变流量空调水系统的二通调节阀特性分析与选用

调节阀的选择及流量特性分析作者：刘宇来源：《科学与技术》2018年第13期摘要：调节阀是自动控制系统中常用的执行器，用来完成被控对象流量的调节。

正确地选择调节阀，是调节系统控制品质的保证。

就调节阀的组成分类、流量特性进行了详细描述，并给出调节阀的选择方法和应注意的问题。

关键词：调节阀；流量特性选择调节阀是自动控制系统中常用的执行器，是自动控制的终端主控元件，直接控制被测介质的输送量。

调节阀由执行机构和调节机构组成，接受调节器或计算机的控制信号，用来改变被控介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到过程控制的自动化。

在自动控制领域中，控制过程是否平稳直接取决于调节阀能否准确动作，使过程控制体现为物料能量和流量精确变化。

所以，要根据不同的需要选择不同的调节阀。

选择恰当的调节阀是管路设计的主要问题，也是保证调节系统安全和平稳运行的关键。

1选择调节阀性能1.1 工作原理根据流体力学可知，调节阀是一個局部阻力可以变化的节流元件。

对不可压缩流体，调节阀的流量可表示为Q= （1）式中Q-调节阀某一开度的流量，mm3/sP1-调节阀进口压力，MPaP2-调节阀出口压力，MPaA-节流截面积，mm2ξ-调节阀阻力系数ρ-流体密度，kg/mm3由式（1）可知，当A一定，ΔP=P1-P2也阻力系数ξ愈大，流量愈小。

而阻力系数ξ则与阀的结构和开度有关。

所以调节器输出信号控制阀门的开或关，可改变阀的阻力系数，从而改变被调介质的流量。

1.2 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 = （2）式中 Qmax———调节阀全开时流量，mm3/sL———调节阀某一开度的行程，mmLmax———调节阀全开时行程，mm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。

暖通空调系统两通调节阀的特性分析1 引言目前，暖通空调系统中，不仅用户要求能够自主调节室温，而且系统趋向变流量运行，但实际运行调节中出现了许多问题。

如有时通过调节阀门，很难准确地调节流量及末端设备散热量。

为此，需采用调节阀，本文对两通调节阀的调节特性进行分析。

2 两通调节阀的调节特性工作原理调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。

对于不可压缩流体，可根据能量守恒原理，导出调节阀的流量方程[1，2]：(1)或：p1-p2=Sq2(2)式中：q—流体流经调节阀的流量；A—流通面积：ξ—调节阀的阻力系数；p1，p2—调节阀进出口压力；ρ—流体密度；S—调节阀的阻力数。

对于同一种流体，流经调节阀的流量与调节阀的ξ有关，而ξ的变化是通过阀芯行程的改变来实现的。

也就是说改变阀门开度，也就改变了ξ，从而达到调节流量的目的。

开度越大，ξ越小，通过的流量越大。

两通调节阀的理论调节特性两通调节阀的理论调节特性(流量特性)是指在固定调节阀前后压差的情况下，流体流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系，即(3)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 max—相对开度，即调节阀某一开度下的行程与全开时行程之比。

两通调节阀的调节特性分为直线特性、等百分比特性、抛物线特性和快开特性。

但在暖通空调系统中，调节阀通常与管道、末端设备及附件串联在一起，组成末端环路(见图1)。

调节阀前后的压差不能保持恒定。

因此调节特性就会发生扭曲。

为了表示调节特性扭曲的程度，引入理论阀权度的概念，即调节阀全开时消耗的压力降△p min与调节阀关闭时消耗的压差之比。

△p min等于资用压头减去末端设备、管道及附件消耗的压力降。

当调节阀关闭时，流量为零，调节阀消耗压力降等于末端环路资用压头△p max。

理论阀权度β可用式(4)表示：(4)式中：△p min—资用压头减去末端设备、管道及附件消耗的压力降，MPa；△p max—末端环路资用压头，MPa；S v，S t，S p—调节阀全开时，控制阀、末端设备和附件、管路的阻力数。

调节阀流量特性及选择分析摘要：调节阀在稳定生产、优化控制等方面发挥着重要作用，是保证调节系统安全和平稳运行的关键。

本文主要通过对调节阀的流量特性进行分析，讨论调节阀的选型问题。

关键词：调节阀；流量特性；阀门特性；选型1 引言根据《火力发电厂热工控制设计技术规定 DL/T 5175-2003》7.1.3 条规定：对选用的控制阀的配置情况应按下列要求进行校核。

阀门开度:开度为85%‐90%时应满足运行的最大需要。

阀门差压：对泄漏量有严格要求时，宜取流量为零时的最大差压；对泄漏量无特殊要求时，宜取最小流量下的最大差压，其值应不大于该阀门的最大允许差压。

阀门特性:控制阀门的工作流量特性应满足工艺系统的控制要求；阀门配套的附件应能满足控制系统的接口要求。

正确的选择和使用调节阀，不仅直接关系到整个自动控制系统的控制质量，而且还将对生产秩序的稳定产生重要的影响。

自动控制系统不能正常投入运行有2/3 以上是由于调节阀的选型不当造成的，因此，如何正确选择合适的调节阀，应引起仪控技术人员的重视。

2 调节阀流量特性分析2.1工作原理根据流体力学可知,调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。

对不可压缩流体,调节阀的流量式中 p1——调节阀前压力；p2——调节阀后压力；A ——节流截面积；ξ——调节阀阻力系数；ρ——流体密度。

由式(1)可知,当A一定,Δp= p1-p2也恒定时,通过阀的流量Q随阻力系数ξ变化,即阻力系数ξ愈大,流量愈小。

而阻力系数ξ则与阀的结构和开度有关。

所以调节器输出信号控制阀门的开或关,可改变阀的阻力系数,从而改变被调介质的流量。

2.2调节阀的流动特性2.2.1调节阀理想流量特性调节阀理想流量特性是指给定压差下,阀门开度和通过阀门的流量之间的关系,对在自动控制中应用的调节阀而言,有三种基本的流量特性:快开、线形、等百分比。

开流量特性的阀门,较小的阀门开度可以达到很大的流量改变。

例如50%的开度可以达到阀门最大流量的65%至90%。

调节阀流量特性分析及其应用选择调节阀流量特性分析及应用选择1 概述在自动操纵系统中，调节阀是其常用的执行器。

操纵过程是否平稳取决于调节阀能否准确动作，使过程操纵表达为物料能量与流量的精确变化。

因此，要根据不一致的需要选择不一致的调节阀。

选择恰当的调节阀是管路设计的要紧问题，也是保证调节系统安全与平稳运行的关键。

2 调节阀的构成调节阀由执行机构与调节机构构成，同意调节器或者计算机的操纵信号，用来改变被控介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到过程操纵的自动化。

2.1 执行机构执行机构按照驱动形式分为气动、电动与液动3种。

气动执行机构具有结构简单，动作可靠，性能稳固，价格低，保护方便，防火防爆等优点，在许多操纵系统中获得了广泛地应用。

电动执行机构尽管不利于防火防爆，但其驱动电源方便可取，且信号传输速度快，便于远距离传输，体积小，动作可靠，维修方便，价格便宜。

液动执行器的推力最大，调节精度高，动作速度快，运行平稳，但由于设备体积大，工艺复杂，因此目前使用不多。

执行机构不论是何种类型，其输出力都是用于克服负荷的有效力（要紧是指不平衡力与不平衡力矩、摩擦力、密封力及重力等有关力的作用）。

因此，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克服各类阻力，保证高度密封与阀门的开启。

对执行机构输出力确定后。

应根据工艺使用环境要求，选择相应的执行机构。

比如，关于现场有防爆要求时，应选用气动执行机构，且接线盒为防爆型。

假如没有防爆要求，则气动或者电动执行机构都可选用，但从节能方面考虑，应尽量选用电动执行机构。

关于要求调节精度高，动作速度快与运行平稳的工况，应选用液动执行机构。

综合各类执行器的特点，自动操纵系统普遍使用电动执行机构。

如结构简单、体积小的ZAZ直行程类及ZAJ角行程类，3610L（R）型电子式及SKD型多转电动执行机构等。

各类执行机构尽管在结构上不完全相同，但基本结构都包含放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件、弹性联轴器与位置反馈等部件（图1）。

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动态流量平衡电动二通阀说明书
产品概述
本系列产品主要用于解决暖通空调系统中的水力失调问题，是集动态平衡和电动二通于一体的产品，特点是抗干扰能力强，控制精度高，在系统负荷波动较大的变流量系统中优势明显。

产品原理 ● 通过动态平衡功能动态平衡系统的阻力，保证设备输送介质流量在一定压差范围内不受系统压力波动影响，保持恒定。

●
根据设备的输入信号对电热式开关驱动器进行动作，实现阀的开关功能。

阀体技术参数
※流量按客户需求定制
驱动器技术参数：
安装尺寸
安装注意事项
1．注意驱动器参数，根据形式、工作电压等要求进行选择。

2．产品出厂前已经进行整机测试，应尽量避免现场拆卸及损坏驱动器。

3．预留空间以方便维护调试。

4．安装时应注意保证水流方向与阀体上箭头所指方向一致。

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。

空调系统中的几种阀门二通阀二通阀，流体控制部件术语，是具有两个管路的控制阀。

但是具有两个管路的阀门不一定是二通阀，二通阀的基本特征就是:双向通断!当两个管路只能实现一个方向的传导时，称为单向阀。

二通阀分为常开与常闭两种:1.常开二通阀平时阀门畅通，相当于一节管路，能够实现无阻碍传导流体，但是当变更阀门状态时，就会关闭，截断流体传导。

2.常闭二通阀平时阀门关闭，能够截断流体传导，当变更阀门状态时，能够实现流体的畅通。

控制形式分类:1.手动二通阀，这种阀的操作需人工手动操作，成本较低，大多应用于日常生活中，也可应用在不频繁开关的场合。

2.二通电磁阀，这种阀门相当于以电磁代替人力实现阀的通断，适合应用在自动化生产中，成本相对提高。

3.气动、液压二通阀，这种阀与电磁阀都属于自动化水平较高的阀门，它优点在于能够实现较大压力流体的控制，力量较足，但成本比电磁阀更高。

比例积分阀比例积分阀属于电动阀, 比例阀的执行器与控制器配合可以控制阀门的开度并控制冷冻水流量.以达到室内温控目的.特点:使用于空调制冷、采暖控制高温耐侯外壳，铝支架、铸铜阀体、磁性离合器确保电机在堵转时不损坏，梯级轻巧，采用标准螺纹连接，口径DN15~50mm采用特例密封形式，保证填料函密封可靠基本参数:泄漏量:软密封无泄漏流量特性:等百分比，直线(三通阀)介质:水、蒸汽、乙二醇介质温度:普通性-10度~120 度散热型 -20度~200度最大容许压差:公称通径DN(mm)15，20，25，32，40，50额定流量系数KV:1.0，1.6，2.5，4.0，6.3，10，16，25，40平衡阀平衡阀是一种特殊功能的阀门，阀门本身无特殊之处，只在于使用功能和场所有区别。

在某些行业中，由于介质(各类可流动的物质)在管道或容器的各个部分存在较大的压力差或流量差，为减小或平衡该差值，在相应的管道或容器之间安设阀门，用以调节两侧压力的相对平衡，或通过分流的方法达到流量的平衡，该阀门就叫平衡阀。