調(diào)節(jié)閥線性流量曲線

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調(diào)節(jié)閥被廣泛的應(yīng)用于電站行業(yè)，尤其是在鍋爐系統(tǒng)中更為常見，例如：鍋爐主給水系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)等。并且調(diào)節(jié)閥性能的好壞直接影響著整個系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，合理的設(shè)計(jì)及選取調(diào)節(jié)閥對于整個系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性有著十分重要的作用。隨著電站行業(yè)的迅速發(fā)展，對調(diào)節(jié)閥的要求也越來越高，調(diào)節(jié)閥往往要在一個較大的流量范圍內(nèi)高度地調(diào)節(jié)或控制流體的流動，并且能根據(jù)閥桿的規(guī)定運(yùn)動方式預(yù)計(jì)流量。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調(diào)節(jié)閥,氣動調(diào)節(jié)閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。因此，流量調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)范圍及調(diào)節(jié)特性是設(shè)計(jì)及選取調(diào)節(jié)閥時所必須考慮的因素。調(diào)節(jié)閥有四種流量特性:等百分比、直線性、快開性、拋物線性。線性流量調(diào)節(jié)是其中的一種，意思簡單說就是調(diào)節(jié)閥的開度變化和流量變化之間呈直線的比例關(guān)系，閥門開度越大則流量變化越大，這種流量特性的調(diào)節(jié)閥在應(yīng)用中是相當(dāng)廣泛的!調(diào)節(jié)閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對流量與它的開度之間關(guān)系。調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性特性，等百分比特性、拋物線特性及快開性四種。四種注量特性的意義如下：
（1）等百分比特性（對數(shù)）等百分比特性的相對行程和相對流量不成直線關(guān)系，在行程的每一點(diǎn)上單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比，流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時，流量變化小，流量大時，則流量變化大，也就是在不同開度上，具有相同的調(diào)節(jié)精度。
（2）線性特性（線性）線性特性的相對行程和相對流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時，流量相對值變化小，流量小時，則流量相對值變化大。
（3）拋物線特性流量按行程的二方成比例變化，大體具有線性和等百分比特性的中間特性。
（4）快開性多見于球閥，主要用于切斷工作。
從上述三種特性的分析可以看出，就其調(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。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好，可根據(jù)使用場合的要求不同，挑選其中任何一種流量特性。1、 本閥應(yīng)存放在干燥的室內(nèi)，通路兩端必須堵塞。不準(zhǔn)堆置存放
2、 長期存放的調(diào)節(jié)閥應(yīng)定期檢查，清除污垢，在各運(yùn)動部分及加工面上應(yīng)涂以防銹油，防止生銹。
3、 本閥應(yīng)安裝在水平管道上，必修垂直安裝。閥桿向上。
4、 必修按圖示箭頭所指士介質(zhì)進(jìn)行安裝。

    1 流量調(diào)節(jié)

    流量即單位時間內(nèi)通過閥門的流體質(zhì)量或體積；調(diào)節(jié)的流量即按照某一規(guī)定的規(guī)律隨時間變化的流量，即使進(jìn)口端有適當(dāng)?shù)膲毫ψ兓部梢砸罅髁吭谟邢薜姆秶鷥?nèi)變化。例如：在鍋爐主給水及旁路系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)鍋爐的給水量，在鍋爐噴水減溫器的噴水管道上調(diào)節(jié)噴水量以達(dá)到調(diào)節(jié)鍋爐介質(zhì)溫度的目的。

    為了在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)調(diào)節(jié)流量，①在設(shè)計(jì)或選型調(diào)節(jié)閥時，流量系數(shù)應(yīng)該留有一定的裕量，以便在流量發(fā)生波動或比預(yù)期的流量大時，流量仍有可調(diào)性。一般具有直線調(diào)節(jié)特性的閥門推薦取計(jì)算流量系數(shù)的1.15～1.66倍，具有等百分比調(diào)節(jié)特性的閥門推薦取計(jì)算流量系數(shù)的1.22～2倍。②考慮調(diào)節(jié)閥必需的或規(guī)定的壓降值，系統(tǒng)壓降的分配需要根據(jù)具體情況而定。③選定閥門閥瓣的調(diào)節(jié)特性以滿足工況的需要。zui后應(yīng)該考慮流量范圍，閥門必須在整個流量范圍內(nèi)保持有效調(diào)節(jié)。

    2 調(diào)節(jié)范圍

    調(diào)節(jié)范圍是用來描述閥門在整個流量范圍保持必要調(diào)節(jié)的能力的一個參數(shù)，調(diào)節(jié)范圍的大小也可用可調(diào)比來表示，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比就是調(diào)節(jié)閥所能控制的zui大流量與zui小流量之比。若以R來表示，則R=Qmax/Qmin，zui小流量Qmin是指可調(diào)流量的下限值，它與泄漏量是不同的。

    閥門的可調(diào)比取決于閥門類別、閥門增益和閥門調(diào)節(jié)元件的特性。例如：單座閥、雙座閥、蝶閥、或球閥，zui小可調(diào)流量系數(shù)被認(rèn)為是，在此系數(shù)下，閥門的增益顯著地大于由閥瓣特性決定的值。因此，調(diào)節(jié)范圍取決于閥門的增益（增益即為流量的變化除以閥瓣升程的變化）。一般認(rèn)為具有良好調(diào)節(jié)作用的閥門可調(diào)比應(yīng)該大于50，但由于閥瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工方面的限制，zui小可調(diào)流量Qmin不能太小，因此，理想可調(diào)比一般均小于50。目前我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)是時取R=30。

    選擇合適的調(diào)節(jié)閥，以便產(chǎn)生需要的調(diào)節(jié)范圍。首先，計(jì)算出工況所需要的調(diào)節(jié)范圍。其次，選取需要的閥門，查看閥瓣升程90%的流量系數(shù)與閥瓣升程10%的流量系數(shù)之比，是否等于或大于需要的調(diào)節(jié)范圍，如果小于所需要的調(diào)節(jié)范圍可重新選擇另外的閥門，需要的話也可選擇兩臺閥門并聯(lián)。

    但是，在多數(shù)生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥不是與管路串聯(lián)就是與旁路閥并聯(lián)，隨管路系統(tǒng)的阻力變化或旁路閥開啟程度的不同，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，這時的可調(diào)比就成為實(shí)際可調(diào)比R’。

圖1 調(diào)節(jié)閥與管道串聯(lián)

圖2 調(diào)節(jié)閥與管道并聯(lián)

    當(dāng)調(diào)節(jié)閥與管道串聯(lián)時如圖1，由于流量的增加，管道的阻力損失也增加。若系統(tǒng)的總壓差△PS不變，則分配到調(diào)節(jié)閥的壓差△P就相應(yīng)的減小，這就使調(diào)節(jié)閥所能通過的zui大流量減小，這時實(shí)際可調(diào)比，s=△P/△Ps。由此式可以看出，串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥實(shí)際可調(diào)比會降低。當(dāng)調(diào)節(jié)閥與管道并聯(lián)時如圖2，實(shí)際可調(diào)比R’=Qmax/Q2，可以看出并聯(lián)實(shí)際可調(diào)比與調(diào)節(jié)閥固有的可調(diào)比無關(guān)，調(diào)節(jié)閥的zui小流量一般比旁路流量小得多，故其可調(diào)比實(shí)際是總管zui大流量與旁路流量的比值。由此得出，串聯(lián)或并聯(lián)管道都使實(shí)際可調(diào)比下降，所以在選擇調(diào)節(jié)閥和組成系統(tǒng)時不應(yīng)使S值太小，并且盡量避免打開并聯(lián)管路的旁路閥，以保證調(diào)節(jié)閥有足夠的可調(diào)比。

    3 流量特性

    調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的流量與閥瓣升程值之間的關(guān)系。通常用流量與閥桿位置或升程的關(guān)系曲線表示。在實(shí)際工況中，由于多種因素的影響，通過閥門的流量可能隨壓降而變化。為了便于分析，我們先假定閥門的壓降不變，然后再引申到真實(shí)情況進(jìn)行分析，前者稱為閥門固有流量特性，后者稱為閥門工作流量特性。

    3.1 固有流量特性

    我們經(jīng)常用到的固有流量特性主要有直線、等百分比（對數(shù)）、拋物線及快開特性。圖3為這4種流量特性的關(guān)系曲線圖，圖4為不同流量特性的閥瓣形狀。

圖3 理想的固有流量特性

圖4 不同流量特性的閥瓣形狀

    直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與閥桿相對位移成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。具有此特性的閥門在開度小時流量相對變化大，靈敏度高，不易控制，甚至發(fā)生振蕩；而在開度大時，流量相對變化值小，調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時。

    等百分比流量特性也稱為對數(shù)流量特性，它是指閥桿單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量成正比關(guān)系。在小開度時，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；在大開度時，調(diào)節(jié)靈敏有效，從圖3可看出，等百分比特性在直線特性下方，因此，在同一位移時，直線閥通過的流量要比等百分比大。

    拋物線流量特性是指閥桿單位位移的變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量值的平方根成正比關(guān)系，它介于直線特性與等百分比特性之間，相對來說此特性應(yīng)用較少。

    快開特性在開度較小時就有較大的流量，隨開度的增大，流量很快達(dá)到zui大；此后再增加開度，流量變化很小。它的閥瓣形式是平板型的，如圖4所示，它的有效位移一般為閥座直徑的1/4，當(dāng)位移在增大時，閥的流通面積不變，失去調(diào)節(jié)作用。

    為特定功用選擇閥門的一個主要問題是挑選適合于工況的特性。理論上，每一種情況都應(yīng)做透徹的分析，并相應(yīng)地挑選閥門調(diào)節(jié)元件。但是這樣既費(fèi)時、代價(jià)又高。對于無需精密調(diào)節(jié)的場合，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按表1選擇。

表1 閥門特性的典型用途

    3.2 工作流量特性

    在實(shí)際生產(chǎn)過程中，閥門的壓差總是變化的，這時流量特性稱為工作流量特性，為了描述這一特性我們引進(jìn)了壓降比k（壓降比被定義為通過閥門的壓降除以總的系統(tǒng)動壓降）。工作流量特性就是在恒定壓降比下，流量與閥桿升程之間的關(guān)系。圖5和圖6為直線特性和等百分比特性的工作流量特性，從圖可以看出當(dāng)K值越小時，工作流量特性與固有流量特性偏差越大，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時應(yīng)把系統(tǒng)壓降盡可能大的部分分配給調(diào)節(jié)閥。

圖5 具有線性固有流量特性的工作流量特性

圖6 具有等百分比流量特性的工作流量特性

    4 結(jié)束語

    與常規(guī)閥門相比，調(diào)節(jié)閥的選型及設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。要使調(diào)節(jié)閥能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的目的，在設(shè)計(jì)及選型時不僅要考慮上述三方面的因素，工況對泄露量等級的要求、介質(zhì)對材料的腐蝕及汽蝕和閃蒸現(xiàn)象對材料的破壞等都是不可忽視的。與本文相關(guān)的論文有：礦山電動插板閥