调节阀选型方法总结

调节阀选型自动控制系统是通过执行器对被控对象进行作用的。

调节阀是生产过程自动化控制系统中最常见的一种执行器。

调节阀直接与流体接触控制流体的压力或流量。

正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力；正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程对于自动控制系统的稳定性起着十分重要的作用。

如果计算错误，选择不当，将直接影响控制系统的性能，使得自动控制系统产生震荡甚至不能正常运行。

因此，在自动控制系统的设计过程中，调节阀的设计选型计算是必须认真考虑的重要环节。

1调节阀结构形式的选择常用的调节阀结构形式有直通单座阀、直通双座阀、套筒阀、偏心旋转阀、蝶阀、全功能超轻型调节阀、球阀，应当根据不同的使用情况，结合不同结构形式阀门各自的特点，从调节性能、适用温度、适用口径、耐压、适用介质条件、切断差压、泄流量、压力损失、重量、外观、成本等方面对调节阀的结构形式进行选择。

球阀V形球阀的流量特性曲线近似对数型，流量调节性能较好，小开度下调节性能较好，可实现小流量下的微调功能；O型球阀可调比R的范围为：100-200V型球阀可调比R的范围为200-300球阀一般适用于低温介质，在温度小于160℃的情况下使用球阀的公称通径范围可从8mm到1200mm球阀适用于压力较高的场合，从真空到40MPa都可以选用球阀对于粘度较大的介质，适宜使用球阀。

球阀是石油和天然气的理想阀门，并可用于带固体颗粒的介质，是自洁性能最好的阀门球阀全开时具有最小的流体阻力，且密封性能良好球阀可以承受较高的截断差压，适用于高压截断的情况，泄流量小，密封性能较好可靠性差、体积较大、结构笨重、成本较高套筒阀调节稳定性好，调节精度较高，可调比R值在50左右；其可选公称通径从15mm到250mm套筒式调节阀可承受的最大介质压力从到40Mpa左右对于不干净介质和易结晶、结巴、结垢介质不应选用此阀套筒调节阀可承受较大的阀门前后差压值，相同配置的条件下，其承受差压值为为单座调节阀的2倍；但套筒式调节阀的泄流量较大体积较大，结构笨重直通单座阀直通单座阀的调节精度较高，其公称通径可在20mm到200mm的范围内进行选择，高压差、大口径的应用场合，不宜采用单座调节阀的使用压力范围一般在到之间不适用于含固体颗粒、含纤维介质和高黏度流体的控制直通单座阀可承受的阀前后差压值较小，DN100单座调节阀的允许压差仅120kPa，但密闭性较好，泄流量小，标准泄漏量为%C体积大、结构笨重直通双座阀流通能力强，相同口径下，其流通能力比单座调节阀强20%～50%不适用于含固体颗粒、含纤维介质和高黏度流体的控制直通双座调节阀可以承受较高的阀前后差压值，DN100双座调节阀允许压差280kPa，密闭性较差，泄流量较大，标准泄漏量为%C体积大，结构笨重偏心旋转阀可调比R值可以达到100左右；其流量特性曲线为近似直线型，配备阀门定位器后可以做成直线型和等百分比型，小流量时具有较好的微调特性。

对于金属阀座调节阀，其使用温度范围为-195℃到400℃；对于软阀座，其使用温度范围约为-73℃到200℃其公称通径范围较宽，约为25mm至300mm左右其公称压力值可以从到10Mpa左右适用于粘度较大的介质，并可用于带固体颗粒杂质的介质，是自洁性能较好的阀门偏心旋转阀是一种压力损失较小的阀门，其处于全开位置时，流通截面面积基本上等于其安装管道的截面积偏心旋转阀可以承受较高的截断差压，适用于高压截断的情况，泄流量小，密封性能较好体积较大，结构笨重对调节阀进行结构的选择时，要根据相应的管路及介质条件，按照如下优选顺序进行选择①全功能超轻型调节阀→②蝶阀→③套筒阀→④单座阀→⑤双座阀→⑥偏心旋转阀→⑦球阀，只有当前一优选级别的阀门再某一方面不合适时，才考虑选择下一级类型的阀门。

2 调节阀执行机构的选择调节阀执行机构的分类1、执行机构按所使用能源的不同，可分为气动、电动和液动三类：气动类执行机构具有价格低、结构简单、性能稳定、维护方便和本质安全性等特点，因此在需要考虑防爆处理的场合应用应用十分广泛。

电动类执行机构可直接连接电动仪表或计算机，不需要电气转换环节，但价格昂贵、结构复杂，应用时需考虑防爆等问题，一般在无可燃气体，不需要考虑防爆处理的场合下使用。

液动类执行机构具有推力(或推力矩)大的优点，但装置的体积大，流路复杂，通常采用电液组合的方式应用于要求大推力(力矩)的应用场合。

2、按执行机构输出位移的类型，执行机构分为直行程执行机构、角行程执行机构和多转式执行机构直行程执行机构输出直线位移。

角行程执行机构输出角位移，角位移小于360°例如，转动角度为90°或60°蝶阀的执行机构。

多转式执行机构与角行程执行机构类似，但转动的角位移可以达多圈。

3、按执行机构输入信号的类型，执行机构分为模拟式执行机构和数字式执行机构。

模拟式执行机构接收模拟信号，例如4～20mA的标准电流信号等。

数字式执行机构接收数字信号，通常是一串二进制信号，用于开闭相应的数字阀。

调节阀执行机构的选择方法2.2.1 执行机构选择的主要考虑因素执行机构选择的主要考虑因素是：①可靠性；②经济性；③动作平稳、足够的输出力；④重量外观；⑤结构简单、维护方便。

电动执行机构与气动执行机构的选择比较1）可靠性方面气动执行机构简单可靠，在可靠性上，气动执行机构略优于电动执行机构。

而电动执行机构可直接连接电动仪表或计算机，不需要电气转换环节，可通过4-20mA模拟信号或数字信号进行开度的调节。

2）驱动源气动执行机构需另设置气源站，而电动调节阀的驱动源随地可取。

3）价格方面气动执行机构必须附加调节阀定位器，再加上气源，其费用与电动调节阀大致相当4）推力和刚度在推力上，气动执行机构和电动执行机构大致相当5）防火防爆气动执行机构在防火和防爆方面要优于电动执行机构，因此在存在可燃性危险气体的场合，一般要首先考虑选用气动执行机构。

2.2.3调节阀执行机构的确定装置实验管路环境无可燃性危险气体，而且希望采用工控机输出4-20mA电流的方式对调节阀的开度值进行控制，因此选择电动执行机构，要求阀门的开度能够随工控机输出电流的增大而增大，随输出电流的减小而减小。

此外调节阀的死区特性是影响调节阀调节性能的重要因素。

死区特性指的就是当阀门的输入信号发生正反方向的变化时，执行机构并未产生相应的动作，而当输入信号继续增大到一定值之后，执行机构才产生相应的动作，但此时执行器的动作往往过位而导致过量偏差。

调节阀死区特性的计算可表示为%100⨯-LOS I I I S I ---------使调节阀执行机构发生动作的输入电流值 O I ---------调节阀的起始输入电流值L I ---------调节阀输入电流值得范围为提高实验管路的流量压力调节能力，要求阀门组件的总的死区应该等于或小于1%（对于4-20mA 电流控制的阀门，要求其电动执行器能够对的电流值该变量做出反应动作），理想地，应该低到%（对于4-20mA 电流控制的阀门，要求其电动执行器能够对的电流值该变量做出反应动作）3 调节阀流量特性的选择调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀相对开度之间的函数关系，其数学表达式为)(maxmax L Lf Q Q = Q ---------调节阀某一开度下的流量值Q-------调节阀全开时的流量值maxL---------调节阀某一开度下的形程L--------调节阀全开时的行程值m ax调节阀流量特性分固有特性和工作特性两种。

固有特性又称调节阀的结构特性，是由生产厂制造时决定的，其特性曲线的测定是在阀门前后差压保持不变的条件下测定的。

但调节阀在工作管路中使用时，由于管路系统阻力分配情况随流量变化，调节阀的前后差压也发生变化，这样就使调节阀的流量特性曲线相对于其固有特性曲线发生了畸变，此时的流量特性即为调节阀的工作流量特性。

调节阀常见的流量特性曲线有快开、等百分比、直线三种形式。

调节阀固有流量特性曲线及其特点调节阀工作流量特性曲线在实际的工艺装置中，调节阀安装在工艺管道系统中，由于除调节阀以外的管道、装置、设备等存在阻力损失，而且该阻力损失随通过管道的流量呈平方变化关系，当系统两端的差压P ∆一定时，流量值越大，则除调节阀之外的阻力损失也就越大，调节阀上的差压值V P ∆就会随流量的增加而减小，这个差压的变化也会引起通过调节阀的流量值相对于差压不变的情况相应开度下的流量值有所减小，造成调节阀的流量特性曲线发生下移。

因此调节阀实际工作中的流量特性曲线会相对于其理想特性曲线产生一定的畸变。

调节阀其它阻力部件调节阀工作特性的畸变程度，可以通过阀阻比S 值进行衡量，其中S 值的定义式为∑∆+∆∆=maxmin min i V V P P P S式中，min V P ∆为调节阀调至最大开度，管路中流量达到最大之时，调节阀前后的差压值。

∑∆max i P 为调节阀调至最大开度时，管路系统的总压降。

在一个由调节阀及其它阻力部件所构成的管路系统中，阀阻比S 的值越大，则说明调节阀的压降占整个系统比重越大，调节阀控流能力越大反之S 值越小，则说明调节阀的压降占整个系统的比重越小，调节阀的控制能力越差，将产生两个不利的后果：一是调节阀的流量特性发生越来越大的畸变，使直线特性渐渐趋于快开特性，使等百分比特性渐渐趋于直线特性，这样一来使小开度时放大系数增加、大开度时放大系数减小，造成小开度时控制不稳定和大开度时控制迟钝。

二是调节阀的可调节阀的可调范围随之减小，实际可调比R'随S 减小而减小。

因此在实际使用中，通常要求S 值不低于~。

调节阀工作流量特性的经验性选择方法（1） 快开特性一般用于开关控制和两位式调节（在阀门的两个开度之间切换调节），在对流量进行连续调节的场合，一般不会选用快开特性。

因此控制系统中调节阀流量特性的选择其实就是等百分比特性和线性特性的选择。

（2） 在对流量、温度、压力（尤其是在阀前后压力存在较大波动或阀后直管线短于3米的气体压力自动调节系统中）进行自动调节控制的场合，应当采用等百分比特性； 当调节阀经常工作在小开度时，应当选用等百分比特性；对蒸汽压力、流量进行调节时，宜采用等百分比特性调节阀。

（3） 手动流量调节控制中，一般选用线性特性；液位自动调节控制系统一般选用线性特性；两个调节阀并联使用的情况下，适宜采用线性特性；在水泵最小流量保护时，适宜采用线性特性；压缩机反喘振时，宜采用线性特性根据希望的工作流量特性及阀阻比选择相应的理想流量特性调节阀首先对阀阻比进行估算，而后根据阀阻比的值选择相应的理想流量特性的调节阀。

（1） 当阀阻比介于和1之间时，可以按照所希望的工作流量特性选择理想流量特性阀门（2） 当阀阻比介于和之间时，一般均选用理想流量特性为等百分比的调节阀调节阀工作流量特性的确定装置的自动调节控制对象为实验管路内饱和蒸汽的流量值及其压力值，因此选用等百分比特性调节阀。