)调节阀
调节阀
在现代化工厂的自动控制中，调节阀起着十分重要的作用，这些工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料，都需要某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间，最终控制元件完成了必要的功率放大作用。调节阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。其他的最终控制元件包括计量泵、调节挡板和百叶窗式挡板(一种蝶阀的变型)、可变斜度的风扇叶片、电流调节装置以及不同于阀门的电动机定位装置。尽管调节阀得到广泛的使用，调节系统中的其它单元大概都没有像它那样少的维护工作量。
调节阀调节阀在管道中起可变阻力的作用。它改变工艺流体的紊流度或者在层流情况下提供一个压力降，压力降是由改变阀门阻力或“摩擦”所引起的。这一压力降低过程通常称为“节流”。对于气体，它接近于等温绝热状态，偏差取决于气体的非理想程度(焦耳一汤姆逊效应)。在液体的情况下，压力则为紊流或粘滞摩擦所消耗，这两种情况都把压力转化为热能，导致温度略为升高。
常见的控制回路包括三个主要部分，第一部分是敏感元件，它通常是一个变送器。它是一个能够用来测量被调工艺参数的装置，这类参数如压力、液位或温度。变送器的输出被送到调节仪表——调节器，它确定并测量给定值或期望值与工艺参数的实际值之间的偏差，一个接一个地把校正信号送出给最终控制元件——调节阀。阀门改变了流体的流量，使工艺参数达到了期望值。在气动调节系统中，调节器输出的气动信号可以直接驱动弹簧一薄膜式执行机构或者活塞式执行机构，使阀门动作。在这种情况下，确定阀位所需的能量是由压缩空气提供的，压缩空气应当在室外的设备中加以干燥，以防止冻结，并应净化和过滤。
当一个气动调节阀和电动调节器配套使用时，可采用电一气阀门定位器或电一气转换器。压缩空气的供气系统可以和用于全气动的调节系统一样来考虑。在调节理论的术语中，调节阀既有静态特性，又有动态特性，因而它影响整个控制回路成败。静态特性或增益项是阀的流量特性，它取决于阀门的尺寸、阀芯和阀座的组合结构、执行机构的类型、阀门定位器、阀前和阀后的压力以及流体的性质。
动态特性是由执行机构或阀门定位器一执行机构组合决定的。对于较慢的生产过程，如温度控制或液位控制，阀的动态特性在可控性方面一般不是限制因素。对于较快的系统，如液体的流量控制，调节阀可能有明显的滞后。一般只有控制系统的专家才需要关心调节阀的动态持性，自动调节阀的历史可追溯到自力式调压阀，它包括一个带有重物杆的球形阀，重物用来平衡阀芯力，从而得到某种程度的调节，另一种早期的自力式调压阌的形式是压力平衡式调压阀。工艺过程的压力用管线接到弹簧薄膜调压阀的薄膜气室上。无论是减压阀、阀后压力式调压阀或是差压调压阀都笔够从这种基型阀门的变更而制造出来。 气动变送器和调节器的出现，就必然地导致气动词节阀的应用。它们本质上是减压阀或阀后压力式调压阀，改用仪表压缩空气来代替工艺过程的流体。现在许多生产减压阀的公司已经发展成为调节阀制造厂。调节阀的应用从数量上和复杂性方面继续不断地得到发展，许多阀门的阀体和附件的改进可以用来解决各种各样的问题。
调节阀结构调节阀一般安装在管道上,改变它的阻力系数，就可改变流过管道的介质（如气体、液体或粉料等）流量。从流体力学的观点看，调节阀是一种局部阻力可以变化的节流元件。对于不可压缩流体，流量仅随阻力系数变化。调节阀的阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变实现的。一般调节阀与执行机构结合在一起工作。例如调节阀与气动执行机构结合成一个整体，即构成气动执行器，是现代工业控制系统中应用最广的一种执行器。调节阀与电动执行机构相配合，可用作各种控制系统中的执行器（见气动执行元件，电动执行元件）。
调节阀依用途不同有许多种结构型式。常用的是直通双座阀结构。阀芯上下移动便能改变与阀座的相对位置，阻力系数也随之变化。流体通过调节阀阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系，称 为调节阀的流量特性，即式中Q/Qmax为相对流量，即调节阀某一开度下的流量与全开时流量之比;l/L为相对开度，即调节阀某一开度下的行程与全开时行程之比。调节阀的流量特性主要决定于阀芯形状。常用的理想流量特性曲线有直线、等百分比（又称对数）、快开和抛物线几种，它们是在调节阀前后压差恒定的情况下得到的。
调节阀直接与工作介质相接触，工作条件和环境差异很大，为了适应各种不同的需要，调节阀有多种型式。除直通双座阀外，常用的还有直通单座调节阀、三通调节阀、角型调节阀、蝶阀、偏心旋转调节阀等。有些调节阀还要按特殊要求进行设选用调节阀时除了根据自动控制系统的要求，确定流量特性的型式和阀门的种类外，还需要根据阀门的流通能力C值来确定阀门结构型式和尺寸。
调节阀20年代：原始的稳定压力用的调节阀问世。
30年代：以“V”型缺口的双座阀和单座阀为代表产品V型调节球阀问世。
40年代：出现定位器，调节阀新品种进一步产生，出现隔膜阀、角型阀、蝶阀、球阀等。
50年代：球阀得到较大的推广使用，三通阀代替两台单座阀投入系统。
60年代：在中国对上述产品进行了系列化的改进设计和标准化、规范化后，中国才有了完整系列产品。还在大量使用的单座阀、双座阀、角型阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀七种产品仍然是六十年代水平的产品。这时，国外开始推出了第八种结构调节阀——套筒阀。
70年代：又一种新结构的产品——偏心旋转阀问世（第九大类结构的调节阀品种）。这一时期套筒阀在国外被广泛应用。70年代末，中国联合设计了套筒阀，使中国有了自己的套筒阀产品系列。
80年代：改革开放期间，中国成功引进了石化装置和调节阀技术，使套筒阀、偏心旋转阀得到了推广使用,尤其是套筒阀,大有取代单、双座阀之势，其使用越来越广。80年代末，调节阀又一重大进展是日本的Cv3000和精小型调节阀，它们在结构方面，将单弹簧的气动薄膜执行机构改为多弹簧式薄膜执行机构，阀的结构只是改进，不是改变。它的突出特点是使调节阀的重量和高度下降30%，流量系数提高30%。
90年代：90年代的调节阀重点是在可靠性、特殊疑难产品的攻关、改进、提高上。到了90年代末，由华林公司推出了的产品——全功能超轻型阀。它突出的特点是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——唯一具备全功能的产品，故此，可由一种产品代替众多功能上不齐全的产品，使选型简化、使用简化、品种简化；在重量上的突破——比主导产品单座阀、双座阀、套筒阀轻70～80％，比精小型阀还轻40～50％；可靠性的突破——解决了传统调节阀等各种不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、动作的可靠性等。该产品的问世，使中国的调节阀技术和应用水平达到了九十年代末先进水平；它是对调节阀的重大突破；尤其是电子式全功能超轻型阀，必将成为下世纪调节阀的主流。
调节阀1． 一般液体的Kv值计算
a． 非阻塞流
判别式：△P＜FL（P1－FFPV）
计算公式：Kv＝10QL
式中： FL－压力恢复系数，FF－流体临界压力比系数，FF＝0.96－0.28
PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa
PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa
QL－液体流量m/h
ρ－液体密度g/cm
P1－阀前压力（绝对压力）kPa
P2－阀后压力（绝对压力）kPa
b． 阻塞流
判别式：△P≥FL（P1－FFPV）
计算公式：Kv＝10QL
式中：各字符含义及单位同前
2． 气体的Kv值计算
a． 一般气体
当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中： Qg－标准状态下气体流量Nm/h
Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa
△P＝P1－P2
G －气体比重（空气G＝1）
t －气体温度℃
b．高压气体（PN＞10MPa）
当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》
3． 低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算）
液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为： 式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量 m/h
对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀
对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀
式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系
ν ―流体运动粘度mm/s
FR －Rev关系曲线
FR-Rev关系图
4． 水蒸气的Kv值的计算
a． 饱和蒸汽
当P2＞0.5P1时
式中：G―蒸汽流量kg/h，P1、P2含义及单位同前，K－蒸汽修正系数，部分蒸汽的K值如下：水蒸汽：K＝19.4；氨蒸汽：K＝25；氟里昂11：K＝68.5；甲烷、乙烯蒸汽：K＝37；丙烷、丙烯蒸汽：K＝41.5；丁烷、异丁烷蒸汽：K＝43.5。
b． 过热水蒸汽
当P2＞0.5P1时
当P2≤0.5P1时
式中：△t―水蒸汽过热度℃，Gs、P1、P2含义及单位同前。
[1] 中国调节阀网 http://www.tiaojiepv.com/
[2] 慧聪网 http://list.b2b.hc360.com/supplytrade/019/003005.html
