调节阀开度验算计算方法的确定

• 关键词： 流量特性、理想流量特性、调节阀特性、开度
• 摘要：介绍调节阀流量特性、流量系数及阀门开度的概念及相互关系，平时工作中调节阀开度验算存在的误区，以偏心旋转阀为例，详细说明了调节阀开度验算计算方法。

　　一、概述：

　　针对特定工况选择合适的阀门，在流体控制领域中是至关重要的。而流量系数的计算与开度的验算等是正确选择合适阀门的第一步，要保证阀门计算的正确性，正确的选择计算参数是必不可少的。在实际工程应用中，有一些阀门企业调节阀选型时调节阀开度的验算公式选择存在着误区，尤其对偏心旋转阀的开度验算，本文着重介绍和说明偏心旋转阀计算过程中等分比流量特性开度验算公式的确定，以达到阀门正确选型的目的。

　　二、调节阀开度验算

　　在对调节阀流量系数计算完成后，需对阀门的开度进行验算。阀门的开度不仅与调节阀的理想流量特性（固有流量特性）有关，而且还与工作流量特性有关。一般要求阀门的最大开度在90%左右，不能太小，否则会使可调比缩小，阀门口径偏大，影响调节性能和不经济。最小开度不小于10%，否则流体对阀芯、阀座的冲蚀较严重，容易损坏阀芯而使特性变坏，甚至调节失灵。下面首先来介绍有关调节阀开度验算的几个术语：

　　流量特性：调节阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。

　　理想流量特性：调节阀在压差一定的情况下得到的流量特性称为理想流量特性，又称为固有流量特性。

　　工作流量特性：在调节阀压差是变化的情况下，调节阀的相对开度与相对流量之间的关系称为工作流量特性。

　　相对开度：验算阀门开度时，流量特性必须要考虑到阀门的理想流量特性（固有流量特性）和工作流量特性。应按不同的流量特性进行验算，因为，不同的流量特性其相对开度和相对流量的对应关系是不一样的。

　　对于在串联管路工作条件下的调节阀，其开度验算公式：

　　直线流量特性开度验算：

　　由直线流量特性方程

　　由直线流量特性方程（式2），可得直线流量特性条件下开度的验算公式，见式3

　　等百分比流量特性方程：

　　由等分比流量特性方程（式4），可得等分比流量特性条件下开度的验算公式，见式5

　　在调节阀的实际选型计算中，其开度是按照调节阀的工作流量特性来验算的。大多数阀门的理想流量特性与工作流量特性和调节阀特性是一致的，其验算方法按理想流量特性的对应公式进行验算。但对于偏心旋转阀、蝶阀、隔膜阀等阀门的验算时，其理想流量特性与调节阀特性会出现不一致的情况（要靠定位器凸轮板曲线等方法实现），如偏心旋转阀的理想流量特性为直线流量特性，调节阀特性有相当多的应用场合要求为等百分比特性。在实际工作及工程项目中经常会出现阀门开度验算概念混淆情形，造成调节阀品质下降和影响工程正常运行的后果。

　　三、调节阀特性

　　前面已介绍了调节阀的流量特性，下面来介绍调节阀特性：

　　调节阀特性：调节阀的特性是指被调介质流过阀门的相对流量与控制阀门的定位器相对压力信号（或电信号）之间的关系。

　　其任意一点的调节阀特性数学式可表达式为：

　　式中：为调节阀特性，相对开度（相对行程）与相对压力信号（或电信号）之比，称为调节阀位移特性。  

为调节阀流量特性。

　　从上可知，调节阀的流量特性是不变的，要改变调节阀特性，就只有改变调节阀的位移特性。

　　例如：偏心旋转阀的理想流量特性为线性，我们来分析以下其位移特性与理想流量特性一致及不一致的情况：

　　1、偏心旋转阀定位器信号与行程一一对应成线性关系，即位移特性与理想流量特性一致，见表1及图1：

表1.

　　由表1及图1可知，当调节阀的相对开度与调节阀的相对压力信号（或电信号）相等时，即调节阀位移特性为1时，调节阀特性就等于调节阀的流量特性，也就是说，调节阀流量特性为线性，其调节阀特性亦为线性。

　　2、偏心旋转阀定位器信号与行程一一对应成等百分比关系，即位移特性与理想流量特性不一致，见表2及图2：

表2.

　　由表2及图2可知，当调节阀的相对开度与调节阀的相对压力信号（或电信号）不相等时，调节阀特性为调节阀的改良流量特性；对于表2偏心旋转阀数据，调节阀特性为等百分比特性。

　　四、结论

　　从式3和式5可以得出，调节阀开度验算，是由其理想流量特性导出的计算公式，只是在实际调节阀计算选型时，开度验算需按调节阀的工作流量特性进行验算。从式6和式7可以得出，调节阀特性是调节阀位移特性与流量特性的乘积。即在实际工程应用中，要求的调节阀流量特性，往往为调节阀特性。

　　当调节阀的结构一定时，根据调节阀流量特性的定义----调节阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。其理想流量特性是不变的。

　　因此，在进行调节阀选型计算时，调节阀的开度验算，应按其理想流量特性导出的对应的开度公式去验算。对于偏心旋转阀，由于其理想流量特性为线性，无论其调节阀特性是线性还是等百分比，其开度验算均应按照线性流量特性导出的对应的开度公式去验算。

　　五、结束语

　　根据不同的工况条件，选择合适的计算方法，提高调节阀选型计算的正确性，是正确选择阀门和用好阀门的基础，从而使装置准确、安全、高效的运行。