氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析

調(diào)節(jié)閥是世界上現(xiàn)代制造業(yè)里非常重要的流體控制元件——合理、正確的選型將為工業(yè)控制系統(tǒng)提高效率、保證生產(chǎn)安全、節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)節(jié)閥直接控制著工藝介質(zhì)，有些介質(zhì)成分比較復(fù)雜，尤其是高溫、高壓、易燃、易爆等特殊情況，若選擇不當(dāng)，往往給生產(chǎn)控制帶來(lái)困難，以致調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，甚至造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。在此僅以蒸汽系統(tǒng)上調(diào)節(jié)閥應(yīng)用為例，來(lái)探討調(diào)節(jié)閥的選型。下面根據(jù)自己的工作經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合相關(guān)資料，對(duì)蒸汽系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥選型過(guò)程中應(yīng)該注意的幾個(gè)方面予以闡述。
蒸汽氣動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥按照現(xiàn)場(chǎng)工況及具體使用要求不同，需先提供詳細(xì)的工況參數(shù)進(jìn)行選型；選型時(shí)需提供的具體參數(shù)有：介質(zhì)管道實(shí)際壓力，壓差，溫度，管道每小時(shí)最大使用量及正常使用量、最小使用流量；要求達(dá)到的功能：如與現(xiàn)場(chǎng)儀表配套控制壓力、溫度、流量等選配不同的附件如：定位器、空氣過(guò)濾減壓閥、手輪機(jī)構(gòu)（頂裝或側(cè)裝）、限位開(kāi)關(guān)、電磁閥、閥位傳送器、氣動(dòng)加速器、保位閥等。

      蒸汽管道因其管道壓力波動(dòng)大，流量使用不穩(wěn)定等特性，選型有如下多種結(jié)構(gòu)：
      小口徑單座調(diào)節(jié)閥：管徑DN15/DN20/DN25
      可用于控制不同壓力和溫度的流體，閥芯采用上導(dǎo)向結(jié)構(gòu),閥結(jié)構(gòu)緊湊,有呈S流線型的通道,使其壓降損失小,流量大,可調(diào)范圍廣,流量特性精度高,符合IEC534-2標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)節(jié)閥的泄漏量符合ANSI B16.104標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)節(jié)閥配用多彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，輸出力大。產(chǎn)品符合GB/T4213-92。
頂導(dǎo)向型單座調(diào)節(jié)閥：管徑DN40/DN50/DN65/DN80/DN100/DN125/DN150/DN200
      是一種頂導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，閥體通道呈S流線型，壓降損失小,流量大,可調(diào)范圍廣,流量特性曲線精度高，閥芯導(dǎo)向面積大，抗震性好。調(diào)節(jié)閥配用多彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，輸出力大?？捎糜诳刂撇煌瑝毫蜏囟鹊牧黧w。
 小口徑套筒單座調(diào)節(jié)閥：管徑DN15/DN20/DN25
     適用于液體壓差較高場(chǎng)合。堅(jiān)固的閥芯和套筒可防止液體發(fā)生閃蒸和空化。閥結(jié)構(gòu)緊湊,有呈S流線型的通道,使其壓降損失小,流量大,可調(diào)范圍廣。調(diào)節(jié)閥配用多彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，輸出力大。

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析 壓力平衡式套筒調(diào)節(jié)閥：管徑DN40/DN50/DN65/DN80/DN100/DN125/DN150/DN200/DN250/DN300
     帶活塞環(huán)的壓力平衡式套筒調(diào)節(jié)閥，專為重負(fù)荷工況而設(shè)計(jì)，閥體結(jié)構(gòu)緊湊，流體通道呈S流線型，在閥芯與套筒之間包含兩個(gè)密封圈，以減少泄漏量，其優(yōu)點(diǎn)是壓降損失小，流量大，可調(diào)節(jié)范圍廣，流量特性精度高。調(diào)節(jié)閥配用多彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，輸出力大的特點(diǎn)，適用于要求動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好，噪音低，泄漏等級(jí)低的流體控制場(chǎng)合。低噪音籠式調(diào)節(jié)閥：管徑DN40/DN50/DN65/DN80/DN100/DN125/DN150/DN200
選擇合適的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析如何選擇調(diào)節(jié)閥的型式
首先介紹一下調(diào)節(jié)閥的分類，調(diào)節(jié)閥也被稱為調(diào)節(jié)閥。按驅(qū)動(dòng)方式分可分為自力式和驅(qū)動(dòng)式調(diào)節(jié)閥。按結(jié)構(gòu)形式區(qū)分可以分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥。當(dāng)然還有許多種別的分類方法。這些調(diào)節(jié)閥分別有各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合。如調(diào)節(jié)閥前后壓差較小，要求泄漏量較小，一般可選用單座閥;調(diào)節(jié)低壓差、大流量的氣體，可選用蝶閥;調(diào)節(jié)強(qiáng)腐蝕性流體，可選用隔膜閥;既要求調(diào)節(jié)又要求切斷時(shí)，可選用偏心旋轉(zhuǎn)閥;噪音較大時(shí)可選用套筒閥。這里由于我們只討論蒸汽系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥選型。所以我們一般選用單閥座套筒型氣動(dòng)或者電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析如何選擇調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)
根據(jù)介質(zhì)的工作壓力、溫度、腐蝕性、氣蝕沖刷是否嚴(yán)重等選材。一般應(yīng)選鑄鋼;使用要求不高時(shí)(120?℃、1.6?MPa以下)也可選用鑄鐵;高溫高壓(22~32?MPa)場(chǎng)合應(yīng)選用鍛造合金鋼;不銹鋼可用于腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)。

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析選擇合適的流量特性
調(diào)節(jié)閥的流量特性是介質(zhì)流過(guò)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移(調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開(kāi)度)間的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座的流通截面，便可控制流量。但實(shí)際上由于多種因素的影響，如在截流面積變化的同時(shí)，還發(fā)生閥前后壓差的變化，而壓差的變化又將引起流量的變化。在閥前后壓差保持不變時(shí)，調(diào)節(jié)閥的流量特性稱為理想流量特性;調(diào)節(jié)閥的流量特性有等百分比特性、線性特性、拋物線特性及快開(kāi)特性四種。下表是這四種的理想流量特性的對(duì)照表。就調(diào)節(jié)性能上講，以等百分比特性為，其調(diào)節(jié)穩(wěn)定，調(diào)節(jié)性能好。我們可以根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。但是，蒸汽系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥一般選擇線性和等百分比流量特性。

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析選擇合理的調(diào)節(jié)閥尺寸
當(dāng)我們選定了調(diào)節(jié)閥的類型和特性之后，就可進(jìn)一步?jīng)Q定它的尺寸。流通能力是確定調(diào)節(jié)閥口徑的重要依據(jù)，從工藝提供數(shù)據(jù)到算出流通能力，直到閥的口徑確定，需經(jīng)以下幾個(gè)步驟：

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析計(jì)算流量
根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)狀況來(lái)計(jì)算最大流量Qmax和最小流量Qmin。在計(jì)算Cv值時(shí)應(yīng)按最大流量來(lái)考慮，但是最大流量考慮過(guò)多的余量時(shí)，使調(diào)節(jié)閥口徑偏大;這不但造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，而且更不利的是使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度，可調(diào)比減小，調(diào)節(jié)性能變壞，嚴(yán)重時(shí)甚至引起振蕩，因而大大降低了閥的使用壽命。
在選擇最大流量時(shí)，應(yīng)根據(jù)對(duì)象負(fù)荷的變化及工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力來(lái)合理確定。對(duì)于調(diào)節(jié)質(zhì)量高的場(chǎng)合，更應(yīng)以現(xiàn)有的工藝條件來(lái)選擇最大流量，但也要注意不能片面強(qiáng)調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量，以致當(dāng)負(fù)荷變化以及當(dāng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過(guò)技改或擴(kuò)建，當(dāng)生產(chǎn)能力稍有提高，調(diào)節(jié)閥就不能適應(yīng)，即需更換。也就是說(shuō)，應(yīng)當(dāng)兼顧當(dāng)前與今后在一定的范圍內(nèi)擴(kuò)大生產(chǎn)能力這兩方面的因素，然后合理的確定最大計(jì)算流量。

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析閥前閥后壓差
要使調(diào)節(jié)閥能起到調(diào)節(jié)作用，就必須在閥前后有一定的壓差，閥上的壓差占整個(gè)系統(tǒng)壓差的比值越大，則調(diào)節(jié)流量特性的畸變就越小，調(diào)節(jié)性能就能得到保證，但是閥前后壓差越大，即閥上的壓力損失越大，所消耗的動(dòng)力越多。因此必須兼顧調(diào)節(jié)性能和動(dòng)力消耗，合理地計(jì)算壓差。調(diào)節(jié)閥的前后壓差ΔP主要是由其閥前壓力P1減去閥后壓力P2得到的。這里必須注意，在確定計(jì)算壓差時(shí)，要盡量避免氣蝕和噪音。減小和防止氣蝕，可以從以下幾個(gè)方面考慮：
從壓差來(lái)看，避免氣蝕的最根本方法，是使調(diào)節(jié)閥的使用壓差ΔP低于不產(chǎn)生氣蝕的最大壓差ΔPC。但要做到這一點(diǎn)比較困難。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)閥上壓差ΔP<1.5MPa時(shí)，即使產(chǎn)生氣蝕，但對(duì)材質(zhì)的損壞并不嚴(yán)重，不需要采取什么措施。如果ΔP較高，就要設(shè)法解決氣蝕問(wèn)題。如：增長(zhǎng)節(jié)流通道(把閥芯加長(zhǎng)、閥座加厚);在閥座密封面上部增設(shè)阻力;減小壓力恢復(fù)程度;削弱氣蝕;也可在閥前、后加裝限流孔板吸收一部分壓降。
從材料來(lái)看，一般來(lái)說(shuō)材料硬度越大強(qiáng)抗氣蝕能力越強(qiáng)，由于氣蝕往往發(fā)生在金屬表面，可在閥芯、閥座、閥桿等處噴鍍或堆焊一層硬質(zhì)金屬，這種方法叫表面硬化處理。采用的材料目前有司太萊合金、硬質(zhì)工具鋼、碳化鎢等，其中以Stelite NO12應(yīng)用最為廣泛。經(jīng)表面硬化處理后，以?shī)W氏體不銹鋼(SUS304、1Cr18Ni9Ti)為例，可提高耐氣蝕10倍以上。

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析流通能力Cv值的計(jì)算：
流通能力Cv是選擇調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)之一，飽和蒸汽的Cv值按下式計(jì)算:
⑴ 低于臨界流速，當(dāng) ΔP<0.81(P1/2)
Cv=Qmax/2.1√(Δp(p1+p2))
⑵ 臨界流速，當(dāng)ΔP>=0.81(P1/2)
Cv=Qmax/1.633(P1)
目前調(diào)節(jié)閥生產(chǎn)廠家都提供計(jì)算Cv值的軟件，這里我就不再詳述具體計(jì)算過(guò)程。根據(jù)計(jì)算出的流通能力Cv值大小查調(diào)節(jié)閥廠家的對(duì)照表表，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑。
調(diào)節(jié)閥開(kāi)度驗(yàn)算：
一般要求最大計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度在85%左右，最小計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度不小于10%。如果最大開(kāi)度過(guò)大，調(diào)節(jié)閥會(huì)產(chǎn)生過(guò)大振動(dòng)和噪音，調(diào)節(jié)精度不準(zhǔn)確。最小開(kāi)度，希望不小于10%，否則，閥芯閥座受流體沖蝕嚴(yán)重特性變壞，甚至失靈。
選擇足夠推力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)
如何選擇氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
一般應(yīng)優(yōu)先選用薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能滿足上述兩項(xiàng)要求時(shí)，應(yīng)選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)口徑大或壓差高時(shí)，可選用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)。有效面積越大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移和推力也越大，可按實(shí)際關(guān)斷壓力需求進(jìn)行選擇。
如何選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
選擇一臺(tái)合適的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)規(guī)格時(shí)必須考慮的主要因素就是力矩大小。大部分閥門廠商會(huì)將力矩參數(shù)提供給客戶。這樣就可以使用閥門廠商提供的配套數(shù)據(jù)表或選型軟件進(jìn)行選型。有時(shí)還需考慮閥門操作的速度和頻率。部分小規(guī)格的直流電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況確定選擇哪種控制種類。主要的有開(kāi)關(guān)控制和連續(xù)控制兩種，通常調(diào)節(jié)用途都需要連續(xù)控制類型。

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析選擇合適的輔助裝置
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輔助裝置有：
閥門定位器：包括電氣閥門定位器和氣動(dòng)閥門定位器，用于改善調(diào)節(jié)閥工作特性，實(shí)現(xiàn)正確定位。通常用于摩擦力大，需要精確定位的場(chǎng)合。
電磁閥：實(shí)現(xiàn)氣路的自動(dòng)切換。
手輪機(jī)構(gòu)：系統(tǒng)故障時(shí)，可切換進(jìn)行手動(dòng)操作。
空氣過(guò)濾減壓閥：作為氣源過(guò)濾、減壓之用。
密封填料的選擇
此外還需考慮調(diào)節(jié)閥的外泄問(wèn)題，注意密封填料的選擇。四氟填料，因?yàn)楣ぷ鳒囟仍?-40~235℃范圍內(nèi)。當(dāng)溫度變化較大時(shí)，其密封性能變會(huì)明顯下降，老化快，壽命短，柔性石墨填料可克服這些缺點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)。但石墨填料的回差大，最初使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。對(duì)這方面必須有所考慮。
閥門噪聲的預(yù)測(cè)
調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠家一般都有自己的噪聲預(yù)測(cè)方法，通常都是按照IEC 60534-8標(biāo)準(zhǔn)為計(jì)算依據(jù)，選型時(shí)必須考慮到環(huán)境對(duì)噪聲的限制，通常要求必須小于85?dB。

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析主要技術(shù)參數(shù)

三、氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析 執(zhí)行器技術(shù)參數(shù)

四、氣動(dòng)薄膜籠式調(diào)節(jié)閥 主要結(jié)構(gòu)圖

五、氣動(dòng)薄膜籠式調(diào)節(jié)閥 主要零件材料

六、氣動(dòng)薄膜籠式調(diào)節(jié)閥 主要性能指標(biāo)

七、氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析 外形圖

八、氣動(dòng)薄膜籠式調(diào)節(jié)閥 安裝連接尺寸

氣動(dòng)薄膜式蒸汽調(diào)節(jié)閥口徑流量計(jì)算分析結(jié)束語(yǔ)

調(diào)節(jié)閥選型實(shí)際中還會(huì)面臨許多其他問(wèn)題。這里僅僅以蒸汽系統(tǒng)作為例子粗淺介紹了調(diào)節(jié)閥的基本選型步驟和方法。實(shí)踐證明調(diào)節(jié)閥選型不僅僅是計(jì)算出Cv值后對(duì)照表格選擇閥體口徑這么簡(jiǎn)單，而是需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合多方面考慮。低噪音籠式調(diào)節(jié)閥主要為降低可壓縮流體（蒸汽、空氣、天然氣等）的噪音而設(shè)計(jì)的，為適應(yīng)氣體“節(jié)流"“擴(kuò)散與膨脹"，套筒上設(shè)有許多對(duì)稱小孔來(lái)降低壓降。流體通道呈S流線型，還設(shè)有一個(gè)改善套筒周圍流體平衡流動(dòng)的導(dǎo)流翼，由此調(diào)節(jié)閥壓降損失小，流量大，噪音低。閥芯采用壓力平衡式結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)閥通常配用多彈簧薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，輸出力大，適合在要求動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性好，低噪音，高可靠性的高溫、高壓、高壓差的工藝管線控制條件下使用。