多级降压高压差调节阀设计
多级降压高压差调节阀设计
多级降压高压差调节阀设计1 概述多级降压高压差调节阀用于精确控制高温、高压、高压差以及含有固体颗粒流体的流量和压力。
该阀综合了普通式、多孔式和迷宫式低噪音调节阀的优点，能防止液体空化产生汽蚀，减小了高速流体对阀内件的冲刷，降低噪音。
2 结构和工作原理多级降压高压差调节阀按阀芯结构可分为平衡型和不平衡型2种。
图1为不平衡型阀芯结构。
由于阀芯受不平衡力作用，因此克服高压差时需要较大的执行机构输出力。
该阀内件为金属刚性结构，单个流体通道的流通截面积较大，且多级阀芯每个台阶处的刃口与套筒上的窗口在阀关闭时有剪切作用，故适合于对高温流体及含有固体颗粒或结晶体介质的控制。
图2为平衡型阀芯结构。
多级阀芯上开有平衡孔，利用平衡密封环阻止平衡孔内流体外漏。
阀芯上下受均压作用，阀芯动作时只需克服平衡密封环及填料等处的摩擦力，因此配较小的执行机构就能承受很高的压差。
阀门工作时(图3)，流体沿平行于多级阀芯及套筒轴线方向向上流动，通过多级阀芯的台阶及平均排列在套筒上的矩形窗口多级节流，使高压降沿阀芯轴线方向平均分布，有效控制了流体的速度，从而起到降低噪音和防止液体空化的作用。
极大地提高了阀门在苛刻工况条件下的使用寿命。
3 性能分析多级降压高压差调节阀的公称压力为ANSI600Lb、900Lb、1500Lb和2500Lb，其流量特性如图4所示。
在阀行程的0～12%之间，流量近似为0，而后流量直线上升，为标准直线特性。
这是考虑到阀门在启闭和小流量开度时，高压差全部集中在阀芯和阀座的密封面上，高速流体会对密封面造成严重冲刷，甚至产生空化气蚀。
为了保护阀内件不受损坏，提高阀门的使用寿命，特设计12%以下的行程为空行程(图5)，即阀芯和阀座开启行程低于12%时，套筒上的窗口并未打开，当行程大于12%时，套筒窗口才开始降压节流，对流体进行精确平稳地控制。
4 材料选择材料选择主要考虑到强度、接触硬度和热膨胀系数，阀内件应抗冲刷，耐腐蚀，并防止在高温高压下变形和咬死(表1)。
多级降压调节阀原理
多级降压调节阀原理多级降压调节阀是一种在流体控制系统中广泛使用的设备。
多级降压调节阀的主要功能是将高压流体降压成低压流体，并将其输出至流程控制系统中。
多级降压调节阀的原理简单易懂，下面我们将详细介绍多级降压调节阀的原理。
多级降压调节阀的原理主要是通过调节流体进入阀体的道路和通道的大小和流速，以达到控制流体压力的目的。
多级降压调节阀一般由进口、多级降压部分、流量控制部分和出口组成。
1. 进口多级降压调节阀的进口通常设置在高压管路的一端，用于将高压流体引入调节阀中。
进口通道通常由一组孔和管道组成，以确保流体可以顺利地进入调节阀中。
2. 多级降压部分多级降压部分由多级降压阀组成，并排列在阀体中。
每个多级降压阀都被设计成具有不同的流通面积和弹簧调节力，以产生所需的压降和压力控制效果。
多级降压阀的设计原理是，当流体通过多级降压阀时，会出现一系列的涡旋和涡流。
这些涡旋和涡流将导致压力的降低，从而达到流体压力调节的目的。
多级降压阀可以设计成单级或多级，取决于需要降低的压力量。
3. 流量控制部分流量控制部分是多级降压调节阀的核心部分，它可以以不同的方式产生流体流速控制效果。
流量控制部分通常由阀门和限制孔组成。
阀门的作用是控制流体流量和速度，以达到流体的压力控制效果。
阀门可以设计成不同的形状和尺寸，以适应不同的流体控制需求。
在实际的多级降压调节阀中，通常采用调节阀门或蝶阀门来实现流体流量的调节。
4. 出口总结多级降压调节阀是一种用于在流体控制系统中控制流体压力的设备。
多级降压调节阀的原理是通过调节流体进入阀体的道路和通道的大小和流速，以达到控制流体压力的目的。
多级降压调节阀一般由进口、多级降压部分、流量控制部分和出口组成。
多级降压部分由多级降压阀组成，阀门和限制孔组成流量控制部分。
多级降压调节阀具有结构简单、调节灵活性好、工作可靠等优点，在工业生产过程中得到了广泛的应用和推广。
多级降压调节阀的应用1. 炼油在炼油过程中，多级降压调节阀被广泛应用于控制油品的压力。
多级降压低噪音笼式调节阀
• 该结构阀门在化工行业，高压工 况得到普遍使用，得到了良好的 减压效果和调节作用。
CS控制阀愿与您共同解决 多级降压低噪音笼式调节阀 制造及使用中的难题 谢谢
CS VALVE
多级降压低噪音笼式调节阀
二零一六年
多级降压低噪音笼式调节阀工况要求：
多级降压调节阀针对化工行业 里，阀门前后高压差而特殊设计的 阀门类型，这类阀门由于前后压差 大,大多导致产生气蚀，空化等恶 劣工况，由于这些现象的存在会导 致阀门使用寿命缩短，密封性能降 低，噪音值大等，常常给生产带来 不利因素，有时甚至会导致整个系 统停机停产，严重影响经济效益和 安全生产。
CS-11降噪音、抗气蚀阀内件工作原理示意图
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笼式调节阀面临2个技术难点 1.高压差，产生气蚀，空化（液体介质） 2.高流速，高噪音（气体介质）
衡式阀芯
针对液体介质的高压差而做的特殊设计:
多级降压调节阀针对一级 降压而言，主要为克服高压差 阀门因一级减压而产生的空化 现象而设计，主要是通过计算 机辅助软件的精确计算，将阀 笼设计为多层结构，使每级阀 笼均减压的作用，使高压差分 为若干个小的压差值，使每级 压力逐级减小，在起到节流最 末端所产生压力大于该介质的 饱和蒸汽压，抑制气蚀在在最 末级密封面处产生，减小因气 蚀而产生的对密封面的损伤， 保护密封面的使用寿命。
精确的检验检测设备是 阀门质量的有效保障
阀门材料鉴别
磁粉探伤，无损检测
测试设备:
稳定可靠的测试设备是产品质量的最终保障
压力试验
气压检测设备 （最大压力可达640bar,DN600）
水压检测设备 （最大压力可达1000bar,DN1500）
流量实验室：CV值测试平台
专业的测试设备能准确的测量出阀门的CV值
高压差调节阀pid设计定值
高压差调节阀PID设计定值1. 简介高压差调节阀是一种用于控制流体压差的装置，广泛应用于工业领域中的流体控制系统中。
PID控制是一种常用的控制算法，通过对系统的测量值与设定值之间的差异进行反馈调节，实现对系统的稳定控制。
本文将详细介绍高压差调节阀PID设计定值的过程，包括相关概念的介绍、PID参数的选择方法、调试过程中的注意事项等内容。
2. 相关概念在进行高压差调节阀PID设计定值之前，我们首先需要了解几个相关概念：2.1 高压差调节阀高压差调节阀是一种用于调节流体压差的装置，通过改变阀门的开度来控制流体通过阀门的流量，从而实现对流体压差的调节。
2.2 PID控制PID控制是一种常用的控制算法，它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
PID控制通过对系统的测量值与设定值之间的差异进行反馈调节，实现对系统的稳定控制。
•比例（P）：比例控制是根据系统的偏差大小进行调节，比例增大可以使系统响应更快，但可能引起超调。
•积分（I）：积分控制是根据系统的偏差累积值进行调节，可以消除系统的稳态误差。
•微分（D）：微分控制是根据系统的偏差变化率进行调节，可以提高系统的稳定性和抗干扰能力。
2.3 设计定值设计定值是指在进行PID控制器参数设计时所确定的参数数值。
设计定值的选择对于系统的控制性能有着重要的影响，需要根据具体的系统特性和要求进行选择。
3. PID参数选择方法进行高压差调节阀PID设计定值时，需要选择合适的PID参数。
下面介绍几种常用的PID参数选择方法：3.1 经验法则经验法则是一种常用的PID参数选择方法，根据经验公式直接计算PID参数的数值。
常用的经验公式有：•经验法则1：Kp = 0.5Ku，Ti = 0.5Tu，Td = 0.125Tu•经验法则2：Kp = 0.6Ku，Ti = 0.5Tu，Td = 0.125Tu其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间，Ku为临界增益，Tu为临界周期。
高压加氢装置高压差调节阀设计应注意的几个问题
高压加氢装置高压差调节阀设计应注意的几个问题作者：张达来源：《中国科技博览》2013年第36期摘要：结合加氢装置高压差调节阀的应用场合，重点介绍高压差调节阀选型中应注意的问题；降压级数及泄漏等级的选择；阀体及阀内径材料选择；材料的检验和试验。
关键词：多级降压阀、闪蒸、空化、气蚀、风险矩阵、安全仪表功能中图分类号：TH1340、引言在炼油化工装置中，高压加氢装置不仅工艺复杂，介质易燃、易爆，且在高温、高压、临氢下操作，因此高压调节阀，尤其是高压差调节阀的选型非常重要，选型不当，不仅调节效果不好，使用寿命也会受到影响，甚至影响装置的安全生产和平稳运行。
本文结合加氢装置高压差调节阀的应用场合，重点介绍高压差调节阀选型中应注意的问题。
1、加氢装置高压差调节阀的主要应用场合和选型1.1、高压进料泵小流量返回线场合调节阀1.1.1、工艺特点高压进料泵把来自缓冲罐的原料油加压到反应系统需要的压力。
在原料泵达到它的机械最小流量之前，泵出口的小流量返回线上的调节阀打开把油送回缓冲罐，保持通过泵的流量在泵的安全流量之上，正常生产时该阀应处于关闭状态。
1.1.2、调节阀选型该阀在每套加氢装置中属于压降最高的调节阀，由于原料油一般较粘稠，该调节阀不宜选用迷宫式结构（迷宫式结构在高压降和粘稠介质场合，阀门尺寸、所需安装空间、价格等都远高于一般多级降压阀，且压降越高、介质越粘稠相差越大，易被污物堵塞），应选用流道较为畅通的多级降压阀芯结构型式的直通或角型调节阀，使每级阀芯上的降压都保证不使每级缩流处压力低于该液体的饱和蒸汽压而出现汽化闪蒸，并选择耐磨、抗冲刷材质的阀内件。
1.1.3、最大关闭压力的选择由于高压进料泵一般为多级离心泵，每台泵的实际特性曲线相差较大，因此计算出的最大关闭压力会相差很大（有的甚至达到正常操作压力的1.5倍），因此在选阀时最大关闭压力应按已订货泵的实际特性曲线计算为准，否则所选调节阀执行机构推力和耐压等级可能不够。
多级降压高压差调节阀设计
多级降压高压差调节阀设计多级降压高压差调节阀设计莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿蚈蚆羁蒈莈袁袇肅蒀蚄螃肄蚂衿膂肃莂螂肈肂蒄羈羄肁薆螁袀肀虿薃膈聿莈蝿肄腿蒁薂羀膈薃螇袆膇芃薀袂膆蒅袅膁膅薇蚈肇膄蚀袄羃膃荿蚆衿膃蒂袂螅节薄蚅肃芁芄袀罿芀莆蚃羅艿薈罿袁芈蚀螁膀芈莀薄肆芇蒂螀羂芆薅薂袈莅芄螈螄莄莇薁肃莃葿螆聿莂蚁虿羅莂莁袅袁莁蒃蚇腿莀薆袃肅荿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各类多级降压调节阀的特点及选用
各类多级降压调节阀的特点及选用对多级降压调节阀的常见结构类型及其特点进行了系统的介绍。
对用户如何根据可压缩介质工况下的具体要求计算调节阀CV值的常用方法进行了总结，为用户了解多级降压调节阀的特点并合理选用提供了参考。
一、前言在现代工业生产过程中，调节阀是用于控制系统改变管路中流体流量的装置，是管系中的终端控制元件，起着分配流体介质、调节流体流量等重要作用。
近年来随着工业技术的不断进步，实际生产中出现的高温、高压等特殊工况对调节阀也提出了更高的要求。
特别是应用于高压差场合的调节阀，由于流速很高，经常在内部节流件部位出现冲刷腐蚀，同时还伴有由空化现象引起的汽蚀、噪声和振动等危害，给安全生产带来重大隐患。
因此，国内外一些厂家分别研究开发了专门应用于高压差条件下的多级降压结构调节阀。
本文对常见的各类多级降压调节阀的结构、工作原理及特点分别进行介绍。
并且针对可压缩工况，对用户如何根据实际要求的流量计算调节阀CV值的常用方法进行了总结。
为用户了解多级降压调节阀的特点并合理选用提供了参考。
二、多级降压调节阀的常见类型及特点在调节阀中产生的汽蚀空化现象，其根本原因即是由于阀前后的压差过高。
一般认为当Δp>2.5MPa时，流体介质在阀内部进入节流部位时压力骤然下降，在通流截面面积最小处压力降至最低，当这一压力低于当前温度下流体的饱和蒸汽压时，部分液体会出现汽化，形成大量微小的汽泡，当流体流过节流口压力回升时，这些汽泡又发生破裂回到液态，对阀体和阀芯等部件产生冲击并带来噪声、振动等危害。
近年来，国内外一些调节阀厂商都研发了各种不同类型的专门应用于苛刻工况下的抗汽蚀多级降压调节阀。
常见的多级降压调节阀分为三类，虽然在结构上有所不同，但有着共同的工作原理，都是通过改变结构将总的压差进行分段多级降压，使每一级压降Δp1小于产生空化的临界压差，从而有效避免了汽蚀等危害的发生。
1、串级式调节阀串级式多级降压结构如图1所示，这种结构把原本的一个整体的节流区域以多个分开的节流区域互相串联，从而使较大的压差转换为多个较小的压差，使每一次的降压范围都控制在饱和蒸汽压以上，使空化现象不再出现。
多级降压调节阀的选型设计与计算解读
多级降压调节阀的选型设计与计算解读
一、选型
1.压力范围：首先需要确定需要控制的工作压力范围，根据实际工况
和流体特性，选择适用的压力范围。
2.流量要求：根据需要控制的流量大小，选择合适的阀口直径和阀门
类型。
3.材料选择：根据流体的性质，选择耐腐蚀、耐高温或其他特殊材料
的阀门。
二、设计
1.阀门结构：多级降压调节阀通常采用多级与单级结构。
多级结构适
用于高压差和大流量的情况，而单级结构适用于小压差和小流量的情况。
2.阀门位置：确定阀门的位置，一般分为两种方式：嵌入式和露出式。
嵌入式阀门安装在管道中，露出式阀门则位于管道外部。
3.流体通道：确保阀门内部的流体通道流畅，减少流阻。
三、计算
1.流量计算：根据需要控制的流量大小和阀门的特性曲线，计算出合
适的阀门开度，即阀门开口程度。
可以使用流量公式进行计算，如流量等
于压力差乘以阀门的流量系数。
2.压降计算：根据阀门所处位置的压力以及需求的工作压力范围，计
算出阀门需要降低的压力值。
可以使用压降公式进行计算，如压降等于流
量乘以阀门的压降系数。
3.阀门选型计算：根据以上的流量和压降计算结果，选取合适的阀门型号和尺寸，以满足流量和压降的要求。
总结。
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5. 设计及 Cv 计算
多级降压高压差调节阀流向采用底进侧出。通过多级阀芯和套筒来控制液体的压力、流
量。由于液体为不可压缩性流体，因此设计多级阀芯和套筒窗口时，要求各级流道的流通截
面积相等。即：
设 A1 为阀芯台阶环形流通截面积(mm2) A2 为套筒窗口径向流通总截面积(mm2)
A3 为套筒窗口轴向流通总截面积(mm2) S 为阀行程(mm) (参见图三、图五)
s
=
N MAX 4A
< 0.8s s
(NMAX 为套筒承受的最大轴向压力)
NMAX 可用下式估算： NMAX ＝π·(D32－D22) ·σs／8
σs ——材料的屈服极限，MPa 7．结语
多级降压高压差调节阀设计结构独特、控制效果好、使用寿命长、
性能价格比高。主要应用于电站、石油、化工、化肥等行业。
表一 材料选择及处理
阀体材料宜采用锻件。且粗加工后还必须经过超声波探伤检验。阀门填料可使用碳纤维
聚四氟乙烯编织填料或带金属网填充柔性石墨等高强度填料。为防止高压流体经填料函外
泄，故填料必须压得很紧，这就加大了填料与阀杆的摩擦力，结果会导致阀杆磨损，并且填
料还可能会对阀杆表面造成点状侵蚀。所以阀杆表面必须进行硬化处理，以提高阀杆的寿命。
图七 套筒
此文发表于 2001 年第 1 期《阀门》杂志
参考文献 1．[美] J.L.莱昂斯 阀门技术手册 机械工业出版社 1991 年 6 月 2．徐灏 机械设计手册 机械工业出版社 1991 年月 9 月
阀门工作时（图三），流体沿平行于多级阀芯及套筒轴线方向向上流动，通过多级阀芯 的台阶及平均排列在套筒上的矩形窗口多级节流，使高压降沿阀芯轴线方向平均分布，有效 控制了流体的速度，从而起到降低噪音、防止液体空化的作用。极大地提高了阀门在极其苛 刻工况条件下的使用寿命。
3.性能分析 多级降压高压差调节阀的公称压力为 ANSI 600Lb、900Lb、1500Lb、2500Lb，其流量
图五 阀内件结构
名称
材料选择及处理
阀 体 A105 35# 15CrMo
15CrMo SUSF304 SUSF316
多级阀芯 阀座 套筒 阀杆
8Cr17/淬火热处理
SUS316/部分堆焊司太莱合金
1Cr13/淬火热处理
SUS316/全部堆焊司太莱合金
17-4PH/沉淀硬化热处理
SUS316
17-4PH/沉淀硬化热处理 或 SUS316/表面镀硬铬
行机构输出力。该阀内件为金属刚性结构，单个流体通道的流通截面积较大（见图三），且 多级阀芯每个台阶处的刃口与套筒上的窗口在阀关闭时有剪切作用，故适合于对高温流体及 含有固体颗粒或结晶体介质的控制。
图二为平衡型阀芯结构。多级阀芯上开有平衡孔，利用平衡密封环阻止平衡孔内流体外 漏。阀芯上下受均压作用，阀芯动作时只需克服平衡密封环及填料等处的摩擦力，因此配较 小的执行机构就能承受很高的压差。
Cvb＝π·r2·K／(25.4) 2
(k 为套筒流通系数) (r 为阀座半径；K 是阀总流通系数 可取值 21)
阀的总流通能力 Cv 计算:
Cv =
1 1+1 Cvc2 Cvb2
多级降压高压角阀也可用于气体、蒸汽以及气液两相流的场合。由于气体是可压缩性流
体，压力降低时体积急剧膨胀，因此进行流道设计时要将套筒窗口流通截面 a、b、c、d（见
门的使用寿命，特设计 12%左右以下的行程为空行程（见图五），即阀芯和阀座开启行程低
于 口才开始
降压节流，对流体进行精确、平稳地
控制。
d(0~12%行程) 窗口行程
12%~100% 行程
4． 材料选择 高压阀的材料选择主要考虑到强
度、接触硬度和热膨胀系数，阀内件 应抗冲刷、耐腐蚀，并防止在高温高 压下阀内件变形、咬死（表一）。
额定 Cv %
出口
t 行程 %
入口
1.阀杆 2.多级阀芯 3.套筒
图三 阀门工作原理
图四 流量特性
特性如图四所示。在阀行程的 0~12%之间，流量近似为 0，而后流量直线上升，为标准直线
特性。这是考虑到阀门在启闭和小流量开度时，高压差全部集中在阀芯和阀座的密封面上，
高速流体会对密封面造成严重冲刷，甚至产生空化气蚀。为了保护阀内件不受损坏，提高阀
图三）按一定的扩张系数逐级放大。
6. 强度校验 强度校验主要是阀杆的挠曲强度计算以及套筒的压应力校验。阀杆的挠曲强度计算包括
阀杆的柔度l和材料的柔度lp，及阀杆的临界载荷 Per 和许容载荷 PA 等。 阀杆挠曲强度计算:
阀杆的柔度 l = 4ml d
（μ压杆长度系数 取μ＝1）
材料的柔度
lp =p
流向
1.阀体 2.上阀盖 3.阀杆 4.垫圈 5.多级阀芯 6.套筒 7.外套筒 8.垫圈 9. 阀座
图一 (不平衡型)
1.阀杆 2.平衡密封环 3.多级阀芯 4.套筒 5.外套筒 6.阀座
图二 (平衡型)
2． 结构原理 多级降压高压差调节阀按阀芯结构可分平衡型和不平衡型二种。 图一为不平衡型阀芯结构。由于阀芯受不平衡力作用，因此克服高压差时需要较大的执
则 A1＝π·(D12－D02)／4
A2＝2·W·(L－E)
A3＝4·W·t
∵ A1＝A2＝A3
∴ t＝S－δ
L＝2·(S－δ) + E
套筒上方 4-Φh 孔只起流通作用，而不作节流作用。为不影响套筒的流通能力，所以
4-Φh 孔的总流通截面积≥1.5 A1 套筒流通能力 Cvc 计算:
Cvc＝A1·k／(25.4) 2 阀座流通能力 Cvb 计算：
多级降压高压差调节阀设计
吴 杰 高级工程师 无锡卓尔阀业有限公司 江苏 无锡 214011
1． 概述 多级降压高压差调节阀适合于在极其苛刻的工况条件下对高温、高压或高压差液体的精
确控制。该阀综合了普通式、多孔式和迷宫式低噪音调节阀的优点，能防止液体空化产生汽 蚀、减少高速流体对阀内件的冲刷、降低噪音；尤其适合于对含有杂质或固体颗粒流体的控 制。
a 普通阀杆
b 阶梯阀杆
而采用 17-4PH／沉淀硬化处理后其屈服极限σs=863 MPa；如 果阀杆材料一定，而许容载荷 PA 不能满足设计要求，则可以
图六 阀杆
把阀杆设计成阶梯轴。（图六 b）阀杆结构尺寸 l1 应尽量短，以保证阀门行程为准，l2 尽量
设计长，这样有利于提高阀杆的刚度。
套筒的压应力校验
E
sP
（E 材料弹性模量） （sp 材料比例极限强度）
当l≥lp 时 采用欧拉公式：
P 阀 杆 的 临 界 载 荷
er
=
p 2E l2
×
A
（A 阀杆横截面积）
阀杆的许容载荷 PA＝Per／N （N 安全系数取 1.6）
若阀杆的许容载荷 PA 不能满足设计要求，则可通过更
改材料以提高强度。比如 SUS316 的屈服极限σs=205 MPa