1 概述
在自动节造系统中 ，调节阀是其常用的执行器＝谠旃淌欠癜参热【鲇诘鹘诜芊裾纷魑 ，使过程节造体现为物料能量和流量的精确变动。所以 ，要凭据分歧的必要选择分歧的调节阀。选择适当的调节阀是管路设计的重要问题 ，也是保障调节系统安全和安稳运行的关键。
2 调节阀的组成
调节阀由执行机构和调节机构组成 ，接受调节器或推算机的节造信号 ，用来扭转被控介质的流量 ，使被调参数维持在所要求的领域内 ，从而达到过程节造的自动化。
2.1 执行机构
执行机构依照驱动大局分为气动、电动和液动3种。气动执行机构拥有结构单一 ，作为靠得住 ，机能不变 ，价值低 ，守护方便 ，防火防爆蹬着点 ，在很多节造系统中获得了宽泛地利用。电动执行机构固然不利于防火防爆 ，但其驱动电源方便可取 ，且信号传输速度快 ，便于远距离传输 ，体积幼 ，作为靠得住 ，维建方便 ，价值便宜。液动执行器的推力最大 ，调节精度高 ，作为速度快 ，运行安稳 ，但由于设备体积大 ，工艺复杂 ，所以目前使用不多。
执行机构不论是何种类型 ，其输着力都是用于克服负荷的有使劲（重要是指不平衡力和不平衡力矩、摩擦力、密封力及沉力蹬仔关力的作用）。因而 ，为了使调节阀正常工作 ，配用的执行机构要能产生足够的输着力来克服各类阻力 ，保障高度密封和阀门的开启。对执行机构输着力确定后。应凭据工艺使用环境要求 ，选择相应的执行机构。例如 ，对于现场有防爆要求时 ，应选用气动执行机构 ，且接线盒为防爆型。若是没有防爆要求 ，则气动或电动执行机构都可选用 ，但从节能方面思考 ，应尽量选用电动执行机构。对于要求调节精度高 ，作为速度快和运行安稳的工况 ，应选用液动执行机构。
综合各类执行器的特点 ，自动节造系统普遍选取电动执行机构。如结构单一、体积幼的ZAZ直行程类及ZAJ角行程类 ，3610L(R) 型电子式及SKD型多转电动执行机构等。各类执行机构只管在结构上不齐全一样 ，但根基结构都蕴含放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件、弹性联轴器和地位反馈等部件（图 1）。
图1 电动执行机构的方框图
电动执行机构通常必要与伺服放大器配套 ，接受调节器的信号 ，该信号经过伺服放大器放大后转换为三位继电信号 ，节造可逆电机正转或回转 ，带头调节机构 ，使阀开启或关关。
2.2 调节机构
调节阀门是调节阀的调节机构 ，它凭据节造信号的要求而扭转阀门开度的大幼来调节流量 ，是一个部门阻力能够变动的节流元件。调节阀门重要由高凳拽盖、阀体、阀瓣、阀座、填料及压板等部件组成。在自动节造系统中 ，阀门重要的调节介质为水和蒸汽等。在压力比力低 ，使用情况单一的情况下 ，常用的调节阀有直通调节阀、三通调节阀和蝶阀等。
直通阀有直通单座阀和双座阀之分。单座阀结构单一 ，价值便宜 ，关关时泄漏量幼 ，但由于阀座前后存在的压差对阀瓣产生的不平衡力较大 ，所以合用于低压差的场所 ，例如供水管或回水管中。双座阀有两个阀瓣阀座 ，在其关关状态时 ，两个阀瓣的受力可部门抵消 ，阀瓣所受的不平衡力幼 ，但是由于热胀冷缩效应 ，其同时关关性较差 ，造价也较高 ，只合用于阀前后压差较高但密关要求不高的场所 ，例如供水或回水之间的压差旁通阀。
三通阀有三个出入口与管路相连 ，总进水量较恒定 ，合用于定水量系统中 ，并要求有固定的装置方向 ，不宜反装 ，不适于温差较大场所。三通调节阀有合流阀与分流阀之分。合流阀是将来自两个入口的流体混合至一个出口。分流阀则是将一个入口的流体别离由两个口送出。
蝶阀结构较单一 ，由阀体、蝶板轴及轴封等部门组成 ，其行程为 0°~90°。蝶阀有两位式节造和比例节造 2 种方式。蝶阀的特点是阻力损失幼 ，体积幼 ，质量轻 ，装置方便 ，并且开启阀门和关关阀门的允许压差较大 ，但其调节机能和关阀密关机能较差 ，通常用于压差较大但调节机能要求不高的场所。除用作两通阀表 ，还能够用两个蝶阀组合 ，实现三通阀的职能。在自动节造系统中 ，开/关型电动蝶阀常用于冷水和热水系统中 ，作为水路的连通和关断节造。
3 机能
3.1 工作道理
凭据流体力学可知 ，调节阀是一个部门阻力能够变动的节流元件。对不成压缩流体 ，调节阀的流量可暗示为：
式中：Q–调节阀某一开度的流量 ，mm3/s
P1–调节阀进口压力 ，MPa
P2–调节阀出口压力 ，MPa
A–节流截面积 ，mm2
ξ–调节阀阻力系数
ρ–流体密度 ，kg/mm3
由式（1）可知 ，当A肯定 ，ΔP=P1-P2也恒按时 ，通过阀的流量Q随阻力系数ξ变动 ，即阻力系数ξ愈大 ，流量愈幼。而阻力系数ξ则与阀的结构和开杜仔关。所以调节器输出信号节造阀门的开或关 ，可扭转阀的阻力系数 ，从而扭转被调介质的流量。
3.2 流量个性
调节阀的流量个性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。其数学表白式为：
式中：Qmax–调节阀全开时流量 ，mm3/s
L—-调节阀某一开度的行程 ，mm
Lmax–调节阀全开时行程 ，mm
调节阀的流量个性蕴含梦想流量个性和工作流量个性。梦想流量个性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量个性 ，有直线、等百分比、抛物线及快开4种个性（表1）。
| 流量个性 | 性质 | 特点 |
|---|---|---|
| 直线 | 调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系 ，即单元相对行程变动引起的相对流量变动是一个常数 | ① 幼开度时 ，流量变动大 ，而大开度时流量变动幼 ② 幼负荷时 ，调节机能过于活络而产生振荡 ，大负荷时调节缓慢而不实时 ③ 适应能力较差 |
| 等百分比 | 单元相对行程的变动引起的相对流量变动与此点的相对流量成正比 | ① 单元行程变动引起流量变动的百分率是相称的 ② 在全行程领域内工作都较安稳 ，尤其在大开度时 ，放大倍数也大。工作更为活络有效 ③ 利用宽泛 ，适应性强 |
| 抛物线 | 个性介于直线个性和等百分比个性之间 ，使用上常以等百分比个性代之 | ① 个性介于直线个性与等百分比个性之间 ② 调节机能较梦想但阀瓣加工较难题 |
| 快开 | 在阀行程较幼时 ，流量就有比力大的增长 ，很快达最大 | ① 在幼开度时流量已很大 ，随着行程的增大 ，流量很快达到最大 ② 通常用于双位调节和法式节造 |
在现实系统中 ，阀门两侧的压力降并不是恒定的 ，使其产生变动的原因重要有两个方面。一方面 ，由于泵的个性 ，当系吐澉量减幼时由泵产生的系统压力增长。另一方面 ，当流量减幼时 ，盘管上的阻力也减幼 ，导致较大的泵压加于阀门。因而调节阀进出口的压差通常是变动的 ，在这种情况下 ，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。称为工作流量个性。具体可分为串联管路时的工作流量个性和并联管路时的工作流量个性。
（1）串联管路时的工作流量个性
调节阀与管路串联时 ，因调节阀开度的变动会引起流量的变动 ，由流体力学理论可知 ，管路的阻力损失与流量成平方关系。调节阀一旦作为 ，流量则扭转 ，系统阻力也相应扭转 ，因而调节阀压降也相应变动。串联管路时的工作流量个性与压降分配迸仔关。阀上压降越幼 ，调节阀全开流量相应减幼 ，使梦想的直线个性畸变为快开个性 ，梦想的等百分比个性畸变为直线个性。在现实使用中 ，当调节阀选得过大或出产处于非满负荷状态时 ，调节阀则工作在幼开度 ，有时为了使调节阀有肯定的开度 ，而将阀门开度调幼以增长管路阻力 ，使流过调节阀的流量降低 ，现实上就是使压降分配比值降落 ，使流量个性畸变 ，恶化了调节质量。
（2）并联管路时的工作流量个性
调节阀与管路并联时 ，通常由阀支路和旁通管支路组成 ，调节阀装置在阀支路管路上。调节阀在并联管路上 ，在系统阻力一按时 ，调节阀全开流量与总管最大流量之比随着并联管路的旁路阀逐步打开而削减。此时 ，只管调节阀自身的流量个性无变动 ，但系统的可调领域大大缩幼 ，调节阀在工作过程中所能节造的流量变动领域也大大减幼 ，甚至起不到调节作用。要使调节阀有较好的调节机能 ，通常以为旁路流量最多不超过总流量的 20%。
4 调节阀的选择
4.1 流量个性选择
流量个性的选择步骤有两种 ，一种是通过数学推算的分析法 ，另一种是在现实工程中总结的经验法。由于分析法既复杂又费时 ，所以通常工程上都选取经验法。具体来说 ，应该从调节质量、工况前提、负荷及个性几个方面思考。
（1）凭据自动调节系统的调节质量
凭据自动节造道理中的个性赔偿道理 ，为了使系统维持优良的调节质量 ，但愿开环总放大系数与各环节放大系数之积维持常数。这样 ，适当选择阀的个性 ，以阀的放大系数变动来赔偿对象放大系数的变动 ，从而使系统的总放大系数维持不变。
（2）凭据管路系统压降变动情况
调节阀的压降比S界说为该调节阀可节造的最大流量所对应阀门进出口差压ΔP1m和系统差压ΔP之比：
调节阀流量个性与压降比S有亲昵的关系（表2）。
| 管路系统压降比 S | 1~0.6 | 0.6~0.3 | 0.3~0 |
|---|---|---|---|
| 现实工作流量个性 | 直线 等百分比 | 直线 等百分比 | 调节不合适 |
| 所选流量个性 | 直线 等百分比 | 等百分比 等百分比 |
（3）凭据负荷变动
直线阀在幼开度时流量变动大 ，调节过于活络 ，易振荡。在大开度时 ，调节作用又显得幽微 ，造成调节不实时 ，不活络。因而在压降比S较幼 ，负荷变动大的场所不宜选取直线阀。等百分比阀在靠近关关时工作缓和安稳 ，而靠近全开状态时 ，放大系数大 ，工作活络有效 ，因而它合用于负荷变动幅度大的场所？炜鲂苑г谛谐探嫌资 ，流量就较大 ，随着行程的增大 ，流量很快达到最大 ，它通常用于双位调节和法式节造的场所。
（4）凭据调节对象的个性
通常有自平衡能力的调节对象都可选择等百分比流量个性的调节阀 ，不拥有自平衡能力的调节对象则选择直线流量个性的调节阀。
4.2 口径选择
调节阀口径是凭据工艺要求的流通能力确定的 ，要凭据提供的工艺前提推算出调节阀的流通能力 ，再凭据其流通能力选择调节阀的口径。流通能力是指当调节阀全开 ，阀两端压差为 9.81×104Pa ，流体的密度为 1g/cm3 时 ，每幼时流经调节阀的流量值 ，该值以 m3/h 或 kg/h 为单元。调节阀的流通能力是合理选择阀门及阀门口径的一个沉要参数 ，通过对换节阀流通能力的推算 ，对比厂家提供的技术参数确定阀门口径的大幼。对于自动节造系统来说 ，水是流经调节阀的常见的介质之一 ，所以以水为例介绍调节阀的流通能力C：
现实工程中 ，阀门口径是分级的 ，C值通常也不是陆续值（公式推算的C值是陆续的）。分歧厂商的同类型产品有分歧的C值与口径对应表。在推算出进展的C值后 ，就能够查阅出产商的相应产品数据表来决定所需的阀门口径。拔取阀门口径的准则应尽可能靠近或大于推算了局 ，不应幼于推算了局。
4.3 选用当苦衷项
（1）调节阀直接依照收受管径拔取是不合理的。阀门的调节品质与收受流速或管炯有关系 ，阀门的调节品质仅与水的阻力及流量有关。亦即一旦系统设备确定之后 ，理论上适合该系统的阀门只有一种梦想的口径 ，而不会出现多种选择。
（2）调节阀口径不能过幼。选择的阀门口径过幼 ，一方面会增长系统的阻力 ，甚至会出现阀门口径100%开启时 ，系统仍无法达到设定的容量要求 ，导致严沉后果。另一方面阀门将必要通过系统提供较大的压差以维持足够的流量 ，加沉泵的负荷 ，阀门易受侵害 ，对阀门的寿命影响很大。
（3）调节阀口径不能过大。选择的阀门口径过大 ，不仅增长工程成本 ，并且还会引起阀门时时运行在低百分比领域内 ，引起调节精度降低 ，使节造机能变差 ，并且易使系统受冲击和振荡。
（4）为了保障系统控制品质 ，最好的步骤是在系统允许的领域内选择能获得较大压力降的阀门口径 ，使阀门在运行过程中压力降的变动值尽可能幼。阀门全开状态下的压力降占全泵压百分比越高 ，则阀门压力降相对变动值越幼 ，阀门的装置个性就越靠近其内涵个性。
（5）节造系统中调节阀应尽可能工作于恒定的压力降前提下 ，由于阀门是否匹配盘管依赖于它的内涵个性和流量因子 ，而这些阀门参数取决于恒定的阀门压力降。
5 结语
设计调节阀时 ，要求对换节阀的组成、分类和个性有一个明显的意识 ，并在此基础上把握正确的选择步骤。并且 ，对于一个现实系统配置调节阀时 ，还必要对整个管系环路进行详尽的分析 ，综合思考各类成分。只有这样 ，能力正确地选择调节阀 ，保障调节系统的节造质量。
