自力式流量调节阀选择指南

调节阀的选型0 引言调节阀是调节系统中非常重要的一个环节，在生产实践中控制系统的正常与否，常常涉及到调节阀的问题。

调节阀所反应出来的问题又多集中在调节阀的工作特性和结构参数上，如流通能力、公称通径、阀芯引程及流量特性等。

在这些参数中，流通能力更重要，它的大小直接反映调节阀的容量，它是设计选型中的主要参数。

因此，调节阀的选择主要从以下几个因素进行考虑。

1 选择原则(1)满足自控系统的要求；(2)满足经济性的要求。

2 调节阀流量系数Cv及口径的计算(1) 流量系数C v(流通能力)的定义为：调节阀前后的压差为1Kg/cm2，重度为1g/cm2流体，每小时通过阀门的体积流量(m3/h)。

调节阀流量系数C v的计算方法很多，也比较繁琐，以下列出几种主要流通介质的C v值的计算方法。

表1 液体阻塞流：当阀前压力P1保持一定而阀后压力P2逐渐降低时，流经调节阀的流体流量会增加到一个极限值，这时即使P2再继续降低，流量也不会再增加，此极限流量即为阻塞流。

显然，形成阻塞流之后，相当于流量已达到饱和状态(临界状态)，这时流经调节阀的流量不再随调节阀前后的压差△P的增加而增加。

因此，流体在阀内是否形成阻塞流，调节阀C值的计算公式将不一样。

判断是否是属于阻塞流的情况，就可以决定取用相应的C值计算公式。

(表2)情况相同。

表2 气体和蒸汽上表2中：C v—调节阀流量系数C f—临界流量系数G f—流体流动温度下的比重(水G f=1,15℃；空气G f=288G/T)G—气体比重(空气G=1.0)P1—调节阀进口压力，0.1MPa(绝对)P2—调节阀出口压力，0.1MPa(绝对)P v—液体流动温度下的饱和蒸汽压力，0.1MPa(绝对)P c—热力学临界压力，0.1MPa(绝对)Δp—压降，100kPa(ΔP=P1- P2)Δp s—口径计算用最大压降，0.1MPaΔp s=P1-(0.96- 0.28P v/P c)P v若P v<0.5P1,ΔP s=P1- P vq—液体流量，m3/hQ—气体流量，标准m3/h(15℃，绝对压力为101.3kPa时)T—绝对温度，K(K=273+℃)T sh—蒸汽过热温度，℃(饱和蒸汽T sh=0)W—流量，t/h(2) 阀口径的计算，根据生产能力、设备负荷、以被控介质的工况决定流通能力计算所需的数据，求得最大、最小流量时的C v max和C v min。

自力式调节阀的选型及应用摘要：在我们厂炼油的生产运行过程中，为了保证回路压力控制的稳定性，减少驱动能源的消耗，需要对回路压力进行精确的、无需外加驱动能源的自动调节，以降低工艺生产能耗，提高采收率。

关键词：自力式调节阀先导式节能选型引言本文首先介绍了现有自力式调压阀的基本原理、分类、特点及发展状况，对自力式调节阀作出了分类比较，并对自力式调节阀与控制阀的原理和特点进行了对比。

最后在对比分析各类型自力式调节阀原理和技术性能指标的基础上，总结了自力式调节阀的选型方法。

一、概述仪表控制系统是炼油工程中的关键环节之一，它是各种炼油工艺开发设施的大脑和安全卫士。

仪表控制系统一方面连续检测和控制各种工艺生产、公用设备的正常运行，另一方面又对各种意外事故进行实时监测，一旦出现意外问题，第一时间进行报警并经过系统逻辑自动地进行处理，以便将不安全的因素控制在最小的范围内，从而保障炼油装置的生产安全，确保人员设施的安全。

1.自力式调节阀的分类1.1按用途可分为减压阀（控制阀后压力）、背压/泄压阀（控制阀前压力）、压差控制阀（控制两个压力差）等。

1.2按工作方式分类可以分为直接作用式、先导式和外部加载式等。

二、自力式调节阀的应用1.自力式调节阀在压力容器中的应用自力式调节阀现已广泛应用于石化炼油的工艺流程中，下面就针对自力式调节阀在压力容器的稳压调节的应用进行分析。

1.1对蒸汽工况的应用绝大多数的加热工艺需要的是低压蒸汽，原因在于低压蒸汽含有更多的潜热，这就意味着只需要少量的蒸汽就可以得到所需的热量，这就要用到减压调节作用的自力式调节阀。

根据具体工况，可以进行单级减压也可以进行多级减压。

（2）工艺生产流程自力式调节阀也可用于生产过程中的控制，和储存工艺的控制。

2.自力式调节阀在大型常压储罐中的应用2.1 大型常压储罐的介绍在常压储罐的工艺中，氮封是一种常用的密封工艺。

氮封系统就是指一种利用惰性气体密封，使储存物体与外界空气隔绝的一种工艺。

自力式压力调节阀的选择及应用1 自力式压力调节阀分类及工作原理1.1 自力式压力调节阀分类按阀后、阀前控制分为两类：自力式阀后（减压）控制阀；自力式阀前（泄压）控制阀。

按是否带指挥器分为两大类：直接作用型自力式压力调节阀；指挥器操作型自力式压力调节阀。

1.2 自力式压力调节阀工作原理如图1所示，自力式阀前压力调节阀，其阀芯初始位置在关闭状态。

阀前压力经阀芯、阀座节流后，变为阀后压力，同时经过取压管输入至上膜室内作用在膜片上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，从而控制阀前压力。

当增加时，作用于膜片上的力也随之增加。

此时膜片上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯向离开阀座的方向移动，这时阀芯与阀座之间的流通面积变大，流阻变小，向阀后泄压，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使降为设定值。

同理，降低时，动作方向与上述相反，这就是阀前压力调节的工作原理。

2 自力式压力调节阀流量系数的计算流量系数（流通能力），是调节阀的重要参数。

它反映流体通过调节阀的能力，亦即反映调节阀的容量。

根据计算出的流量系数值的大小，选择阀的额定流量系数，就可以确定调节阀的公称通径。

如果选择的额定流量系数过大，就会使调节阀经常工作在小开度的情况下，影响控制质量，引起振荡和噪音，缩短阀的使用寿命。

相反，如果选择的额定流量系数过小，则会使调节阀的开度过大，阀门超负荷运行，不能满足流量要求，容易出现事故，造成不必要的浪费。

为了合理选择调节阀的尺寸，必须正确计算调节阀的流量系数值。

调节阀的额定流量系数定义：在规定条件下，即阀的两端压差为100kPa，流体密度为时，额定行程时流经调节阀的流量是以立方米每小时或吨每小时计的流量数。

2.1 液体的值计算1）非阻塞流判别式流量系数计算公式（1）式中：；为压力恢复系数；为液体临界压力比系数；为阀入口温度下介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa；为热力学临界压力（绝对压力），kPa；为液体流量，；为液体密度，；为阀前压力（绝对压力），kPa；为阀后压力（绝对压力），kPa。

价值工程———————————————————————作者简介:姜纪财(1967-),男,浙江杭州人,研究方向为自力式调节阀的应用与探讨。

0引言自力式调节阀又称自力式控制阀,通过将管道阀体内流体介质的压力、流量等属性作为驱动阀门的动力源,完成自动控制阀门操作。

自力式调节阀主要用来平衡稳定阀体前后压力、温度、流量,相比于外接动力电源的调节阀,重点是控制介质稳定平衡而不是调节。

自力式调节阀由于结构简单,操作简易,维护检修作业量较少,尤其是不需要辅助外置电源的特点,被广泛应用于石油、供暖、供气等没有供电且又需要进行控制的场所。

1自力式调节阀分类自力式调节阀按照执行机构分为活塞式和薄膜式;根据阀座的形式,可以划分为三种类型,即是单、双、套筒式;根据控制参数分类能将其分为四类:一是控制管网中某分支流量;二是控制某部分压差;三是控制接交换设备的出口温度;四是控制供暖系统的温度。

按照作用方式可以分直接作用方式和间接作用方式,直接作用式调节阀通过弹簧弹力与反馈信号平衡的原理完成调节阀的自动调节;间接作用式调节阀则新增了一个先导阀装置,该装置通过将放大后的反馈信号作用于执行机构,由执行机构驱动主阀阀杆,由阀杆带动阀芯,从而达到调整阀门开合程度的目的,进而实现平衡调整管道参数的作用;从用途分区进行分析,自力式调节阀门又可以划分为温度、压力与流量控制阀,压力调节阀的反馈信号是调节阀的前端或后端压力,当压力信号通过信号管传入执行机构完成开关调节操作。

如果是流量调节阀,一般在阀门出口设置一个阻力装置,通常阻力装置为一个孔板,孔板两端的压差信号经过采集后传入到执行机构,然后由执行机构完成流量调节。

温度调节阀则是在阀门出口设置温度传感装置或者温包,通过温度传感器内介质热胀冷缩的变化来驱动执行机构。

具体分类见表1。

2自力式调节阀工作原理及特点2.1自力式调节阀的工作原理2.1.1自力式压力调节阀工作原理自力式压力调节阀按照取压点位置可分为阀前与阀后两类,结合生产需要,需要调节阀前压力恒定的则将取压点设置在阀前,设置在阀后的则是为了调节阀后压力恒定。

建议收藏——调节阀选型方法总结自动控制系统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。

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，使得自动控制系统产生震荡甚至不能正常运行。

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的重要环节。

1调节阀结构形式的选择常用的调节阀结构形式有直通单座阀、直通双座阀、套筒阀、偏心旋转阀、蝶阀、全功能超轻型调节阀、球阀，应当根据不同的使用情况，结合不同结构形式阀门各自的特点，从调节性能、适用温度、适用口径、耐压、适用介质条件、切断差压、泄流量、压力损失、重量、外观、成本等方面对调节阀的结构形式进行选择。

对调节阀进行结构的选择时，要根据相应的管路及介质条件，按照如下优选顺序进行选择①全功能超轻型调节阀→②蝶阀→③套筒阀→④单座阀→⑤双座阀→⑥偏心旋转阀→⑦球阀，只有当前一优选级别的阀门再某一方面不合适时，才考虑选择下一级类型的阀门。

注：关于调节阀的调节特性的评定调节阀的流量调节性能一般通过流量特性、可调比、小开度工作性能、Kv值和动作速度进行综合评价。

调节性能以其流量特性曲线进行衡定，一般认为等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好，最利于流量压力调节。

而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，快开特性为最不利于流量调节的流量特性。

因此在选用调节阀时，一般希望调节阀流量特性曲线为等百分比型。

可调比反映了调节阀的可调节流量范围，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，以R来表示，即R=Qmax/Qmin，Qmax为调节阀的最大可控流量，Qmin为调节阀的最小可控流量。

一般认为R的值越大，则调节阀的可调节范围越。

教你九招准确选择调节阀1、阀型的选择：（1）确定公称压力，不是用PMAX去套PN，而是由温度、压力、材质三个条件从表中找出相应的PN并满足于所选阀之PN值。

（2）确定的阀型，其泄漏量满足工艺要求。

（3）确定的阀型，其工作压差应小于阀的允许压差，如不行，则须从特殊角度考虑或另选它阀。

（4）介质的温度在阀的工作温度范围内，环境温度符合要求。

（5）根据介质的不干净情况考虑阀的防堵问题。

（6）根据介质的化学性能考虑阀的耐腐蚀问题。

（7）根据压差和含硬物介质，考虑阀的冲蚀及耐磨损问题。

（8）综合经济效果考虑的性能、价格比。

需考虑三个问题：A、结构简单（越简单可靠性越高）、维护方便、备件有来源；B、使用寿命；C、价格。

（9）优选秩序。

蝶阀－单座阀－双座阀－套筒阀－角形阀－三通阀－球阀－偏心旋转阀－隔膜阀。

2、执行机构的选择：（1）最简单的是气动薄膜式，其次是活塞式，最后是电动式。

（2）电动执行机构主要优点是驱动源（电源）方便，但价格高，可靠性、防水防爆不如气动执行机构，所以应优先选用气动式。

（3）老电动执行机构笨重，我们已有电子式精小型高可靠性的电动执行机构提供（价格相应高）。

（4）老的ZMA、ZMB薄膜执行机构可以淘汰，由多弹簧轻型执行机构代之（性能提高，重量、高度下降约30％）。

（5）活塞执行机构品种规格较多，老的、又大又笨的建议不再选用，而选用轻的新的结构。

3、材料的选择：（1）阀体耐压等级、使用温度和耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道的要求，并应优先选用制造厂定型产品。

（2）水蒸汽或含水较多的湿气体和易燃易爆介质，不宜选用铸铁阀。

（3）环境温度低于－20℃时（尤其是北方），不宜选用铸铁阀。

（4）对汽蚀、冲蚀较为严重的介质温度与压差构成的直角坐标中，其温度为30 0℃，压差为1.5MPA两点连线以外的区域时，对节流密封面应选用耐磨材料，如钴基合金或表面堆焊司特莱合金等。

（5）对强腐蚀性介质，选用耐蚀合金必须根据介质的种类、浓度、温度、压力的不同，选择合适的耐腐蚀材料。