制精度是指电动调节阀在给定参数变化时，输出的流量、压力或温度能够与设定值保持一致的能力。
通常控制精度要求在正负2%以内，高于此要求的电动调节阀将更具可靠性。
2.响应速度要求快：电动调节阀需要对输入的信号快速做出反应，调整阀门的开度。
因此，电动执行器的响应速度成为电动调节阀的重要指标之一、响应速度越快，就能更快地调整阀门的开度，实现更及时的控制。
3.阀门耐磨性要好：由于电动调节阀需要频繁的开关和调节操作，阀芯和阀座接触面积大，容易出现磨损。
因此，电动调节阀的阀芯和阀座材料需要具有良好的耐磨性能，以确保长时间运行下的可靠性。
4.具备良好的密封性：电动调节阀作为流体控制设备，需要具备良好的密封性能，以避免压力泄漏和流体泄漏。
电动调节阀的密封性能取决于阀芯和阀座的配合精度，以及密封材料的选用。
5.耐高压和耐腐蚀性能要好：电动调节阀通常用于工业领域，需要考虑到不同工况下压力和介质对阀门的影响。
因此，电动调节阀需要具备较高的耐压性能，以及能够抵御腐蚀介质对阀门材料的腐蚀。
6.具备稳定的动态特性：电动调节阀在工业自动化控制系统中常常需要与其他设备协同工作，如传感器、控制器等。
为了确保系统的稳定性，电动调节阀需要具备良好的动态特性，能够对输入信号快速做出反应，并且能够保持稳定的运行。
7.安全可靠的运行：电动调节阀作为工业控制设备，需要保证其安全可靠的运行。
因此，电动调节阀需要具备过载保护、自锁功能等安全保护措施，以及智能故障诊断和远程监控功能，以提高设备的可靠性和安全性。
总之，电动调节阀的技术要求是多方面的，包括控制精度、响应速度、阀门耐磨性、密封性、耐高压和耐腐蚀性能、稳定的动态特性以及安全可靠的运行等。
只有满足这些技术要求，电动调节阀才能在工业自动化控制系统中发挥良好的作用。
调节阀类型及选型调节阀又名控制阀，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。
调节阀一般由执行机构和阀门组成。
如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种，即以压缩空气为动力源的气动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质（如油等）压力为动力的电液动调节阀，另外，按其功能和特性分，还有水力控制阀、电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。
调节阀的阀体类型选择调节阀的阀体种类很多，常用的阀体种类有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等。
在具体选择时，可做如下考虑:（1）阀芯形状结构主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。
（2）耐磨损性当流体介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时，阀的内部材料要坚硬。
（3）耐腐蚀性由于介质具有腐蚀性，尽量选择结构简单阀门。
（4）介质的温度、压力当介质的温度、压力高且变化大时，应选用阀芯和阀座的材料受温度、压力变化小的阀门。
（5）防止闪蒸和空化闪蒸和空化只产生在液体介质。
在实际生产过程中，闪蒸和空化会形成振动和噪声，缩短阀门的使用寿命，因此在选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。
调节阀执行机构的选择为了使调节阀正常工作，配用的执行机构要能产生足够的输出力来保证高度密封和阀门的开启。
对于双作用的气动、液动、电动执行机构，一般都没有复位弹簧。
作用力的大小与它的运行方向无关，因此，选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力和电机的转动力矩。
对于单作用的气动执行机构，输出力与阀门的开度有关，调节阀上的出现的力也将影响运动特性，因此要求在整个调节阀的开度范围建立力平衡。
执行机构类型的确定对执行机构输出力确定后，根据工艺使用环境要求，选择相应的执行机构。
对于现场有防爆要求时，应选用气动执行机构。
从节能方面考虑，应尽量选用电动执行机构。
若调节精度高，可选择液动执行机构。
如发电厂透明机的速度调节、炼油厂的催化装置反应器的温度调节控制等。
调节阀的特性及选择调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备，分为两通调节阀和三通调节阀两种。
调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀，或者和气动执行机构组成气动调节阀。
电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触，具有调节、切断和分配流体的作用，因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。
本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择，暂不涉及三通调节阀。
1．调节阀工作原理从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。
对不可压缩的流体，由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为()()21221242P P D P P AQ -=-=ρζπρζ式中：Ｑ——流体流经阀的流量，m 3/s ；Ｐ1、Ｐ2——进口端和出口端的压力，MPa ；Ａ——阀所连接管道的截面面积，m 2； Ｄ——阀的公称通径，mm ；ρ——流体的密度，kg/m 3； ζ——阀的阻力系数。
可见当A 一定，(P 1-P 2)不变时，则流量仅随阻力系数变化。
阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关，也与流体的性质和流动状态有关。
调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的，即改变阀门开度，也就改变了阻力系数，从而达到调节流量的目的。
阀开得越大，ζ将越小，则通过的流量将越大。
2．调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系，即⎪⎭⎫⎝⎛=L l f Q Q max 式中：Q/Q max ——相对流量，即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比； l/L ——相对开度，即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。
一般说来，改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积，便可控制流量。
但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会引起阀前后压差的变化，从而使流量也发生变化。
为了便于分析，先假定阀前后压差固定，然后再引申到实际情况。
因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。
2.1 调节阀的理想流量特性调节阀在阀前后压差不变的情况下的流量特性为调节阀的理想流量特性。
调节阀的理想流量特性仅由阀芯的形状所决定，典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比(或称对数)流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性，如图5－6所示。
(1)直线流量特性直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位行程变化所引起的流量变化是常数。
由此可见，直线流量特性调节阀在行程变化相同的条件下所引起的相对流量变化也相同，但相对流量变化的相对值不同。
即流量小时，相对流量变化的相对值大；而流量大时，相对流量变化的相对值小。
也就是说，阀在小开度时控制作用太强，不易控制，易使系统产生振荡；而在大开度时，控制作用太弱，不够灵敏，控制难于及时。
(2)等百分比(对数)流量特性等百分比流量特性是指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系，即该点单位相对行程变化的百分数与相对流量变化的百分数相等，故称为等百分比流量特性。
等百分比流量特性的相对开度与相对流量成对数关系，故又称之为对数流量特性。
这种调节阀的放大系数是随行程的增大而递增，即在开度小时，相对流量变化小，工作缓和平稳，易于控制；而开度大时，相对流量变化大，工作灵敏度高，这样有利于控制系统的工作稳定。
(3)抛物线流量特性抛物线流量特性的调节阀的相对流量与相对开度的二次方成比例关系。
(4)快开流量特性调节阀在开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，故称为快开流量特性。
快开流量特性的阀芯是平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。
2.2 工作流量特性在实际使用时，调节阀总是与具有阻力的表冷器、换热器、管道等相连接，即使能保持供、回水压差不变，也不能始终保持调节阀前后的压差恒定。
因此，虽然在同一相对开度下，通过调节阀的实际流量将与理想特性时所对应的流量不同。
所谓调节阀的工作流量特性就是指调节阀在前后压差随负荷变化的工作条件下，它的相对流量与相对开度之间的关系。
(1)串联管道时调节阀的工作流量特性直通调节阀与管道和设备串联的系统及其压差变化情况如图5－7所示。
调节阀安装在串联管道系统中，串联管道系统的阻力与通过管道的介质流量成平方关系。
当系统总压差为一定时，调节阀一旦动作，随着流量的增大，串联设备和管道的阻力亦增大，这就使调节阀上压差减小，结果引起流量特性的改变，理想流量特性就变为工作流量特性。
假设在无其他串联设备阻力的条件下，阀全开时的流量为Q max ，在有串联设备阻力的条件下，阀全开的流量为Q 100，两者关系可用下式表示：v P Q Q max 100=式中P v 为阀全开时，阀上的压差与系统总压差之比值，称为阀权度，也称为阀门能力或压差比，即PP P v ∆∆=1式中：ΔP 1——调节阀全开时阀上的压力降；ΔP ——包括调节阀在内的全部管路系统总的压力降。
显然，随着串联阻力的增大，P v 值减小，则Q 100会减小，这时阀的实际流量特性偏离理想流量特性也就愈严重。
以Q 100作参比值，不同P v 值下的工作流量特性如图5－8所示。
由图5－8可以看出，当P v =1时，理想流量特性与工作流量特性一致；随着P v 的值降低，Q 100逐渐减小，所以实际可调比R(R=Q max ／Q min )是调节阀所能控制的最大与最小畸变，也会逐渐减小；随着P v 值的减小，特性曲线发生畸变，直线特性阀趋于快开特性，而等百分比特性阀趋于直线特性阀，这就使得调节阀在小开度时控制不稳定，大开度时控制迟缓，会严重影响控制系统的调节质量。
因此，在实际使用时，对P v 值要加以限制，一般希望不低于0.3～0.5。
(2)并联管道时调节阀的工作流量特性调节阀一般都装有旁路，以便于手动操作和维护，当负荷提高或调节阀选小了时，可以打开一些旁路阀，此时调节阀的理想特性就改变为工作特性。
若以X 代表管道并联时调节阀全开流量1Q 与总管最大流量max Q 之比，即m axm ax1Q Q X =，可以得到压差为一定而X 值不同时的工作流量特性，如图5－9所示。
当X=1，即旁路阀关闭时，调节阀的工作特性同理想特性一致；随着X 的减小，系统的可调比将大大下降。
同时，在实际应用中总有串联管道阻力的影响，调节阀上压差还会随流量的增加而降低，使可调比更为下降。
一般认为X 值不应低于0.5，最好不低于0.8。
3．调节阀的可调比调节阀的可调比就是调节阀所能控制的最大流量与最小流量之比。
可调比也称可调范围，若以R 来表示，则m inm axQ Q R =要注意最小流量Q min 和泄漏量的含义不同。
最小流量是指可调流量的下限值，它一般为最大流量Q max 的2％-4％，而泄漏量是阀全关时泄漏的量，它仅为最大流量的0.1％-0.01％。
3.1 理想可调比当调节阀上压差一定时，可调比称为理想可调比，即minmaxmin max C C Q Q R ==也就是说，理想可调比等于最大流量系数与最小流量系数之比，它反映了调节阀调节能力的大小，是由结构设计所决定的。
一般总是希望可调比大一些为好，但由于阀芯结构设计及加工方面的限制，流量系数C min 不能太小，因此，理想可调比一般均小于50，我国规定在设计中理想可调比统一取30。
3.2 实际可调比调节阀在实际工作时不是与管路系统串联就是与旁路阀并联，随管路系统的阻力变化或旁路阀开启程度的不同，调节阀的可调比也会产生相应的变化，这时的可调比就称为实际可调比。
(1)串联管道时的可调比如图5－7所示的串联管道，由于流量的增加，管道的阻力损失也增加。
若系统的总压差ΔP 不变，则分配到调节阀上的压差相应减小，这就使调节阀所能通过的最大流量减小， 所以，串联管道时调节阀实际可调比会降低。
若用R ′表示调节阀的实际可调比，则PP RP P RP C P C Q Q R ∆∆≈∆∆=∆∆=='min1max 1min 1max1minmin1max minmaxρρ式中 max 1P ∆——调节阀全关时阀前后的压差，约等于系统的总压差P ∆；min 1P ∆——调节阀全开时阀前后的压差。
由串联管道时调节阀的工作流量特性可知，PP ∆∆m in1=v P ，即阀权度。
则v P R R ='由上式可知，当v P 值越小，即串联管道的阻力损失越大时，实际可调比就越小。
(2)并联管道时的可调比在图3－13所示并联管道中，由于旁路流量的存在，相当于提高了调节阀的最小流量min Q 。
当打开与调节阀并联的旁路时，实际可调比为：2min 1maxQ Q Q R +='由m ax m ax 1Q Q X =， m in1m ax 1Q QR = 可得： max min 1Q RXQ =， max max 1max 2)1(Q X Q Q Q -=-= 因此XR R RQ Q Q R )1(2min 1max -+=+='从上式可知：当X 值越小，即旁路流量越大时，实际可调比就越小，由此可见旁路阀的开度对实际可调比的影响极大。
由于150~30>>=R ，因此2max max 1max max 11Q Q Q Q Q X R =-=-≈' 上式表明在并联管道中调节阀的实际可调比与调节阀本身的可调比近乎无关，由于调节阀的最小流量一般比旁路流量小得多，故其实际可调比实际上只是总管最大流量与旁路流量的比值。
综上所述，串联或并联管道都将使实际可调比下降，所以在选择调节阀和组成系统时不应使v P 值太小，并且要尽量避免打开并联管路的旁路阀，以保证调节阀有足够的可调比。
3.3 调节阀流通能力调节阀流通能力是衡量阀门流量控制的能力。
其定义为：当调节阀全开、阀两端压差为105Pa 、流体密度为ρ=1g ／cm 3时，每小时流经调节阀的流量数，以m 3／h 计。
从调节阀的流量方程式可知：()P A P P A Q ∆=-=ρζρζ2221式中 Q ——流体流量，m 3／h ；A ——调节阀接管截面积，cm 2；P 1——阀前压力，105Pa ＝10N/cm 2；P 2——阀后压力，105Pa ＝10N/cm 2；ΔP ——阀两端压差，105Pa ＝10N/cm 2；ρ——流体的密度，1g/cm 3＝10N -5·S 2/cm 4。
把采用的单位量纲代人上式后可得到：ρζρζρζPAP AP A Q ∆=∆⨯=∆=-09.51010225令ζAC 09.5=，则有： ρPCQ ∆=，C 称为调节阀的流通能力，又称为调节阀的流量系数。
由于P 1、P 2和ΔP 的单位是105Pa ，使用起来不方便，若改为Pa 作单位，而C 仍用上式计算，则有：ρPC Q ∆=316，即 ρPQ C ∆=316上式是ΔP 以Pa 为单位，ρ以g/cm 3作单位时计算C 值的基本公式。
