控制阀门阻塞流判断及KV值计算选型

1、在现代化装置的生产中，取决于对流动着的液体和气体的控制，装置间是借助管道连接来传输介质无论是流量、温度、压力、液面的调节都是靠最终的控制元件_阀门去完成在管道中阀门对介质进行开断、调节和分配控制调节阀是阀门中的一种，是调节和分配介质的主要阀种调节阀的类型和结构型式繁多在工艺设备、装置及管道上配置一些自动化装置，代替部分人工的直接劳动，使生产在不同程度上自动的进行。这种部分或全部的自动化装置来管理生产过程的方法称之为_过程自动化 加快生产速度、降低生产成本、提高产品质量与产量 减轻劳动强度，改善劳动条件 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率，保障人身安全的目

2、的 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高操作者专业技术水平。人工操作图液位自动控制系统图控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要右图是一个典型的热交换器自动调节系统图从图中可以看出，调节阀的信号来自于调节器，根据信号的变化直接改变 被调介质（蒸汽）的流量，即改变输入到热交换器的热量，使出口热水的温度保持在给定的温度值这种典型的自动化控制系统主要有三个环节 检测（温度变送器） 控制（调节器） 执行（调节阀）组成自动化装置被控对象测量元件与变送器自动控制器执行器左图是乙烯生产过程中脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图 在图中：TRC210是脱乙烷塔的温度记录和控制。控制信号操控阀门，相应的阀

3、门位号：TV210PIC207是压力检测控制，控制信号驱动PV207的控制阀字母字母第一位字母第一位字母后继字母后继字母被测变量被测变量修饰词修饰词功能功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析分析电导率电导率密度密度电压电压流量流量电流电流时间或时间程序时间或时间程序物位物位水分或湿度水分或湿度压力或真空压力或真空数量或件数数量或件数放射性放射性速度或频率速度或频率温度温度黏度黏度力力供选用供选用位置位置差差比（分数）比（分数）积分、累积积分、累积安全安全报警报警控制（调节）控制（调节）检测元件检测元件指示指示自动自动-手动操作器手动操作器积分、累积积分、累积记录或打印记录或打印开关、联锁

4、开关、联锁传送传送阀阀、挡板、百叶窗、挡板、百叶窗套管套管继动器或计算器继动器或计算器驱动、执行或未分类的终端执行机构驱动、执行或未分类的终端执行机构仪表功能代号车间工段工位分厂缩写缩写含义含义PVPressureValve压力调节LVLevel Valve液位调节TVTemperature Valve 温度调节FVFlow Valve流量调节AV分析、报警UV多参数调节HV参与手动调节SV逻辑控制调节阀门自动阀(管道内介质压力驱动)驱动阀 (外力驱动)自力式阀止回阀安全阀手动阀气动阀电动阀液动阀电液动阀安装在生产现场，时刻与介质接触工作在高温、高压、深冷、强腐蚀、易磨损、易堵、易漏的恶劣条件

5、是系统中最薄弱的环节由于选择不当或维护不善常常使整个自动化系统不能可靠工作，严重时会引起装置停车，工厂停产与生产工艺密切相关，它直接影响生产过程中物料平衡与能量平衡控制阀代替了人工操作，所以人们常形象的称之为实现生产过程自动化的手脚调节阀又称控制阀它是过程控制系统中用动力操作去改变流体流量的装置调节阀由执行机构和阀组成 执行机构起推动作用 阀起调节流量的作用调节阀是执行器的主要类型。执行机构阀控制阀气动调节阀附件阀电动调节阀附件气动执行机构电动执行机构阀门定位器阀位传送器电气转换器手动机构三断保护薄膜执行机构活塞执行机构长行程执行机构滚动膜片执行机构比例式两位式直装式侧装式正作用反作用角行程直

6、行程按调节型式按移动型式按阀芯型式按流量特性按阀盖型式调节型切断型调节切断型直行程角行程直线特性等百分比抛物线快开普通型散（吸）热型长颈型波纹管密封型平板型柱塞型套筒型多级降压型偏转型蝶型球型自动化仪表中，执行器是最终的控制元件执行器是动作部分，一般称为阀门 开断作用的阀门称为开关阀 调节作用的阀门称为调节阀（也称为控制阀 CONTROL VALVE)执行机构是将控制信号转换成相应的动作来控制阀内节流件的位置。 信号或驱动力可以为气动、电动、液动或这三者的任意组合。阀门是执行器的调节部分 阀与介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而达到调节流量的目的。气动调节阀是自

7、控阀门中使用的最多的阀门常用气动阀有调节阀和开关阀 直行程气动调节阀（GLOBEL VALVE） 单座阀 双座阀 笼式阀 角阀 三通阀 气动开关阀 隔膜阀 球阀（BALL VALVE） 蝶阀 角行程气动调节阀 偏心旋转阀 V型球阀阀体内只有一个阀芯与阀座。结构简单、泄漏量小，易保证关 闭，甚至完全切断。在压差大的时候，流体对阀芯上下 作用的推力不平衡，这种不平衡力 会影响阀芯的移动。 1. 直通单座阀阀体内有两个阀芯与阀座。它比同口径的单座阀能流过更多的 介质，流通能力约大2025。 流体作用在上、下阀芯上的不平衡 力可以互相抵消，所以不平衡力小， 允许压差大。泄漏量较大，阀体的流路较复杂。2

8、. 直通双座阀阀体内由阀塞和笼组成密封副 阀笼可制作不同的窗口获得各种流 通特性。很多苛刻工况用阀均在该 阀基础上制作复杂3. 直通笼式阀流路简单、阻力较小，适于现场管 道要求直角连接。使用在高压差场 合 高黏度、含有少量悬浮物和固 体颗粒状4. 角型阀共有三个出入口与工艺管道连接合流型和分流型两种 5. 三通阀采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜结构简单、流阻小、流通能力比同 口径的其他种类的阀要大。不易泄 漏，耐腐蚀性强 适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质 高黏度、含有少量悬浮物和固体 颗粒状6. 隔膜阀隔 膜气动执行机构阀 体由阀体、阀板、阀杆和密封件等部 件组成结构简单、流阻小、流通能力比同 口径的

9、其他种类的阀要大，价格 便宜，可容易制造超大通径适用于强酸、强碱、强腐蚀性 介质高黏度、含有少量悬浮物 和固体颗粒状7. 蝶阀球阀的阀芯与阀体都呈球形体结构简单、流阻小、流通能力大， 行程距离为90转角 “V”形和“O”形两种开口形式。 “V” 形球阀由于固有特性为近似等百分比，可 以作为调节阀使用8. 球阀阀芯呈扇形球面状并与挠曲臂 在一起密封性好。重量轻、体积小高黏度、含有少量悬浮物 和固体颗粒状9. 挠曲阀(偏心旋转阀)执行机构是利用能源转换为机械能，推动阀门进行工作气动执行机构分为依据动作方式分为 故障回位型 两位型故障回位型执行机构以动作方向分 正作用：驱动压力增高，推杆伸出执行机构

10、外 反作用：驱动压力增高，推杆缩回执行机构内气动薄膜执行机构是依靠信号压力（仪表风）驱动信号压力一般是20100KPa单弹簧结构，调整弹簧方便这种执行机构的输出特性是比例式的，即输出位移与输入的气压信号成比例关系。推杆的位移就是执行机构的直线输出位移，也称为行程。1. 气动薄膜执行机构轻型气动执行机构也称为精小型气动执行机构采用多弹簧结构具有重量轻、高度小、结构紧凑、装校简便2. 轻型气动薄膜执行机构活塞执行机构出力大双作用气动活塞式执行机构的活塞随气缸两侧的压差而移动，称为两位型单作用气动活塞式执行机构的活塞随气压增大压缩弹簧而移动，称为调节型气动活塞式执行机构的气缸允许操作压力可达700K

11、Pa3. 活塞执行机构这种执行机构兼有薄膜执行机构和活塞式执行机构的优点与薄膜执行机构相比，膜片有效面积相同时有更大的行程若与活塞式执行机构相比，有摩擦力小、密封性好的优点4. 滚动膜片执行机构气动侧装式执行机构也称为增力型执行机构结构特点在于把执行机构的薄膜式膜头装在支架的侧面，采用杠杆传动把力矩放大，扩大执行机构的输出力。正作用和反作用是靠调整推力臂在摆块上不同的孔位获得的5. 侧装执行机构普通型 散热型 长颈型 波纹管密封型 上阀盖是装在调节阀的执行机构与阀之间的部件， 其中装有填料函，适用不同的工作温度和密封要求上阀盖常见的结构形式有四种： 普通型 散（吸）热型 长颈型 波纹管密封型密

12、封填料的类型 V型PTFE 石棉+PTFE 石棉+石墨 石墨环控制阀的计算包括1.流通能力计算：根据已知的流体条件（最大流量、阀前阀后压差、流体密度等）， 计算出流量系数KV值。2.开度验算：选取调节阀口径后，要对计算KV値圆整，因此，要对开度验算3.可调比验算：理想可调比和实际可调比有差别4.噪声预估：出现阻塞流时，产生震动和噪声要进行噪声预估5.关闭力的计算：对阀座承载压力能力进行计算。流通能力：也称为容量 在规定条件下流体通过阀门的流量流量系数 用于说明规定条件下控制阀流通能力的基本参数1. 流通能力计算 在采用国际单位制时，流量系数用Kv表示。 Kv的定义为：温度为540的水在100K

13、Pa压降下，1小时内流过阀的立方米数。 很多采用英寸制单位的国家用Cv表示流量系数。 Cv的定义为：用4060F的水，保持阀门两端压差为1psi，阀门全开状态下每分钟流过的水的美加仑数从控制阀的结构原理来看，控制阀是一个局部阻力可以改变的节流元件。当流体流过调节阀时，由于阀芯、阀座所造成的流通面积的局部缩小，形成局部阻力，它使流体的压力和速度产生变化，见图。流体流过调节阀时产生能量损失，通常用阀前后的压差P来表示阻力损失的大小 计算Kv的理论基础gPPH21gvH22式中：H 单位重量流体流过调节阀的能量损失；P1 调节阀阀前的压力；P2 调节阀阀后的压力； 流体密度；g 重力加速度。v 流体

14、的平均流速 控制阀的阻力系数Q 流体的体积流量A 控制阀连接管的横截面积AQv 如果调节阀前后的管道直径一致，流速相同，根据流体的能量守恒原理，不可压缩流体流经调节阀的能量损失为：如果调节阀的开度不变，流经调节阀的流体不可压缩，则流体的密度不变，那么，单位重量的流体的能量损失与流体的动能成正比，即：流体在调节阀中的平均流速为：计算公式212PPAQ综合上述三式可得调节阀的流量方程式为：若方程式中个参数采用下属单位：A cm2P1 、P2100kPa g/cm3Q m3/h 该式即是控制阀实际应用的流量方程。可见，当调节阀口径一定，并且调节阀两端压差不变时，阻力系数减小，流量增大；所以，控制阀的

15、工作原理就是按照信号的大小，通过改变阀芯行程来改变流通截面积，从而改变阻力系数而达到调节流量的目的。流通能力（Kv与Cv）的换算PQ10Kv K Kv v1 1. .1 15 56 6P PQ Q1 10 0 P PQ Q0 0. .3 38 81 12 23 35 54 4. .4 40 02 28 8 P PQ Q0 0. .1 14 45 50 03 34 41 14 4. .4 40 02 28 8C Cv v1.1560951kPa=0.001Mpa=0.001*145.034237 = 0.145034237 Psi1m3/h =264.17gol/h =4.4028 gpm（美加

16、仑/分） 1kgf/cm2 =0.098067 MPa =735.56 mmHg =0.96784 atm =14.223 Psi1 Mpa =10.19716 kgf/cm2 =7500.624576 mmHg =9.869221 atm =145.034237 Psi1 atm =1.03229 kgf/cm2 =760.001653 mmHg =0.101325 MPa =14.695611 Psi1 Psi =0.070309 kgf/cm2 =0.006895 MPa =51.716234 mmHg =0.068048 atm Cv=1.156 Kv Kv=0.865 Cv在建立流量

17、系数的计算公式时，都是把流体假想为理想流体，根据理想的简单条件来推导公式，没有考虑到阀门结构对流动的影响只把调节阀模拟为简单的结构形式，只考虑到阀门前、后的压差，认为压差直接从P1降为P2。而实际上，当流体流过调节阀时，其压力变化情况如图所示。P1PvcP2根据流体的能量守恒定律可知，在阀芯、阀座节流口处由于节流作用而在附近的下游产生一个缩流，其流体速度最大，但静压最小。在远离缩流口处，随着阀内流通面积的增大，流体的流速减小，由于相互摩擦，部分动能转变成内能，大部分静压被恢复，形成了阀门压差P。流体在节流口处的压力急剧下降，并在节流通道中逐渐恢复，但已经不能恢复到阀前压力P1值。 实际流体 阻

18、塞流如果液体流过管道节流处，压力恢复后P2仍低于汽化压力(Pv)（此时流体内仍有气泡）。这种现象称为闪蒸。 如果液体流过管道节流处，压力恢复后P2高于汽化压力(Pv)（此时流体内气泡破裂）。这种现象称为气蚀。PvcFluid Vaporization That Occurs When PvcPv.闪 蒸 和 气 蚀当压力为P1的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加而静压力骤然下降，当节流孔后压力P2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压PV时，部分液体成为气体，形成汽液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。产生闪蒸时，对阀芯等材质已开始有侵蚀破坏作用，而且影响液体计算公式的正确性，使计算复杂化。闪

19、 蒸 的 破 坏第一阶段是液体内部形成气泡，即闪蒸阶段第二阶段是这些气泡的破裂，即气蚀阶段在产生空化作用时，在缩流口处的后面，由于压力恢复，升高的压力压缩气泡， 达到临界尺寸的气泡开始变为椭圆形，接着在上游表面开始变平，然后突然爆裂，所有的能量集中在破裂点上，产生极大的冲击力。因此，闪蒸和空化作用产生的前后计算公式必然不同。气 蚀FL值是调节阀内部结构几何形状的函数，它表示流体流经阀体缩流口之后动能变为静压的恢复能力。一般FL=0.50.98。FL越小，即压力恢复越大。各种阀门因结构不同，其压力恢复能力和压力恢复系数也不相同。有的阀门流路好，流动阻力小，具有高压力恢复能力，这类阀门称为高压力恢

20、复阀，例如球阀、蝶阀、角阀等。有的阀门流路复杂，流阻大，摩擦损失大，压力恢复能力差，则称为低压力恢复阀，如单座阀、双座阀等。在上图中可以看出，球阀的压差损失PA 小于单座阀的压差损失PB。FL 值的大小取决于调节阀的结构形状，通过试验可以测定各类典型阀门的FL值。计算时可参照后面表选用。压力恢复系数FL常用FL值表阀的类型阀芯形式流动方向FLXT单座阀柱塞型柱塞型套筒型套筒型流开流闭流开流闭0.900.800.900.800.720.550.750.70双座阀柱塞型任意0.850.70角形阀柱塞型柱塞型套筒型套筒型流开流闭流开流闭0.900.800.850.800.720.650.650.60

21、球阀O形球阀（孔径为0.8d）V形球阀任意任意0.550.570.150.25偏旋阀柱塞型任意0.850.61蝶阀60全开90全开任意任意0.680.550.380.20阻塞流对计算的影响 1. 从前面的分析可知，阻塞流是指介质在流过调节阀时所达到的最大流量状态（即极限状态）。 2. 在固定的入口条件下，阀前压力P1保持一定而逐步降低阀后压力P2时，流经调节阀的流量会增加到一个最大极限值，再继续降低P2，流量也不再增加，这个极限流量即为阻塞流。PNQC 3. 阻塞流出现之后，流量与P之间的关系已不再遵循公式 的规律。 从图上可见，当按实际压差计算时Qmax要比阻塞流量Qmax大很多。因此，为了

22、精确求得此时的Kv值，只能把开始产生阻塞流时的阀压降PT作为计算用的压降。液体是不可压缩流体，它在产生阻塞流时Pvc值与液体介质的物理性质有关，即Pvc=Ff*PvPFL2(PI-PVC)阻塞流判断公式PVC的计算Pvc=Ff*Pv Pv液体的饱和蒸汽压力； Ff液体的临界压力比系数。 Ff是阻塞流条件下缩流口处压力Pc与阀入口温度下的液体饱和蒸汽压力Pv之比的函数。可以用图查出。或用公式计算P Pc cP Pv v0 0. .2 28 80 0. .9 96 6F FF F阻塞流的判断PQKV0/10当PFL2(PI-PVC)P-(PF/10VC12L0QKV当PFL2(PI-PVC)阻塞流

23、判断公式 当流体在流经阀门 截流面后会产生流体的阻塞现象，造成流量受限，只有进行修正才可满足给定流量Q -流过调节阀的体积流量 m3/hP-调节阀阀前、阀后的压差 kPa -液体的密度 g/cm3Pc -液体的临界压力Pv -液体的饱和蒸汽压力FL -阀门的压力恢复系数PvPv* *) )PcPcPvPv0.280.28(0.96(0.96PvPv* *F FPvcPvcF FPQKV0/10不可压缩流体计算公式流体状态流体状态判别式判别式计算公式计算公式单位单位非阻塞流非阻塞流QgQg _ _气体标准体积流量气体标准体积流量 NmNm3 3/h/hNN气体标准状态下的密度气体标准状态下的密度

24、 （273K 101.3kPa) 273K 101.3kPa) kg/Nmkg/Nm3 3P1P1_ _ 入口压力入口压力 （绝压）（绝压） kPakPa X _ X _ 压差比压差比 X=X=P/PP/P1 1 y _ y _ 膨胀系数膨胀系数T1_ T1_ 入口绝对温度入口绝对温度 K(+273)K(+273)Z _ Z _ 压缩系数压缩系数k k气体的绝热指数气体的绝热指数FkFk_ _ 比热比系数空气比热比系数空气FkFk=1=1M M_ _ 气体分子量气体分子量Z Z由由TrTr=T=T1 1/ /TcTc Pr=P Pr=P1 1/Pc/Pc查表求得查表求得阻塞流阻塞流TKXFX

25、TKXFX XMZTyPQgKvXZTyPQgKvN1111*6 .24*19. 5TTNXkMZTPQgKvXkZTPQgKv*9 .13*9 . 211111 1. .4 4k kF FX X3 3F FX X1 1y yK KT TK K可压缩流体（气体）计算公式流体状态判别式计算公式单位非阻塞流Ws _蒸气标准质量流量 kg/hN蒸气标准状态下的密度 （273K 101.3kPa) kg/Nm3P1_ 入口压力（绝压） kPa X _ 压差比 X=P/P1 y _ 膨胀系数T1_ 入口绝对温度 K(+273)Z _ 压缩系数k气体的绝热指数Fk_ 比热比系数空气Fk=1M_ 气体分子量

26、Z由Tr=T1/Tc Pr=P1/Pc查表求得阻塞流TKXFX TKXFX XMZTyPWsKvXPyWsKvS1111 .1116.3MXkZTPWsKvPXkWsKvTST*62. 0*178. 11114.131kFXFXyKTK可压缩流体（蒸汽）计算公式可压缩流体（两相流）体计算公式流体状态计算公式单位液体与非液化气体Wg _气体标准质量流量 kg/hWL _液体质量流量 kg/hN蒸气标准状态下的密度 （273K 101.3kPa) kg/Nm3P1_ 入口压力 kPa X _ 压差比 X=P/P1 y _ 膨胀系数T1_ 入口绝对温度 K(+273)Z _ 压缩系数k气体的绝热指数

27、Fk_ 比热比系数空气Fk=1M_ 气体分子量液体与蒸气310/16. 3LLgLeeLWWgWWgPWWgKv4.131kFXFXyKTK3110/)1 (16. 3LLSLmFmLLWWgWWgFPFWWgKv气体密度分为_相对密度、标准密度和工作密度控制阀计算中气体的基本公式是由理想气体基本定律推导得出的。 PnVn=NRTn工作状态的公式为 ： P1V1=NRT1因为当气体温度、压力变化时气体的克分子数未变，所以N不变，而R为常数。则 NR= PnVn/Tn= P1V/T1而当物质的质量不变时：nVn= 1V1所以： 1=1=nVn/V1=n=n* *P1P1* *Tn/(PnTn/(

28、Pn* *T1)T1)例：空气例：空气2020时的密度时的密度=1.293=1.293* *273/(273+20)=1.2047273/(273+20)=1.2047气体密度的计算根据流量和压差计算得到Kv 值，并按制造厂提供的各类调节阀的标准系列，选取调节阀的口径后，考虑到选用时要圆整，因此，对工作时的阀门开度应该进行验算。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。理想特性和工作特性又有差别。因此验算开度时，应按不同特性进行。右表中是利用放大系数法的计算公式2. 开度的验算控制阀的可调比就是控制阀所能控制的最大流量和最小流量之比。 可调比也称可调范围： R=Qmax/Qmi

29、n要注意：最小流量Qmin和泄漏量含义不同。 最小流量是指可调流量的下限值，一般为最大流量的2%4% 而泄漏量是阀门全关时泄漏的量，它仅为最大流量0.1%0.01%理想可调比：当控制阀上压差一定时，可调比称为理想可调比。它是由控制阀的结构决定的。一般控制阀的可调比为50，我国设计时取R=30。实际可调比：控制阀在工作时不是与管路系统串联就是与旁路阀并联，随着管路系统的变化或旁路阀的开启程度不同，控制阀的可调比也产生相应的变化。这时的可调比称为实际可调比，一般实际可调比不应大于10。3. 可调比的验算在规定的实验条件下，流体流过安装后处于关闭状态的阀的流量泄漏量及计算PKvQ*1 . 0P P_

30、 _ _ _k kP Pa a/ /h hQQ_ _ _ _ _ _mm3 3L L/ /mmi in n0 0. .0 04 46 61 10 00 00 0/ /6 60 0* *3 35 50 0* *1 14 4. .9 9* *0 0. .1 1* *1 10 01 10 0P P* *K Kv v* *0 0. .1 1QQ4 44 4*泄漏量是根据阀门的额定容量计算泄漏量是根据阀门的额定容量计算阀门额定容量计算公式：阀门额定容量计算公式：例例1：GT DN25 等百等百 Kv=14.9 级级 级泄漏量级泄漏量mL/minmL/min0.05250.05256060* *1010*

31、 *100100700700* *2525* *1010* *5 56060* *10001000* *P*PD D* *1010* *5 5QQ6 612121212 控制阀产生噪音的类型有三种：机械噪声、液体动力噪声和气体动力噪声1. 机械噪声 控制阀产生的机械噪声主要来自阀芯、阀杆和一些可以活动的零件。或者由于流体压力波动的影响，或者受到流体的冲击，或者由于套筒侧缘和阀体导向装置之间较大的间隙，都会导致零件的震动。2. 液体动力噪声 由于液体流过控制阀的节流孔而产生的。当液体流过控制阀的节流孔时，流通面积缩小，流速升高，压力下降，因而容易产生阻塞流，产生闪蒸和空化作用，这些情况都是诱发噪

32、音的原因。3. 气体动力噪声 工业上遇到的控制 阀噪声，大多数是气体动力噪声。气体动力噪声是气体或蒸汽流过节流孔而产生的。气体和蒸汽都是可压缩流体，一般来说，可压缩流体的流速都要高于不可压缩流体的流速，因此，可压缩流体流经控制阀产生的噪音是最严重的。4. 噪声的预估条件公式液体PcPSLP=10lg(1.17Kv)+20lg(0.01P)-30lgH+70 =APcPPT 且 P2PvSLP= B-50.01(P-Pc)-6气体除水蒸气外的气体SLP=10lg30KvFLP1P2D2T/H3+SLg水蒸气SLP=10lg6.8103KvFLP1P2D2(1+0.00126Tsh)6/H3出口流

33、速过高的液体估算除水蒸气外的气体M=6.2QN(T)1/2/P2d2SPLo=10lg2.8P22d2D2M8T/104H3+SLg水蒸气M=138Ws(1+0.00126Tsh)SPLo=10lg0.0208P22d2D2M8（1+0.00126Tsh）6/H3Pc=Kc*（P1-Pv） Kc_起始空化系数（可由试验获得或查图确定） 用流体流速的马赫数M来判断产生噪声的程度。u当M1时 噪声过大，必须把调节阀的口径增大， 把流速降下来u当0.33M1时 可按公式估算其声压级噪声预估计算公式 阀门关闭力：F=FtFoFf Fw 式中 Ft _作用在阀芯上的不平衡力； Fo _阀全闭时的阀芯对阀

34、座的密封所附加的压紧力 Ff _ 阀杆所受的摩擦力； Fw _ 阀芯等各种活动部件的重量。Ft 的计算：Ft=3.14*P1*d/4式中 P1_阀门入口压力 d _阀门节流口直径Fo的计算：由于各阀门制造厂的阀门密封面不等，因此采用的计算公式也不一。右图为FISHER的调节阀密封压紧力的公式5. 控制阀关闭力的计算使用FISHER数据验证阀座密封力阀座直径吋阀座直径mm允许压差阀座面积cm2执行机构推力N介质推力N执行机构-介质推力N阀口周长 mm密封推力 N/mm0.25 6.35100.32 857-301840310.36 1529.64 19.95 76.677 0.38 9.5251

35、00.71 857-301840698.31 1141.69 29.92 38.154 0.50 12.7101.27 857-3018401241.43 598.57 39.90 15.002 0.75 19.057.82.85 857-3433802178.72 1201.28 59.85 20.072 1.00 25.43.475.07 857-3433801723.11 1656.89 79.80 20.764 1.00 25.45.945.07 857-4546702949.65 1720.35 79.80 21.559 1.50 38.11.5711.40 857-34338017

36、54.15 1625.85 119.69 13.583 2.00 50.81.220.27 857-4546702383.55 2286.45 159.59 14.327 3.00 76.20.7245.60 857-45(0.4)88703217.80 5652.20 239.39 23.611 4.00 101.60.3281.07 857-45(0.4)88702542.46 6327.54 319.19 19.824 推力大小 表中阀门允许压差选自精通GZ系列产品允许压差857867N19302970.02-0.122501840 经验证，最小密封推力为13.58N/mm。所以FISH

37、ER提出的级密封为80磅/英寸阀口长度（约等于13.4N/mm）是可行的。 在计算阀门允许压差时，应在推力中减去阀口密封力后，计算压差。344450.02-0.13380338029404450.02-0.133802760456770.02-0.1467046706770.04-0.2841088704610060.02-0.16940625010060.04-0.213,19011,80038506770.02-0.1514037406770.04-0.2841070106010060.02-0.16940486010060.04-0.213,1908330516010060.02-0.1

38、6940486010060.04-0.213,19083307014190.02-0.17830783014190.04-0.218,59013,700控制阀的选择包括： 1. 控制阀类型的选择 2. 控制阀作用方式的选择 3. 控制阀流量特性的选择 4. 控制阀口径的选择 5. 控制阀材料的选择 6. 控制阀压力等级的选择 7. 执行机构的选择 8. 附件的选择 在各种各样的工艺条件下，选择阀门时应该考虑的因素： 1.闪蒸和空化a)从压差上考虑，避免空化作用的产生。选择阀门时要选压力恢复系数小的阀门 ，例如调节阀等。b)从材料上考虑，一般来说，材料越硬，抗蚀能力越强。可以采用热处理、堆焊 或

39、喷涂等方式进行硬化处理。c)从结构上考虑，可设计特殊结构的阀芯、阀座，以避免气蚀的破坏作用。 2.磨损a)流路要光滑 流线型的阀体结构能防止颗粒的直接冲击，能避免涡流并减小磨损。b)采用坚硬的阀内件 阀内件越硬，抗磨能力越大。阀内件的结构要有利于保护结合面。 3.腐蚀 阀门类型的选择应能适用于所用的腐蚀介质。可选用隔膜阀、加衬球阀、蝶阀等类型。4.高温 选择阀门时，要考虑采用具有高温强度的材料，所用材料不能因高温作用而粘结、塑变、蠕变。阀体结构可考虑有散热片，阀内件采用热硬性材料。 5.低温 当温度低于30时，问题在于保护阀杆填料不被冻结。在30100 的低温范围，要求 材料不脆化，阀内有足够

40、的冲击强度。必须用特殊的手段保护阀门的热容量，使其免受冷却载荷的作用。1.控制阀类型的选择阀门类型阀门类型应用应用备注备注单座阀双座阀笼式阀隔膜阀球阀蝶阀偏心旋转阀气动执行机构有正、反两种作用方式，而阀也有正装和反装两种方式，因此，实现气动调节阀的气开、气关就有四种组合方式。选择作用方式主要是选择气开或气关。考虑的出发点主要有三个：2.控制阀作用方式的选择从工艺生产的安全角度考虑考虑原则是信号压力中断时，应保证设备或操作人员的安全。如果阀门在信号压力中断时处于打开位置时危害性小，则应该选用气关式，反之则选用气开式。从介质的特性上考虑 如果介质为结晶的物料，要选用气关式，以防堵塞。从保证产品质量

41、、经济损失最小的角度考虑在事故发生时，尽量减少原料及动力消耗，并要保证产品质量固有流量特性：指介质流过阀门的相对流量与相对行程的关系。流量特性分为：快开型、直线型、等百分比型和抛物线型3.控制阀流量特性的选择快开快开开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，很快达到最大流量此后再增大开度，流量变化很小 等百等百分比分比等百分比特性也称为对数特性相对位移的等值增量产生流量系数的等百分比增量 直线直线相对流量与相对位移是直线关系相对位移的等值增量产生流量系数的等值增量。放大系数是常数开关阀一般口径是依照工艺管道选定控制阀口径是根据工艺参数经计算得出计算流量的确定：根据现有的生产能力，设备负荷及介质的

42、状况，决定计算的最大工作流量Qmax和最小工作流量Qmin。计算压差的确定：根据系统特点选定压差分配比S值，然后决定计算压差。KV值计算：根据已决定的计算流量，计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量的KVmax。初步决定控制阀口径：根据已计算的KVmax，在所选用的产品系列中选取大于计算的KVmax值，并与其接近的一档KV值得出口径。开度验算：选择控制阀口径时，要对计算KV值进行圆整，因此。要进行开度验算实际可调比验算：一般实际可调比不应大于10。计算采用公式法：IEC 60534 标准规定的计算方法（国际电工委员会标准）GB/T 17213.2 标准规定的计算方法（国家标准）4.控制阀口径

43、的选择一般最大流量时，调节阀的开度应在90%左右。最大开度过小，说明调节阀选得过大，调节阀经常在小开度下工作。可调比缩小，造成调节性能的下降和经济上的浪费。一般不希望最小开度小于10%，否则阀芯和阀座由于开度太小，受介质冲蚀严重，特性变坏，甚至失灵。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。理想特性和工作特性又有差别。因此验算开度时，应按不同特性进行。一般情况下，等百分比流量特性调节阀的最大开度应在85% 90%，直线性流量特性调节阀的最大开度应在80% 85%。控制阀开度的验算控制阀材料分为三类：1.用于承受压力的零部件材料（阀体、阀盖）选择材料的依据是压力、温度、腐蚀性、磨

44、蚀等特性。2.用于阀内件的金属材料（阀芯、阀座、阀笼、阀杆、导向套等）这些零件的表面不能有损坏，不能有压痕、氧化、和塑变。选择材料的依据是耐磨性、耐腐性、耐温度变化性。3.各种非金属材料 （弹性材料、塑料、橡胶、陶瓷等）主要用于调节阀执行机构的膜片、密封填料、垫片、并制作各种衬里。5.控制阀材料的选择1. 铸钢材料： 碳钢 WCB（-29+425） 、低温钢LCB（-46+354）、耐热钢 WC6、WC9 （-29+ 593 ）2. 不锈钢材料： CF3（304L）、 CF3M（316L）、 CF8（304）、 CF8M（316） 、17-4PH 、 440C（9Cr18）、 2Cr13 （-

45、196+815 常用温度650 ）3. 耐腐蚀变化的合金钢： 蒙乃尔、哈氏B、哈氏C、钛材 4. 聚四氟乙烯： PTFE、RPTFE（-180+200）、丁晴橡胶（-20+80）、氟橡胶（-20+230）内件材料1.耐磨损性：采用密封面堆焊STL合金、等离子喷涂镍基、钴基合金、超音速喷涂WC、Cr-C提高表面硬度，增强耐磨性。2.耐温度变化性 ： 在钢中如果含有镍、铜、铬等元素，就有抗低温的能力；如果含有钼、硅等元素，就有抗高温的能力；例如蒙乃尔合金、哈斯特莱合金，其使用温度都可以为-273650。3.耐腐蚀性 ： 对于腐蚀性非常强的酸类（如硫酸、磷酸等）要使用特殊合金，例如 蒙乃尔、哈氏B、

46、哈氏C、奥氏体不锈钢等。在高温的浓盐水及强酸中可以用钛调节阀。控制阀常用材料GB/T 12224-2005 钢制阀门 一般要求 ISO7005-1:1992ISO7005-1:1992PN20PN20PN50PN50PN63PN63PN110PN110ASME B16.34a-1998ASME B16.34a-1998Class 150Class 150Class 300Class 300Class 600Class 600材料组别材料组别1.11.12.12.11.11.12.12.11.11.12.12.11.11.11.91.92.12.12.22.2材料类别材料类别WCBWCB3043

47、04WCBWCB304304WCBWCB304304WCBWCB1Cr1Cr-0.5Mo-0.5Mo304304316316 温度温度F FC C分级表示的工作压力分级表示的工作压力/ /MpaMpa1001002.0 2.0 1.9 1.9 5.2 5.2 5.0 5.0 6.5 6.5 6.3 6.3 10.4 10.4 10.5 10.5 10.1 10.1 10.1 10.1 20020093931.8 1.8 1.7 1.7 4.7 4.7 4.2 4.2 5.9 5.9 5.2 5.2 9.5 9.5 10.5 10.5 8.4 8.4 8.7 8.7 4004002042041.

48、4 1.4 1.4 1.4 4.4 4.4 3.5 3.5 5.6 5.6 4.3 4.3 8.9 8.9 9.7 9.7 7.0 7.0 7.2 7.2 6006003153151.0 1.0 1.0 1.0 3.8 3.8 3.0 3.0 4.8 4.8 3.7 3.7 7.7 7.7 8.5 8.5 6.1 6.1 6.3 6.3 7007003713710.8 0.8 0.8 0.8 3.7 3.7 3.0 3.0 4.7 4.7 3.7 3.7 7.5 7.5 8.0 8.0 6.0 6.0 6.1 6.1 8008004274270.6 0.6 0.6 0.6 2.9 2.9 2.

49、8 2.8 3.6 3.6 3.5 3.5 5.8 5.8 7.1 7.1 5.6 5.6 6.0 6.0 8508504544540.5 0.5 0.4 0.4 1.9 1.9 2.8 2.8 2.3 2.3 3.4 3.4 3.7 3.7 6.8 6.8 5.5 5.5 5.9 5.9 9009004824820.3 0.3 2.7 2.7 3.3 3.3 6.3 6.3 5.5 5.5 5.8 5.8 9509505105100.2 0.2 2.6 2.6 3.2 3.2 4.5 4.5 5.4 5.4 5.4 5.4 100010005385380.1 0.1 2.2 2.2 2.8

50、2.8 3.0 3.0 4.5 4.5 4.9 4.9 铸件铸件 1.1 1.1组组 WCB GB/T 12229 1.9 WCB GB/T 12229 1.9组组 WC6 JB/T 5263 2.1 WC6 JB/T 5263 2.1组组 CF8/CF3 CF8/CF3 2.22.2组组 CF8M/CF3M GB/T 12230 CF8M/CF3M GB/T 12230控制阀的压力等级应满足最大介质压力，同时考虑温度对其的影响6.控制阀压力等级的选择执行机构无论是何种类型，它的输出力都是用于克服负荷的有效力。而负荷主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重量等有关的力作用。为了使控制

51、阀能正常工作，配用的执行机构要能产生足够的输出力来克服各种阻力，保证高度的密封或阀门的开启执行机构的输出力应大于阀门关闭力单气控执行机构同时应关注阀门的允许压差值 7.控制阀执行机构的选择调节阀必须配用附属装置（简称附件）来满足生产过程的需要附件包括：改善静态特性和动态特性 阀门定位器 气动阀门定位器 电-气阀门定位器 智能型阀门定位器 减压阀 阀门位置开关 保位阀 三断保护 快排阀 手动机构8.控制阀附件的选择阀门定位器是调节阀的主要附件定位器可增大调节阀的输出功率、减小调节信号的滞后、加快阀杆移动速度和提高阀门的线性度等1.用于高压介质_克服阀杆摩擦力造成的行程误差2.用于高压差_可提高输

52、出压力，克服不平衡力3.用于高温和低温_克服阀杆摩擦力造成的行程误差4.用于介质含固体悬浮物、粘性流体、含纤维、易结焦的场合5.增加执行机构的动作速度6.用于大口径调节阀7.用于活塞式执行机构的比例动作8.实现调节阀的反向动作9.改善调节阀的流量特性10. 操作非标准信号的执行机构11. 分程控制12. 用于智能控制阀门定位器的用途当控制出现问题时，对阀门进行保护性操作断气源保护当气源压力降低到一定值时闭锁阀动作执行机构保持原位 断电保护 24V或220V电压切断时，常闭电磁阀失电动作，切断气路断信号保护当420mA信号中断后 经三断保护装置运算 断开电磁阀24V或220V 电源使装置断气保卫

53、。 调节阀的三断保护1.选择开度较小，引起震荡。一般工作开度应选择在40%70%之间。2.选择执行机构推力不够造成关闭不严，尤其是在故障关闭的状态时。3.由于冲蚀、闪蒸、气蚀造成关闭面快速损坏。4.因流速过高引起的流动噪声和动力噪声很大。5.由于缩颈后未进行修正，造成流通能力不够。6.提供的工艺参数与实际有较大的差距，引起选型错误。7.流向或安装位置引起的影响使用控制阀选型影响使用的问题控制阀的维修通常分两类:预防性维修：包括安装时采取的预防性措施、巡回检查时采取的预防性措施和临时性维修。故障维修：当阀出现故障、调节阀的性能不能满足工艺控制要求时进行的修理。控制阀维修管道冲洗装置安装或修理工作

54、结束后，在调节阀安装之前应进行管道冲洗，清除遗留在管道里的垃圾、焊渣等杂物，避免垃圾拤住阀芯、防止高速气流吹动杂物撞坏阀内件。 避免安装应力安装调节阀时，经常碰到两边管道法兰之间不同心，严重歪斜。有时两边法兰距离与阀的结构长度相差太多，用撬锟硬别，勉强把阀装上去，这样阀将长期承受应力，引起阀门不同程度的变形，影响阀内件的正常运行，加大阀内件的摩擦，缩短阀内件的使用寿命。固定好支撑大口径的阀自重很大，这样的阀在其下面要用稳定的支撑物垫着，不要让它悬空连接在管道上，使调节阀各个部件都处在自然状态。对于水平安装的阀，阀体与执行机构的连接处一般都要加支撑架，避免阀承受扭矩和弯矩。避免振动阀与压缩机、泵

55、等动力机械靠得太近，将受到强迫振动，可能引起共振，所以两者之间要采用避振设施压差较大的阀，高速的流体冲击阀芯也会引起振动，因此选用时就要注意限制阀进口流速，同时使用合适的结构型式（多级降压阀）。阀进口段要有相当长的直管段，一般为阀口径的10倍，避免弯头处的乱流冲击阀内件。控制阀安装影响使用的问题 保证气源干净，电源可靠1.调节阀产品的国家标准对气源、电源有明确的规定。对电动阀要严格按电压、相 数，交流直流、接地等要求供电，接线可靠。2.气源必须干燥、清洁，不含油、水、灰尘和其它腐蚀性物质，防止执行机构和定位器中橡胶膜片的老化，避免定位器内恒节流孔被堵死。3.为气动调节阀或阀门定位器供气用的空气

56、过滤减压阀应正确使用，及时排去滤下的油水、污垢，定期清洗过滤元件。 定期检查和加油1.调节阀使用后要定期检查，重点是动作是否平稳。2.推杆与阀杆的连接是否松动、填料和阀体垫片处有无渗漏。常见的现象是填料处有渗漏，及时拧紧填料螺母，如用注油器，则定期加油。3.在有酸雾或腐蚀性气体的场所，暴露在外的阀杆用塑料管或橡胶波纹管保护，若发现保护套破裂，及时调换。控制阀投运后的日常维护 控制阀一旦安全性能出了问题或不能正常操作，无法满足自动控制系统的要求，那就说明出了故障，必须进行修理。化工、石油、电厂、钢铁的周期性大修也归入这类维修。 检修步骤： 关闭截止阀开启导零阀调节阀下线原始状态初调记录调节阀解体

57、清洗检查故障分析制定维修方案车修芯、座 、套筒（或更换）研磨芯、座车修阀杆（或更换） 更换填料更换垫片组装性能测试压力试验检验确认上线复位附件安装联校。故障维修整机拆卸1.管线卸压、降温、介质置换放空后，工艺人员确认阀门内已无残留介质才能进行拆卸，拆卸阀门之前，阀门连接法兰与管道连接法兰必须做好标记。2.对酸、碱、放射性、或其它有毒有害有腐蚀性的介质按照安全要求用特殊工艺进行处理，才能进行拆卸，避免影响人体健康、防止污染环境。 解体阀门1.按照额定信号压力给于信号，待阀杆运行离开关闭位置时，取下对开螺母，拆 下执行机构，拆开之前在支架与阀盖连接处做好标记。2.拆除上阀盖，在中法兰的连接处做好标

58、记。3.在阀体中取出阀芯杆组件、套筒、阀体垫片、双头螺柱；拧下阀座、阀座垫片；对高温和低温等阀杆较长和小流量阀门阀芯，抽取芯杆组件时要特别注意，避免碰弯和拉伤阀杆等人为的故障产生。4.提取笼阀的阀笼时，利用阀笼上对称的工艺螺钉或使用专用提取阀笼工装提取。5.从上阀盖中取出填料压板、压盖，钩出填料、衬垫等；拆下后要清洗干净，用纱布将填料函打磨干净，取出的填料不允许再次利用。6.用阀座专用扳手取出阀座，不允许用榔头、铁錾等打击取出，避免造成阀座的变形和损伤。拆、解阀体部分主要部件检查 阀杆：弯曲、变形、螺纹乱扣； 阀芯：密封面被冲刷、磨蚀、气蚀、腐蚀，导向部位有拉伤； 阀座：密封面被冲刷、磨蚀、气

59、蚀、腐蚀，阀座底面密封面被冲刷凸凹不平； 阀笼：变形、拉伤、冲刷； 阀体：阀体内阀座螺纹被冲刷损伤、连接松动，与阀盖密封面凸凹不 平，阀体 壁厚减薄； 上阀盖：密封面损伤凸凹不平，填料函内壁擦伤； 导向套：损伤、拉伤； 填料：是否变形、老化，不允许重复使用； 阀体垫片、阀座垫片：不允许重复使用； 球体：密封面被擦伤、表面硬化层剥落； 蝶板：变形、密封面损伤；检查 执行机构的检查和维修1.一般情况下，执行机构外观检查无严重锈蚀、腐蚀，可做气密封性检查。2.膜片执行机构可用0.25Mpa的气源压力，通气时间持续5分钟压力降低值不大于2.5Kpa。气缸执行机构可用0.7Mpa的气源压力，通气时间持续

60、5分钟压力降低值不大于5Kpa。如能达到以上要求，弹簧范围与行程正常，各部分易损件无损伤，可用细纱布砂光推杆后，加抹黄油润滑保养即可如发现漏气须检查：1.膜片：检查有否老化、裂纹、网布脱胶；2.弹簧：检查表面锈蚀程度、有无裂纹、有无永久变形；3.O型橡胶圈：是否老化、磨损、断裂；4.推杆：有无变形维修活塞式执行机构检查： 1. 缸内壁有无磨损、拉毛 2.活塞环和导向件是否老化和磨损 3. 活塞及活塞杆是否变形、磨损维修重新组装（按企业装配工艺规程执行） 上述检查后，零件经修复、打磨、清洗或更新即可重新装配。然后再把执行机构、阀体部件连接成整机。在装配时，应注意添加润滑脂。 配用的阀门定位器、空