阀笼式调节阀套筒窗口形状设计与流量特性分析
套筒调节阀有哪些特点
套筒调节阀有哪些特点套筒调节阀如图所示，也称为笼式阀。
其阀体结构与直通控制阀相似，也由阀体、阀芯、导向套、上阀盖、上盖板、阀杆和填料等组成。
其结构特点是阀内件采用阀芯和阀笼(套筒)。
套筒调节阀用阀笼内表面导向，用阀笼节流开孔满足所需流量特性。
套筒调节阀的特点如下：1.安装维护方便: 阀座通过阀盖紧压在阀体上，不采用螺纹连接，安装和维护方便。
2.流量特性更改方便: 套筒调节阀中流体从套筒向外流出，称为中心向外流向，反之，称为外部向中心流向。
图中所示是外部向中心流向的直通套筒调节阀结构图。
但通常采用从套筒下部流人，经阀笼的开孔流出，与图中流向相反。
在套筒上对称地分布3、4 或.6 个节流开孔，节流开孔形状与所需流量特性有关，因此，可方便地更换套筒(节流开孔的形状) 来改变控制阀的流量特性。
3.降噪和降低空化影响: 为降低控制阀噪声，套筒调节阀有带有降噪阀内件的一种类型。
它的套筒和阀芯开多个小孔，利用小孔来增加阻力，将速度头转换为动能，使噪声降低。
通常，这类套筒调节阀可降低噪声10dB以上，因此，在需降噪场合被广泛应用。
为降低控制阀噪声，也可采用多级降压方法。
这类降噪控制阀两端的总压降被分配到各级，使各级都不会造成流体发生闪蒸和空化，从而使控制阀的噪声降低，并能够削弱和防止闪蒸和空化造成的冲刷和磨损。
套筒调节阀阀芯底部为平面，如发生汽蚀，气泡破裂产生的冲击不作用到阀芯，而被介质自身吸收，因此，套筒调节阀的汽蚀影响小，使用寿命长。
4.泄漏量较单座阀大: 由于套筒与阀芯之间有石墨活塞环密封，长期运行后，密封环的磨损使套筒调节阀的泄漏量比单座阀大。
5.互换性和通用性强: 更换不同套筒，可获得不同流量系数和不同流量特性。
6.减小不平衡力影响: 通常，套筒调节阀有两类，一类是平衡阀，另一类是不平衡阀。
平衡阀的阀芯上开有平衡孔，使阀芯上所受不平衡力大为减小，同时，它具有阻尼作用，对控制阀稳定运行有利。
因此，这类控制阀常用于压差大、要求低噪声的应用场合。
控制阀流量特性改进及选用
控制阀流量特性改进及选用摘要：目前，阀门使用单位以及制造企业使用不同的阀座泄漏率测试标准，造成标准引用混乱，不利于不同阀门制造企业之间的实力对比，也不利于阀门使用单位对不同制造企业在同一标准下进行产品性能优劣的评估。
文章为解决工程领域内特殊气体流量控制及粗略测量的问题，设计了一种简单的标定方法和装置，使用无污染无腐蚀性的氮气作为标定用气体，通过质量流量控制器串联调节阀的方法，对调节阀流量特性曲线进行标定，得到标定气体下调节阀开度对应当量孔径的曲线。
关键词：控制阀；流量特性；改进；选用引言阀门是过程控制中重要的终端执行单元。
调节阀的好坏直接影响系统质量。
因此，如何选择一台品质优良的阀门已成为设计院或最终用户在系统设计阶段的一项重要工作。
在阀门选型的各项参数中，阀座泄漏量是必须考虑的一项技术参数。
不同的阀门类型，用于衡量阀座泄漏量的技术参数不同;不同的阀座泄漏率标准，最终计算的阀座泄漏量数据也不同。
由于用户执行不同的泄漏率标准，使阀门的制造成本差距较大。
而用户出于不同的过程控制要求，对阀门泄漏量的实际需求也各不一样。
面对不同的阀门泄漏率标准，用户如何选择适用的执行标准?首先需要对各个标准有比较全面的了解。
1流量控制阀概述1.1流量控制阀的定义以及常见种类流量控制阀又被称为自力式流量调节阀、流量平衡阀以及静态平衡阀等多个名称，它是一种非常直观且便捷的流量调节控制装置，他的主要作用就是自动地消除管线内剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，保持液压系统内液体压力保持均匀不变，是液压传动系统以及有流体参与工作的各项系统中的重要组成部分。
流量控制阀按照具体的用途可以分为以下几个类型：第一类，节流阀。
在调节节流口面积后，能使载荷压力变化不大和运动均匀性要求不高的执行元件的运动速度基本上保持稳定。
第二类，调速阀。
在载荷压力变化时能保持节流阀的进出口压差为定值，使其在节流口面积调定以后，不论载荷压力如何变化，调速阀都能保持通过节流阀的流量不变，从而使执行元件的运动速度稳定，满足整个传动系统工作的有效性。
阀门的流量特性 PPT
阀门的流量特性
阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的 条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开 度之间关系。
流量特性取决于阀门的尺寸、阀芯和阀座的 组合结构、执行机构的类型、阀门定位器、阀 前和阀后的压力以及流体的性质。
阀的结构特性是阀芯的位移与流体通过的截 面积之间的关系，它不考虑阀两端的压降。
蝶阀
主要适用于对低压差、大口径、大流量 的气体和浆状液体。
作为调节用的某些碟阀，转动角度被限 制在60°，可调范围小。
单座调节阀 双座调节阀 套筒调节阀 角形调节阀 三通调节阀 隔膜阀 蝶阀 球阀 偏心旋转阀
球阀
阀芯为球形，开有圆柱形通孔，流路简 单，全开时完全形成直管通道，压损小， 适用高粘度、悬浮物、纸浆等流体场合。
常用的固有流量特性有线性、等百分比、快开。
1.线性流量特性 是指阀的相对流量与相对行程成直线关系。即
单位行程变化所引起的流量变化是常数
2.等百分比流量特性 是指单位相对行程变化所引起的相对流量变
化与此点的相对流量变化成正比关系。即控制阀 的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增 大。 3.快开流量特性
阀前压力
阀后压力
自力式温度调节阀
•自力式流量调节阀
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
单座调节阀 双座调节阀 套筒调节阀 角形调节阀 三通调节阀 隔膜阀 蝶阀 球阀 偏心旋转阀
套筒调节阀
采用平衡型阀芯，允许压差大，操作稳定。 阀芯导向面大，可改善由涡流和冲击引起的 振荡。比普通的单、双座调节阀噪声降低 10dB左右。拆装维修比较方便。
单座调节阀 双座调节阀 套筒调节阀 角形调节阀 三通调节阀 隔膜阀 蝶阀 球阀 偏心旋转阀
单座调节阀 双座调节阀 套筒调节阀 角形调节阀 三通调节阀 隔膜阀 蝶阀 球阀 偏心旋转阀
调节阀的特性分析
10％时，引起的流量变化也是 10％。但相对流 量变化量却不同。 我们对 行程的 10％、50％、 80％三点进行分析。
特 性 曲 线 以 原 点 为 起 点， 当 位 移 变 化
由以上分析可看出，阀门开度小时，相对变化值大，而阀门开度大时，流量相对变 化小。也就是说阀门小开度控制作用强，这时容易产生振荡，阀门大开度调节作用太弱， 调节缓慢，不灵敏。 6.2.3.2 等百分比流量特性(对数流量特性)
变化的，这种情况下的流量特性称为工作流量特性。
在实际使用中，调节阀总是和其它工艺设备、管道等串联或并联使用，流量随阻力
的变化而变化。下面以串联系统为例分析其工作流量特性。
系统总压差 ΔP等于管路系统 (除调节阀外的全部设备及管路 )压差 ΔP1与调节阀的
压差 ΔP2之和即 : ΔP=ΔP1+ΔP2。由调节阀的流量方程
可知，通过调节阀的
流量 Q与流通能力 C有关，而 C随阀的开度而变。若调节阀压差 ΔP1不变则有：
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在求得调节阀上压差变化的规律后，便能求出调节阀在串联管道时相对流量与相位 位移的关系式，即为调节阀工作流量特性。
若以Qmax表示管道阻力等于零时调节阀的全开流量。以 Q100表示存在管道阻力时调节 阀的全开流量，则可得 :
调节阀在前后压差一定的情况下得到的流量特性称为朋想流量特性。理想流量特性 取决于阀芯的形状，不同阀芯曲面可得到不同的理想流量特性如图 6.2—1。典型的理 想流量特性有直线、等百分比 (对数)、快开和抛物线四种，特性曲线如图 6.2—2。
6.2.3.1 直线流量特性
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直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对位移 (相对开度 )成直线关系，即单位 位移变化所引起的流量变化是一个常数，用数字式表达为 :
HCBJ保温夹套平衡笼式调节阀
概述HCBJ 保温夹套平衡笼式调节阀是CV3000系列产品之一。
结构紧凑，有呈S 流线型的通道，还设有一个改善套筒周围流体平衡流动的导流翼，使其压降损失小，流量大，可调范围广，流量特性精度高，符合IEC534-2-1976标准。
调节阀动态稳定性发了，噪音低，空化腐蚀小。
适用于需要保温的场合。
当工艺介质的结晶温度低于环境温度或流体温度降低，造成粘度增加或流体出现凝固时，这时在阀体和上阀盖处增设蒸汽保温夹套装置，使工艺介质满足过程控制的需要。
调节阀的泄漏量符合ANSI B16.104标准。
调节阀配用多弹簧薄膜或气缸执行机构，其结构紧凑，输出力大。
本产品符合GB/T4213-92标准。
HCBJ 保温夹套平衡笼式调节阀技术参数和性能阀体直通单座铸造球型阀40、50、65、80、100、150mm ANSI 125、150、300JIS 10、16、20KPN1.6、4.0MPaFF 、RF 、RJ 、LG 、MFM法兰连接密封面型式法兰标准常温型(P)伸长I 型(EI)JIS B2201-1984、JB/T79.1-94(PN1.6MPa)、JB/T79.2-94(PN4.0、6.4MPa)、ANSI B16.5-1981、HG20594-97、HG20618-97等0~+230℃+230~+566℃注：工作温度不准超过各种材料的允许范围。
型式公称通径公称压力连接型式材料上阀盖压盖型式填料铸钢(ZG230-450)、铸不锈钢(ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG1Cr18Ni12Mo2Ti 、SCS16L)、钛等螺栓压紧式含浸聚四氟乙烯石棉填料、石棉编织填料、石墨填料阀内组件阀芯型式流量特性金属阀座材料压力平衡式阀芯高容量流量特性等百分比特性(%V)和线性特性(LV)高精度流量特性等百分比特性(%VF)和线性特性(LVF)不锈钢(1Cr18Ni9Ti 、1Cr18Ni12Mo2Ti 、17-4PH 、9Cr18、316L)、不锈钢堆焊司太莱合金、钛和耐腐蚀合金等金属阀座阀作用型式用正作用或反作用执行机构实现阀的气-关式或气-开式附件定位器、空气过滤减压器、保位阀、行程开关、阀位传送器、手轮机构等性能泄漏量回差基本误差可调范围带定位器不带定位器50:1带定位器不带定位器小于阀额定容量的0.5%，符合ANSI B16.104-1976II 级小于全行程的1%小于全行程的3%小于全行程的±1%小于全行程的±5%执行机构HA 多弹簧薄膜执行机构、VA6单作用气缸活塞执行机构乙丙橡胶夹尼龙布、丁腈橡胶夹尼龙布20~100、80~240KPa140~400KPa(HA 型)、400~500KPa(VA6型)Rc1/4"-30~+70℃型式膜片材料弹簧范围供气压力气接口环境温度源Cv 值和行程I 、高容量阀芯(%V 、%T 、LV 、LT)公称通径阀座直径额定Cv 值额定行程404036405050607565651001108080140150381501504204355025100100220240等百分比特性线性特性II 、高精度流量特性阀芯公称通径阀座直径额定Cv 值等百分比线性金属阀座软阀座额定行程(mm)40506580100253850△△△△△△△△△△△△△△△△△△○○○○○○○○○○○○○○○○○○15025324032405040506550658065801001001251501117241724442444684468996899175175275360流量特性典型的流量特性曲线参见HCB 平衡笼式调节阀允许压差A、气-关式阀执行机构供气压力弹簧范围定位器允许压差阀座直径------HA2D HA3D HA4D 1.41.41.41.61.61.64.04.04.00.2~1.00.2~1.00.2~1.00.8~2.40.8~2.40.8~2.40.2~1.00.2~1.00.2~1.0有或无有或无有或无有有有有有有9.94049.2405217.54052405240506580100150100KPa---7.7405213.7405240526.6405211.74052405220.2405240525.440529.74048.7405216.7405240524.240527.4405212.8405240525.240529.0404540523832.927.420.83726.1B、气-开式阀执行机构供气压力弹簧范围定位器允许压差阀座直径HA2R HA3R HA4R 1.41.41.42.82.81.65.04.00.2~1.00.2~1.00.2~1.00.8~2.40.8~2.41.9~3.51.9~4.0有或无有或无有或无有有有有有9.9405217.5405240506580100150100KPa-7.7405213.740526.6404611.7405220.240525.49.7405216.740524.27.44051.812.8405240520.2~1.0VA6R --------------5.29.040524052-38.429.336.7注：1、最大允许压差不准超过ANSI B16.34-1981或JIS B2201-1984标准规定的最大工作压力。
调节阀流量特性分析及其应用选择
调节阀流量特性分析及其应用选择调节阀流量特性分析及应用选择1 概述在自动操纵系统中，调节阀是其常用的执行器。
操纵过程是否平稳取决于调节阀能否准确动作，使过程操纵表达为物料能量与流量的精确变化。
因此，要根据不一致的需要选择不一致的调节阀。
选择恰当的调节阀是管路设计的要紧问题，也是保证调节系统安全与平稳运行的关键。
2 调节阀的构成调节阀由执行机构与调节机构构成，同意调节器或者计算机的操纵信号，用来改变被控介质的流量，使被调参数维持在所要求的范围内，从而达到过程操纵的自动化。
2.1 执行机构执行机构按照驱动形式分为气动、电动与液动3种。
气动执行机构具有结构简单，动作可靠，性能稳固，价格低，保护方便，防火防爆等优点，在许多操纵系统中获得了广泛地应用。
电动执行机构尽管不利于防火防爆，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，体积小，动作可靠，维修方便，价格便宜。
液动执行器的推力最大，调节精度高，动作速度快，运行平稳，但由于设备体积大，工艺复杂，因此目前使用不多。
执行机构不论是何种类型，其输出力都是用于克服负荷的有效力（要紧是指不平衡力与不平衡力矩、摩擦力、密封力及重力等有关力的作用）。
因此，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出力来克服各类阻力，保证高度密封与阀门的开启。
对执行机构输出力确定后。
应根据工艺使用环境要求，选择相应的执行机构。
比如，关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。
假如没有防爆要求，则气动或者电动执行机构都可选用，但从节能方面考虑，应尽量选用电动执行机构。
关于要求调节精度高，动作速度快与运行平稳的工况，应选用液动执行机构。
综合各类执行器的特点，自动操纵系统普遍使用电动执行机构。
如结构简单、体积小的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。
各类执行机构尽管在结构上不完全相同，但基本结构都包含放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件、弹性联轴器与位置反馈等部件（图1）。
控制阀细节分析之5_阀芯阀座
控制阀细节分析之五－阀芯阀座李宝华摘要：包含阀芯阀座的阀内件（Valve Trim ）是控制阀的关键核心部件，直接影响控制阀的流量特性、流体调节和控制质量。
阀内件是与流体直接接触的阀内可拆卸的改变流通截面积和截流件导向等作用的零部件总称，包括典型截流件的阀芯(Plug)和阀座(Seat)、套筒(Cage)、阀杆(Stem)，以及减噪器(Flow divider)、抗空化气蚀部件(AC-trim)、导向(Guide)，等等。
从单座型控制阀(Globe valve)的阀芯阀座等阀内件的细节分析入手，看部分品牌厂家的阀芯阀座设计。
关键词：控制阀；阀内件；阀芯；阀座；细节分析；区别引言控制阀（Control valve ，国标GB/T 17213.1-1998定义为控制阀，国内旧称调节阀）是终端控制元件，决定着过程控制是否及时有效，在整个控制回路中较为重要但又是长期以来技术比较薄弱的环节。
一个控制系统的控制质量受到组成系统各环节的影响，更取决最薄弱环节的影响，控制阀虽然相对控制系统和过程仪表而言略显简单，但在工业生产过程对控制要求及安全性不断提高的情况下，其必要性、重要性以及在回路中较高的故障频次已引起业内注意。
控制阀的生产厂家众多，造成控制阀品种多、规格多、参数多，质量参差不齐。
不同厂家的同类型控制阀的设计差异、技术特点和应用情况如何？应是大家关注的问题。
本文着重对目前在用量最大、多数厂家都在生产的单座型控制阀(Globe valve)做一些细节分析。
以部分知名品牌控制阀为例，对阀内件的阀芯阀座的技术细节进行分析探讨。
阀内件（Valve Trim）国标《工业过程控制阀 第1部分：控制阀术语和总则》GB/T17213.1－1998（等效IEC 60534-1）对阀内件（Valve Trim ）的定义是：阀内接触被控流体的部件，例如截流件、阀座、套筒、阀杆、以及连接阀杆与截流件的部件等。
阀体、阀盖、底法兰和垫圈不属于阀内件。
控制阀流量特性解析
、控制阀流量特性解析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。
使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。
指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比；l/L—相对行程。
指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。
理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。
理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L]式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。
常见的控制阀固有可调比有30、50两种。
当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一表一可调比R相对行程%1 70 80 90 10030 等百分比 4.68 6.58 9.25 13 18.3 25.7 36 50.6 71.2 100 50 2.96 4.37 6.47 9.56 14.1 20.9 30.9 45.7 67.6 100 30 直线13 22.7 32.4 42 51.7 61.3 71 80.6 90.3 100 50 11.8 21.6 31.4 41.2 51 60.8 70.6 80.4 90.2 100由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。
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阀笼式调节阀套筒窗口形状设计与流量特性分析
张婷，王洪成，陈让让，吴立群
（ 杭州电子科技大学机械工程学院，浙江杭州 310018）
摘要： 我国的阀笼式调节阀技术起步晚，传统的设计过程常常依赖经验公式，产品的实验结果与设计要求存在较大误 差。因此，以阀笼式调节阀套筒为设计对象，基于阀笼式调节阀的孔板流量计原理，推导得到套筒横截面积的通用公式和 4 种流量特性 （ 直线型流量特性、等百，建立模型并用 FLUENT 软件进行仿真模拟，将调节阀在不同开度下相对流量的实验值与理想设计值进行对比。结果表 明： 此设计方法在调节阀开度为 30% ～ 80%时具有可靠性，不仅有效满足设计要求，而且该方法设计周期短、成本低、精 度高。此外，通过推导的阀笼式调节阀套筒的通用面积公式，可改变套筒进口处和出口处的压力值和不同固有流量特性要 求，得到符合特定要求的套筒，故具有一定的工程应用价值。
Keywords： Caged regulating valve； Fluid simulation； Sleeve window design； Inherent flow characteristics
2019 年 4 月 第 47 卷 第 7 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDＲAULICS
Apr. 2019 Vol. 47 No. 7
DOI： 10．3969 / j. issn. 1001－3881. 2019. 07. 018 本文引用格式： 张婷，王洪成，陈让让，等．阀笼式调节阀套筒窗口形状设计与流量特性分析［J］．机床与液压，2019，47（ 7） ： 80－84．
ZHANG Ting，WANG Hongcheng，CHEN Ｒangrang，et al． Window Shape Design and Flow Characteristic Analysis of Caged Ｒegulating Valve Sleeve［J］．Machine Tool ＆ Hydraulics，2019，47（ 7） ： 80－84．
关键词： 阀笼式调节阀； 流体仿真； 套筒窗口设计； 固有流量特性 中图分类号： TH137. 52+2
Window Shape Design and Flow Characteristic Analysis of Caged Ｒegulating Valve Sleeve
ZHANG Ting，WANG Hongcheng，CHEN Ｒangrang，WU Liqun （ School of Mechanical Engineering，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou Zhejiang 310018，China）