上海滬工閥門(mén)廠（集團(tuán)）有限公司

摘要：企業(yè)的能源計(jì)量已成為節(jié)能減排的重要方式，而流量調(diào)節(jié)閥作為流量控制中的重要方法，文章詳細(xì)介紹了調(diào)節(jié)閥的流量特性，直線特性、等百分比特性及介于兩者之間的拋物線特性的流量調(diào)節(jié)閥的作用及如何選型。

關(guān)鍵詞：調(diào)節(jié)閥；流量特性；流通能力；等百分比特性；直線特性

調(diào)節(jié)閥作為一個(gè)執(zhí)行器將來(lái)自控制器的信號(hào)，變成控制量作用在對(duì)象上。它是控制系統(tǒng)的重要組成部分，在選擇使用時(shí)，應(yīng)和選用傳感器、變送器一樣，從現(xiàn)有的商品中，選擇能滿(mǎn)足要求的產(chǎn)品。

下面介紹調(diào)節(jié)閥的流量特性和口徑的計(jì)算。

1 調(diào)節(jié)閥的流量特性及其選擇

1.1 調(diào)節(jié)閥的流量特性

調(diào)節(jié)閥的流量特性是指流過(guò)調(diào)節(jié)閥介質(zhì)的相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系，即：

式中：
Q/Q_max：相對(duì)流量，即調(diào)節(jié)閥某一開(kāi)度下的流量與全開(kāi)流量之比；
L/L_max：相對(duì)開(kāi)度，即調(diào)節(jié)閥某一開(kāi)度下的行程與全開(kāi)行程之比。

調(diào)節(jié)閥流量特性是由調(diào)節(jié)閥閥芯形狀決定的。閥芯形狀有柱塞閥和開(kāi)口閥兩類(lèi)，而每一類(lèi)都分為直線特性、等百分比特性和拋物線特性。此外還有平板形的快開(kāi)特性。圖 1 是閥芯形狀示意圖，圖 2 是理想流量特性圖。

圖 1 閥芯形狀

圖 2 理想流量特性 （1）直線特性；（2）等百分比特性；（3）快開(kāi)特性；（4）拋物線特性

所謂理想流量特性是指閥前后壓差在流量改變時(shí)保持不變條件下，所得到的流量特性，這自然應(yīng)在實(shí)驗(yàn)條件下才能形成恒定的壓差。

從圖 2 可以看出，各流量特性線，當(dāng)開(kāi)度為零時(shí)，相對(duì)流量為 3.3%，可知在相對(duì)開(kāi)度為零時(shí)為最小流量，且此最小流量與最大流量之比為 3.3%，或者說(shuō)最大流量與最小流量之比為 30。直線流量特性的斜率等于常數(shù)，與相對(duì)流量值無(wú)關(guān)；等百分比流量特性的斜率與相對(duì)流量成正比；拋物線特性介于直線和等百分比特性之間。

1.2 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇

工程所用調(diào)節(jié)閥的特性有直線特性、等百分比特性及介于兩者之間的拋物線特性，此外還有快開(kāi)特性。對(duì)于直通調(diào)節(jié)閥可用等百分比特性閥代替拋物線特性閥，而快開(kāi)特性閥只應(yīng)用于雙位控制和程序控制中。因此，在選擇閥門(mén)特性時(shí)，更多的是指如何選擇等百分比特性閥和直線特性閥。

（1）等百分比特性閥應(yīng)用場(chǎng)合：① 管道阻力大時(shí)，或者閥前后壓差變化比較大的情況，使用等百分比特性閥；② 當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷大幅度變化時(shí)，且各開(kāi)度處的流量相對(duì)值變化為一定值，因此選用等百分比特性閥具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

（2）直線特性閥應(yīng)用場(chǎng)合：① 閥前后壓差一定；② 閥上壓差大；③ 負(fù)荷變化小。（因?yàn)橹本�特性閥在小流量時(shí)不穩(wěn)定）。

2 調(diào)節(jié)閥的流通能力及其口徑的選擇

調(diào)節(jié)閥的口徑是根據(jù)工藝要求的流通能力來(lái)確定的。調(diào)節(jié)閥的流通能力直接反映調(diào)節(jié)閥的容量，是設(shè)計(jì)、使用部門(mén)選用調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)。在工程計(jì)算中為了合理選取調(diào)節(jié)閥的尺寸．就應(yīng)正確計(jì)算流通能力，否則就會(huì)造成調(diào)節(jié)閥尺寸選得過(guò)大或過(guò)小。調(diào)節(jié)閥過(guò)大，將使閥門(mén)工作在小開(kāi)度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好或經(jīng)濟(jì)效果差；如選得過(guò)小，即使處于全開(kāi)位置也不能適應(yīng)最大負(fù)荷的需要．使調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào)。因此必須掌握調(diào)節(jié)閥在各種流體時(shí)的流通能力的計(jì)算公式。

2.1 調(diào)節(jié)閥的流通能力

2.1.1 流通能力的定義

當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開(kāi)．閥兩端差壓為 105Pa、流體密度為 1g/cm³ 時(shí)，每小時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量定義為調(diào)節(jié)閥的流通能力，用 C 表示。據(jù)此可知一臺(tái) C 為 20 的調(diào)節(jié)閥，當(dāng)閥兩端差壓為 105Pa 時(shí)，流過(guò)閥門(mén)的水流量為 20m³/h。

2.1.2 流通能力 C 值的計(jì)算公式

液體 C 值的計(jì)算：

式中 Q：體積流量，m³/h；G：質(zhì)最流量，t/h；P₁、P₂：閥前、閥后絕對(duì)壓力，Pa；ρ：液體密度，g/cm³。

2.1.3 氣體、蒸汽 C 值的計(jì)算

各種氣體、蒸氣與液體不同，它們具有可壓縮性，因此通過(guò)調(diào)節(jié)閥的氣體或熱氣的密度小于閥前密度，如果仍用液體 C 值的計(jì)算公式，必將產(chǎn)生較大誤差，應(yīng)按發(fā)后密度法。其計(jì)算公式如下：

式中，G：蒸汽流最，kg/h；P₁、P₂：閥前、閥后絕對(duì)壓力；ρ：閥后出口斷面上的蒸汽密度 kg/m³。

上式只適用于 P₂ > P₁/2 的情況，此稱(chēng)亞臨界狀態(tài)。當(dāng)蒸汽處于超臨界狀態(tài)，P₂/P₁ < 1/2 時(shí)，不管閥后蒸汽壓力 P₂ 多少，閥出口截面上的氣體壓力 P₂ 保持不變，即 P₂=P_2KP=P₁/2，閥出口斷面上的蒸汽密度 ρ₂=ρ_2KP 也保持不變，P_2KP、ρ_2KP 均為臨界狀態(tài)下的參數(shù)。C 值應(yīng)按下式計(jì)算：

2.2 調(diào)節(jié)閥口徑的選擇

由以上分析在調(diào)節(jié)閥廠家所提供的的標(biāo)準(zhǔn)系列中，應(yīng)選取大于 C 并接近 C 的值來(lái)決定調(diào)節(jié)閥的口徑，以滿(mǎn)足所用流量的需要。