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調節(jié)閥的流量系數(shù) 調節(jié)閥的流量 調節(jié)閥的流量特性 調節(jié)閥流量設置 調節(jié)閥流量 化工閥

之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，現(xiàn)在介紹調節(jié)閥的流量系數(shù)調節(jié)閥與工業(yè)生產過程控制的發(fā)展同步進行，為提高控制系統(tǒng)的控制品質，對組成控制系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)提出了更高要求。例如，對檢測元件和變送器要求有更高的檢測和變送度，要有更快的響應和更高的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性;對調節(jié)閥等執(zhí)行器要求有更小的死區(qū)和摩擦，有更好的復現(xiàn)性和更短的響應時間，并能夠提供補償對象非線性的流量特性等。同時，由于工業(yè)生產過程的大型化和精細化，對調節(jié)閥等也提出了更高要求。
 
1、調節(jié)閥的系統(tǒng)參數(shù)
1.1、調節(jié)閥的流量系數(shù)
 
 上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥流量系數(shù)表示流體流經閥門產生單位壓力損失時流體的流量，是衡量閥門流通能力的指標。由于單位的不同，流量系數(shù)有不同的代號和量值。
 采用單位制時，流量系數(shù)用Kv表示。流量系數(shù)Kv的定義為：
 調節(jié)閥兩端壓差為0.1MPa時，溫度為278K-313K(5℃-40℃)的水每小時流經調節(jié)閥的立方米數(shù)，以m3/h表示。流量系數(shù)隨閥門尺寸、形式及結構而變化，該系數(shù)值越大說明流體流過閥門時的壓力損失越小。

 
 Kv值，是調節(jié)閥的重要參數(shù)，它反映調節(jié)閥通過流體的能力，也就是調節(jié)閥的容量。根據(jù)調節(jié)閥流量系數(shù)Kv的計算，就可以確定選擇調節(jié)閥的口徑。
 調節(jié)閥的流量特性主要是指閥芯的位移行程變化所引起的被控制流量（被調節(jié)閥調節(jié)的介質流量）變化的關系。為了說明調節(jié)閥的流量特性，首先必須弄清楚下列三個特性的含義：
     1、理想（流量）特性：在閥上壓力降不變的條件下（即理想條件下）閥芯行程與流過通道口的控制劑流量的關系。理想特性是指閥在試驗中規(guī)定為1kgf/m²的閥上壓力降用特殊裝置測得的，其目的是在比較各種不同閥芯結構的閥。調節(jié)閥的理想特性取決于閥芯形狀，不同的閥芯曲面可得到不同的理想特性，它是調節(jié)閥本身所固有的一種特性。但是應當注意，理想特性與該閥自身的結構特性一般是不一樣的，例如直線結構特性的閥，其理想特性則是快開特性的，拋物線結構特性的閥，其理想特性則是直線特性的，等百分比結構特性的閥，其理想特性則近似拋物線的。調節(jié)閥的理想特性，典型的有直線特性、等百分比（對數(shù)）特性、快開特性和拋物線特性四種。
     2、結構特性或面積特性：閥芯行程與其對應的通道口的截面積的關系。對已定的閥芯其結構特性只決定于閥芯的幾何形狀及尺寸大小；一定的結構特性，又對應著一定的理想（流量）特性，因此，它是調節(jié)閥流量特性的基礎。
     3、工作（流量）特性：在實際使用條件下（即閥上壓力降變化的條件下），閥芯行程與流過通道口的控制劑流量的關系。工作特性不僅和理想特性有關，而且和實際使用的外部條件-管道系統(tǒng)的阻力、閥芯位移時間上壓力降變化諸因素有關。在這些因素的影響下，就使理想特性產生畸變而成工作特性。因此同一個調節(jié)閥在不同的使用條件下，具有不同的工作特性。這是我們在實際使用中zui關心的一個問題。

1.2、阻力系數(shù) 
 流體通過彎管和截面突變的地方時，會有擾動、攪拌，形成氣穴、漩渦和尾流，或使流體質點相互撞擊，產生較大的能量損耗。可以認為，調節(jié)閥體腔內的每個元件都可以看作為一個產生阻力的元件系統(tǒng)(流體轉彎、擴大、縮小、再轉彎等)，調節(jié)閥內的阻力損失等于調節(jié)閥各個元件阻力損失的總和。調節(jié)閥的阻力系數(shù)就是表征調節(jié)閥對流體產生的阻力損失大小的量，該系數(shù)取決于閥門產品的尺寸、結構以及內腔形狀等。流體通過閥門時，其流體阻力損失通常以閥門前后的流體壓力降△p表示，即△p=ξρv2/2。
 
1.3、壓力恢復系數(shù)
 
流體通過調節(jié)閥時壓力和流速的變化
圖1 流體通過調節(jié)閥時壓力和流速的變化
 
 在建立流量的計算公式時，為了簡化計算，將調節(jié)閥模擬為節(jié)流孔板來推導公式，沒有考慮閥門結構對流量的影響，認為當流體流過調節(jié)閥時壓力由閥前壓力p1直接變化到閥后壓力p2，而實際上當流體流過時的壓力變化如圖1所示。由圖1可知在閥芯、閥座處由于節(jié)流作用而在附近的下游處產生一個縮流，其流體的流速zui大，但靜壓zui小。在遠離縮流處，隨著閥內的流通面積的增大，流體的流速減小，由于相互摩擦，部分能量轉變成內能，大部分靜壓被恢復，形成了閥門壓差如。換言之，流體在節(jié)流處的壓力急劇下降，并在其后的節(jié)流通道中逐漸恢復，但己經不能恢復到原來的p1值。這便是壓力恢復現(xiàn)象。
 
 壓力恢復系數(shù)FL表示調節(jié)閥內部流體流經縮流處后，動能轉換為靜壓的恢復能力。FL值是閥體內部幾何形狀的函數(shù)，各種閥門因結構不同，其壓力恢復能力和壓力恢復系數(shù)也不相同。一般，F(xiàn)L=0.5-0.98。壓力恢復系數(shù)FL越小，表示該調節(jié)閥流路設計好，流動阻力小，其壓力恢復能力也越好，即經縮流后，靜壓能夠恢復到接近進口壓力，這類閥門被稱為高壓力恢復閥，如球閥、蝶閥等。壓力恢復系數(shù)FL調節(jié)閥越大，表示該閥門流路復雜、流阻大、摩擦損失大、進口壓力經調節(jié)閥后的降低大，因此，壓力恢復能力差，被稱為低壓力恢復閥，如單座閥、雙座閥等。

 
2、閃蒸、空化及其影響
 在調節(jié)閥內流動的液體，常常出現(xiàn)閃蒸和空化兩種現(xiàn)象。如圖1所示，當壓力為P1的液體流經調節(jié)閥節(jié)流處時，流速突然急劇增加， 而靜壓力驟然下降，當閥后壓力P2達到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓時，部分液體就汽化成氣體，形成氣液兩相共存的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為閃蒸。閃蒸造成氣液兩相流，氣體與液體同時流過閥芯和下游管道，造成沖刷，其特點是閥芯呈現(xiàn)平滑拋光的外形。可見產生閃蒸時，對閥芯、閥座材料己開始有侵蝕破壞作用;并且閃蒸也影響液體流量計算公式的正確性，使計算復雜化。
 
 如果產生閃蒸之后，P2不是保持在飽和蒸汽壓以下，而是在離開節(jié)流處之后又驟然上升，這時氣泡產生破裂并轉化為液態(tài)，這個過程即為空化作用。由此可見，空化作用是一種兩階段現(xiàn)象，*個階段，破裂，即空化階段。空化作用會使調節(jié)閥產生阻塞流和汽蝕。許多氣泡集中在閥的節(jié)流孔后，阻礙流體的流動，自然影響了流量的增加，產生了阻塞情況。
 
3、調節(jié)閥的流量特性
3.1、理想可調比
 調節(jié)閥前后壓差保持不變時的可調比，稱為理想可調比，其計算公式為R=Qmax/Qmin=Kvmax/Kvmin。可以看出，理想可調比等于Kvmax(zui大流量系數(shù))與Kvmin(zui小流量系數(shù))之比。它反映了調節(jié)閥調節(jié)能力的大小。如果單從自控角度考慮，希望可調比越大越好，但由于受到調節(jié)閥閥瓣結構設計和加工工藝的限制，Kvmin不能太小，一般國內設計取R=30或R=50。與本文相關的產品有不銹鋼波紋管密封安全閥