上海申弘閥門有限公司
執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的終端控制元件，是重要的環(huán)節(jié)，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在常用的執(zhí)行器中約占85﹪以上。控制系統(tǒng)中因氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥造成不能投運(yùn)或運(yùn)行不良者有占50﹪-60﹪以上。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。
產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
其中除提供的工藝參數(shù)出入較大，閥制造質(zhì)量欠佳和使用不當(dāng)外，選型與計(jì)算的方法不妥則是一個(gè)相當(dāng)突出的因素。因此，如何合理正確地選擇和計(jì)算氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就是自控設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的問題了。
調(diào)節(jié)閥按調(diào)節(jié)儀表的控制信號(hào)，直接調(diào)節(jié)流體的流量，在控制系統(tǒng)中起著十分重要的作用。要根據(jù)使用條件和用途來選擇調(diào)節(jié)閥。選擇調(diào)節(jié)閥項(xiàng)目有：結(jié)構(gòu)型式、公稱通經(jīng)、壓力－溫度等級(jí)、管道連接、上閥蓋型式、流量特性、材料及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。深入研究各個(gè)項(xiàng)目和它們之間的相互關(guān)系，是極其重要的。選擇調(diào)節(jié)閥必須知道控制系統(tǒng)的各種工藝參數(shù)，以及調(diào)節(jié)儀表、管道連接等基本條件，才能正確地選擇調(diào)節(jié)閥。下面為一般選用調(diào)節(jié)閥的基本準(zhǔn)則：(圖一、圖二)
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型參數(shù)表
使 用 場(chǎng) 合 | 29 | 閥口徑 / 閥座直徑 mm | DN80 | dg80 | |||||||||||
1 | 位號(hào) | 2LV-1003 | 30 | 計(jì)算Kv (大/正常/小) | 50.91 | 42.42 |
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2 | 閥號(hào) |
| 31 | 選擇Kv | 100 | ||||||||||
3 | 用途 | 調(diào)節(jié)2PT-1001液位 | 32 | 閥開度 (大/正常/小) | 83% | 78% |
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4 | 管道規(guī)格 | DN80 | 33 | 閥蓋型式 | 標(biāo)準(zhǔn)型 | ||||||||||
5 | 管道材質(zhì) | 20# | 34 | 閥體材質(zhì) | WCB | ||||||||||
操 作 條 件 | 35 | 閥芯、閥座材質(zhì) | 304 | ||||||||||||
6 | 工藝介質(zhì) | 水 | 36 | 連接方式 / 標(biāo)準(zhǔn) | 法蘭式 | GB/T9113 | |||||||||
7 | 操作溫度 ℃ | 37 | 37 | 法蘭尺寸及規(guī)格 | PN16 DN80 RF | ||||||||||
8 | 閥 前 壓 力 MPa (A) | 大 | 0.4 | 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) | |||||||||||
正常 | 0.4 | 38 | 型號(hào) |
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小 | 0.4 | 39 | 型式 |
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9 | 閥 后 壓 力 MPa (A) | 大 | 0.35 | 40 | 作用方式 | 反作用 | |||||||||
正常 | 0.35 | 41 | 額定行程 mm | 40 | |||||||||||
小 | 0.35 | 42 | 彈簧范圍 KPa | 80～240 | |||||||||||
10 | 閥關(guān)閉壓差 (MPa ) | 0.4 | 43 | 氣源接口 | Rc1/4 | ||||||||||
11 | 流
量 | 氣體Nm3/ h 液體m3/h 蒸汽kg / h | 大 | 36 | 定 位 器 | ||||||||||
正常 | 30 | 44 | 型號(hào) / 制造廠 |
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小 |
| 45 | 輸入信號(hào) | 4～20mA.DC | |||||||||||
12 | 分子量 |
| 46 | 反饋信號(hào) |
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13 | 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度kg/Nm3 |
| 47 | 對(duì)應(yīng)閥位 |
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14 | 工作密度 kg/m3 | 1000 | 48 | 氣源壓力 KPa | 400～700 | ||||||||||
15 | 動(dòng)力粘度 cp |
| 49 | 電信號(hào)接口 | M20×1.5 | ||||||||||
16 | 壓縮系數(shù) |
| 50 | 氣信號(hào)接口 |
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17 | 臨界壓力(A) |
| 51 | 防爆 / 防護(hù)等級(jí) | ExdⅡBT4 | IP65 | |||||||||
18 | 氣化壓力 MPa (A) |
| 52 | 接口氣路規(guī)格 |
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19 | 環(huán)境溫度 ℃ |
| 附 件 | ||||||||||||
20 | 噪聲要求 dBA |
| 53 | 空氣過濾減壓器 | 帶 | ||||||||||
21 | 故障時(shí)閥位置 | FC | 54 | 閥位開關(guān) |
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閥 規(guī) 格 | 55 | 電磁閥 |
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22 | 閥型號(hào) | ZXP-16K | 56 | 手輪 |
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23 | 閥名稱 | 氣動(dòng)薄膜單座調(diào)節(jié)閥 | 57 | 配對(duì)法蘭、墊片、緊固件 |
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24 | 公稱壓力MPa | PN1.6 | 58 | 保位閥 |
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25 | 作用方式 | 氣開式 | 59 |
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26 | 閥芯型式 | 單座 |
特殊要求： | ||||||||||||
27 | 流量特性 | 等百分比 | |||||||||||||
28 | 泄漏等級(jí) | Ⅳ 級(jí)（GB/T4213-92） | |||||||||||||
選型和計(jì)算（定尺寸）是選擇一個(gè)調(diào)節(jié)閥的兩個(gè)重要部分。它們是不同的，然而又是互相關(guān)聯(lián)的。以往，各工業(yè)部門的自控設(shè)計(jì)的選閥工作有些基本上沒有考慮到它們之間的內(nèi)在。對(duì)國內(nèi)一般產(chǎn)品來說，用一組工藝參數(shù)計(jì)算兩個(gè)不同閥型的流通能力，臨界條件下的計(jì)算結(jié)果大可相差40％以上。
不同結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥有其各自的壓力恢復(fù)特性。此特性用壓力恢復(fù)系數(shù)FL或大有效壓差比XT表示。一般的單、雙座閥等屬于低壓力恢復(fù)閥，F(xiàn)L和 XT較大；蝶閥和球閥等屬于高壓力恢復(fù)閥，F(xiàn)L和 XT較小；偏心旋轉(zhuǎn)閥則介于兩者之間。參數(shù)FL和 XT的引入有助于在計(jì)算中根據(jù)已知的工藝參數(shù)來確定真正有效壓差，以計(jì)算出的流通能力。
FL和 XT的數(shù)值必須在閥型選定之后才能獲得，而閥型的選定不僅與流體的性狀、壓力、溫度、腐蝕性等因素有關(guān)，并且與流通能力、可調(diào)范圍、允許壓差等參數(shù)有關(guān)；但是這些參數(shù)必須經(jīng)計(jì)算后才能得到，而往往由于這些參數(shù)的限制又必須改選閥型；因此問題的關(guān)鍵就在于要設(shè)計(jì)出一套合理的方法和步驟，把選型和計(jì)算作為一個(gè)有機(jī)的整體綜合起來考慮。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型和計(jì)算包括以下幾部分。
1. 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型和選材
調(diào)節(jié)閥的選型按照工藝和自控專業(yè)提出的各項(xiàng)要求進(jìn)行。在選型中主要考慮以下各個(gè)方面：流體的性狀、靜壓、溫度、壓差、腐蝕性、對(duì)閥的泄漏要求、閥的動(dòng)作方式、管道配置、以及流通能力和可調(diào)范圍等。
流體腐蝕性的影響主要體現(xiàn)在閥體和閥芯材料的選擇上。由于不能排除某些材料只許在某種特殊的閥型中使用的限制條件，因此并不是每種閥型均可任意選擇材料。閥體材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、靜壓和材料的許用溫度。閥芯材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、材料的許用溫度，以及材料耐沖蝕的性能（即考慮液體的阻塞流，閥壓差和流體的清凈程度）。阻塞與否在初選時(shí)尚不能確定，需待計(jì)算后再進(jìn)行校核。同時(shí)滿足以上各項(xiàng)要求的材料方為合選者。
調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有的低公稱壓力等級(jí)是選型的必要條件。它可根據(jù)流體溫度，閥入口大壓力，按照初選閥體材料在一定溫度條件下與許用壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系來確定。
選型，在步驟上可先以流體壓力、性狀和對(duì)閥的泄漏量要求作為考慮因素，規(guī)定出一些合適的閥型，然后按照這些閥型的優(yōu)選次序，逐一對(duì)以上其他各種因素進(jìn)行校核。流通能力與可調(diào)范圍兩項(xiàng)在初選閥型時(shí)尚未確定，需待計(jì)算出結(jié)果后，在返回進(jìn)行校核。定出初選的閥型后，即得該閥型的必要計(jì)算數(shù)據(jù)，如壓力恢復(fù)系數(shù)FL、大有效壓差比XT、層流系數(shù)FS和可調(diào)范圍R等，提供以下各項(xiàng)計(jì)算使用。初選閥型若不滿足流通能力要求時(shí)需另選閥型，反復(fù)計(jì)算。
2. 調(diào)節(jié)閥流通能力計(jì)算和尺寸選擇值
選擇調(diào)節(jié)閥尺寸大小的根本依據(jù)是閥的流通能力能否滿足工藝的要求。調(diào)節(jié)閥的額定流通能力和公稱通徑有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是有產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。由此，必須按照工藝條件和初選閥型計(jì)算出流通能力，從初選的閥型中定出合適的公稱通徑。
1） 調(diào)節(jié)閥流通能力的計(jì)算（現(xiàn)以液體加以說明）
計(jì)算公式：CV值是用來表示調(diào)節(jié)閥的英制單位流量系數(shù)。其定義是，閥處于全開狀態(tài)，兩端壓差為1磅/英寸2（7KPa）的條件下，60℉（15.6℃）的清水，每分鐘通過閥的美加侖數(shù)。
CV＝Q √G/P1-P2 ＝Q √G/△P（英制）
CV＝1.17Q √G/P1-P2 ＝1.17Q √G/△P（公制）
式中：公制 Q＝大流量 gpm（美加侖/分）
G＝比重（水＝1）
P1＝進(jìn)口壓力 Psia（大流量時(shí)）
P2＝出口壓力 Psia（大流量時(shí)）
英制
Q＝大流量 m3/h
G＝比重（水＝1）
P1＝進(jìn)口壓力 kgf/cm2（大流量時(shí)）
P2＝出口壓力 kgf/cm2（大流量時(shí)）
2） 公稱通徑的選擇：
調(diào)節(jié)閥公稱通徑選擇，是由大Cv值、小Cv值、額定Cv
值、可調(diào)范圍，以及調(diào)節(jié)閥有足夠的調(diào)節(jié)余量，這幾個(gè)因素來決定的。
大Cv值和大Cv值是分別在大流量和小流量條件計(jì)算出的兩個(gè)數(shù)值。
a) 大Cv值
鑒于額定Cv值之有+20％、-10％的調(diào)節(jié)誤差，建議等百分比閥在90-95％開度內(nèi)的值作為大Cv值，線性調(diào)節(jié)閥在80-90％開度內(nèi)的值作為大Cv值。
b) 常用Cv值
常在低開度下工作，閥芯易于磨損，再從控制性能上考慮，希望閥在50-80％開度范圍工作。
c) 小Cv值
閥的小Cv值應(yīng)在固有的可調(diào)范圍之內(nèi)，實(shí)際上大多調(diào)節(jié)閥控制流體時(shí)，開度變化、閥上壓差也相應(yīng)變化。開度與流量之間的固有流量特性，變成了實(shí)際的流量特性，可調(diào)范圍也變小了。閥達(dá)到小Cv值時(shí)，希望閥在10-20％開度上工作，如果要使閥在小的開度范圍內(nèi)工作，應(yīng)選擇可調(diào)范圍較大的調(diào)節(jié)閥，或者改用一臺(tái)大，一臺(tái)小的切換閥，用這兩臺(tái)閥分程控制流量。
3） 調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍的驗(yàn)算
為了保證調(diào)節(jié)閥在工藝要求的大到小流量的整個(gè)范圍內(nèi)滿意地調(diào)節(jié)，就必須進(jìn)一步驗(yàn)算可調(diào)范圍R。以往有用規(guī)定小流量時(shí)的調(diào)節(jié)閥開度極限作為指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)的，但這種做法并不十分合適。應(yīng)采用以小流量計(jì)算所得的小Cv值作為校驗(yàn)指標(biāo)才為合理，如果小Cv值滿足條件Cv min≥2Cv/R，說明所選閥門滿足了可調(diào)范圍的要求，否則此閥應(yīng)慎用或采用分程控制。
3. 調(diào)節(jié)閥流量特性選擇
調(diào)節(jié)閥的流量特性分固有特性和工作特性兩種。對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)有影響的是工作特性。閥本身只具備固有特性（在閥兩端壓差不變的情況下，不可壓縮流體通過調(diào)節(jié)閥的流量與開度之間的關(guān)系）。而工作特性是由閥的固有特性結(jié)合管路系統(tǒng)阻力情況得到的。因此，先按調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求確定所需的工作流量特性，然后再確定與其相應(yīng)的固有流量特性。典型的固有流量特性有線性特性和等百分比特性。
選擇基本原則：
1) 線性流量特性
a) 壓差變化小，幾乎恒定。
b) 整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失大部分分配在閥上（開度變化，閥上壓差變化相對(duì)較小）。
c) 外部干擾小，給定值變化小（可調(diào)范圍要求小的場(chǎng)合）。
d) 工藝流程的主要參數(shù)的變化呈線性。
2） 等百分比流量特性
a) 要求大的可調(diào)范圍。
b) 管道系統(tǒng)壓力損失大。
c) 開度變化，閥上壓差變化相對(duì)較大。
選型與計(jì)算還包括有：閥體材料、閥芯材料、閥門定位器、大開度、小開度、噪聲值和備注等等，在這里就不一一介紹了。 與本文類似的論文有：西門子電動(dòng)減壓閥控制原理
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