调节阀介质流向对不平衡力的影响
气动调节阀震荡、控制不稳的原因及措施
气动调节阀震荡、控制不稳的原因及措施
原因1 : 气源压力变化较大或过滤器、减压阀工作不正常。
措施1：检查压缩空气系统运行状态。
措施2：检查更换过滤器或减压阀。
原因 2: 气源压力稳定，信号压力不稳。
措施1：电控智能定位器故障，对定位进行初始化标定，标定后如果还不稳定，应更换智能定位器。
措施2：更换智能定位器后如果还不稳定，应对PID参数整进行整定。
措施3：对机械控制器或定位器，应更换机械控制器或定位器，并对控制器进行调定。
措施4：更换机械控制器或定位器后仍不稳定，应检查更换信号气源放大器，并进行调定。
原因3 : 气源、信号压力均稳定，但调节阀工作仍不稳定。
措施1：检查气动隔膜执行器的气密性。
仔细检查驱动推杆密封是否有轻微漏气现象，如果存在漏气应解体更换密封；解体检查隔膜是否有划伤、刺伤而造成的轻微漏气现象，如有漏气应更换隔膜。
措施2：仔细检查定位器与主阀连接部位是否有间隙，应重新更换或紧固定位器与主阀的相关连接件。
措施3：用肥皂水仔细检查信号气管路是否有轻微漏气现象，一旦发现应及时处理。
措施4：信号气源放大器调定不合理，调整信号气源放大器平衡螺钉。
措施5：调节阀运动机构( 包括主阀和气动隔膜执行器) 阻力过大，应解体主阀，检查更换异常元件，包括阀芯、阀座、阀杆、阀杆密封及驱动推杆。
措施6：检查气动隔膜执行机构内压力平衡弹簧是否损坏，检测弹簧是否已疲劳变形，如果存在异常应更换压力平衡弹簧。
调节阀不平衡力和不平衡力矩的定义
调节阀不平衡力和不平衡力矩的定义
[来源：原创] [作者：无锡科莱恩流体控制设备有限公司] [日期：
16-04-16]
如下图所示，所谓不平衡力，是指对于直行程的调节阀阀芯所受到的轴向合力。
这个不平衡力将会推动阀芯，直接影响执行机构的信号压力和阀杆行程的关系。
所谓不平衡力矩，是指对于角行程的调节阀（如球阀等）在板轴上所受到的切向合力矩。
这个不平衡力矩将会在阀板轴上形成一个转动力矩，直接影响执行机构的信号压力和阀板转角的关系。
调节阀流向对调节阀性能的影响
调节阀按其介质的流动方向不同分为“流开型”与“流闭型”两种。
调节阀流向不同时阀芯的受力也是不同的，如阀前压力作用在阀芯上，有把阀芯顶开的趋势，称为“流开型”；反之，有把阀芯压向阀座，使阀产生关闭的趋势，称为“流闭型”。
从介质对阀芯的绕流方向来看，“流开型”介质是从阀芯的小头往大端流动，“流闭型”介质是从阀芯大端往小头流动。
调节阀流向对使用性能的影响见表：调节阀流向对调节阀使用性能影响表流向调节阀性能怎样选择调节阀流向？“调节阀流向对使用性能的影响表”中可看出：流开型和流闭型两种流向各有利弊，所以正确选择调节阀流向是很有必要的。
选择时应根据工况实际进行选择。
如很多设备要求调节阀能彻底关断工作介质，这时阀的关闭性就成主要的要求，则应选择“流闭型”的。
若所选阀是单座阀时，则流向正好与阀体所标箭头相反。
角型高压阀，汽蚀严重、寿命短，也应选择“流闭型”的，并且可提高阀门使用寿命。
对阀杆密封要求严的场合，为防止泄漏，应选择“流开型”的。
对于悬浮液、高黏度、含固体颗粒的介质，为防止沉淀、堵塞，应选用“流闭型”的。
同一种阀型调节阀流向不一定都是相同的，如小口径的高压阀，其工作压差较高，汽蚀严重，寿命短，则应选择“流闭型”的，但对于口径较大的高压阀，其工作压力大但压差并不太大时，还是应选择“流开型”的较妥，因为“流开型”稳定性好，可以不使用防止阀振荡的措施。
由于“流闭型”的流通能力比“流开型”大10%-15%，当“流开型”方向安装的调节阀全开流量还达不到工艺要求时，可改成“流闭型”，暂时解决困难。
由于“流闭型”稳定性差，选用“流闭型”后，稳定性成为主要问题，由于阀门工作在小开度时易振荡，所以应尽量使阀门的最小开度在30%-40%。
要选用弹簧刚度大的执行机构，必要时应与阀门定位器配套使用。
调节阀流向的改变，都会使流通能力和流量特性发生变化，这必然会对控制系统产生影响，因此在改变阀门流向时，对上述问题也应作适当的考虑。
电动调节阀的动作不稳现象和原因有哪些
电动调节阀的动作不稳现象和原因有哪些电动调节阀是工业生产中用来控制流体介质的阀门，它能够通过电动执行机构的动作来控制阀门的开度和关闭。
然而，在实际使用过程中，电动调节阀不稳定的现象会经常出现，这不仅影响了设备的正常运转，还会导致生产过程中的故障，增大了操作和维护的难度。
本文将分析电动调节阀动作不稳的原因，并提出相应的解决方案。
1. 电源供应问题电源问题是电动调节阀不稳定的主要原因之一。
由于电源过压、欠压、突变等因素，会导致执行机构代价的不动作或者控制精度下降。
在实际维护过程中，应该注意检测电源稳定性，定期更换损坏的电源设备。
2. 位置反馈信号问题电动调节阀的位置反馈信号是控制阀门开度的重要指标。
在运行过程中，由于位置传感器的损坏或者精度下降，会导致电动调节阀的位置控制不准，甚至不动作。
相关的解决方案是及时更换位置传感器，确保位置反馈信号有效性。
3. 摩擦力过大问题电动调节阀的执行机构由电机、减速箱、螺旋杠组成。
在实际工作中，由于机构部件的磨损和松动，会导致执行机构的摩擦力增大，从而导致阀门控制不稳定、精度下降等情况发生。
在解决问题时，可以通过清洁机构内部的杂物和避免部件松动，减少摩擦力。
4. 管道阻力过大问题管道的阻力过大也会影响电动调节阀的动作稳定性。
高阻力会导致阀门反应迟钝，对控制阀门开度的精度产生影响。
此时应当提高管道的扩径比和缩短流通路径，减少管道阻力。
5. 控制阀门的PID参数不正确PID控制算法是电动调节阀控制器的核心算法。
控制器的PID参数的设置不当会导致阀门控制不稳定、精度下降或者执行机构不动作。
此时应当根据系统特性和阀门实际工作条件来对PID参数进行调整，确保控制阀门的精度。
综上所述，电动调节阀的动作不稳定现象可能由多种因素导致。
为确保阀门的稳定性，运行人员应当在使用前对设备进行检测，定期维护，及时排查故障，避免对生产带来不必要的影响。
调节阀稳定性分析及探讨
《宁夏机械》2009年第4期1引言自动化技术在工业上的应用越来越广泛，自动调节阀作为工业过程控制的终端设备使用的也越来越普遍，如何建立比较确切的数学模型是正确使用调节阀和保证过程控制稳定性的关键。
下面将以直通单座阀为探讨对象，通过其流量特性确立不平衡力与阀芯位移之间的关系，进而建立单座调节阀的数学模型，并对得出的非线性特性方程进行分析讨论，得出提高单座调节阀稳定性的办法。
2数学模型的建立2.1建立数学模型的基础当流体介质通过调节阀时，由于流体静压和动压的作用，阀芯受到使其上下移动的轴向力和旋转运动的切向力。
对于直行程调节阀，把阀芯受到的轴向力称之为不平衡力。
为了方便分析，主要以直通单座阀为例，对图1所示的流开和流关结构进行不平衡力分析：在流开状态下，阀杆处于流体的流出端（如图1a）所示，当压差不变时，某一开度阀芯受到的不平衡力是阀芯处分布压力与相应的阀芯截面积积分的结果，这是很难求的，为使问题简化，我们把不平衡力Ft 近似为压力P1和P2与等效阀芯截面积Sh作用的结果：即公式（1）。
F t=P1S h-P2(S h-π4d S2)=ΔPS h+π4d S2P（1）式中：F t———阀芯受到的轴向不平衡力；P1———阀前压力；P2———阀后压力；ΔP———阀前后的压力差，ΔP=P1-P2S h———阀某一开度等效阀芯截面积；d S———阀杆直径。
阀芯所受的不平衡力随着等效阀芯截面积的变化而变化，而等效阀芯截面积又随着阀芯开度的变化而变化，当位移量h为零，阀芯全关时，最大不平衡力为Ftmax，见公式（3）。
当h=0时，最大等效截面积为Shmax=π4d s2（2）F tm ax=P1π4d g2-P2π4（d g2-d S2)=ΔPS hm a x+P2π4d s2（3）式中：dg———阀芯密封凡尔线处直径。
当阀芯位移量h最大时，阀芯截面积S h最小（为零），不平衡力最小，为了使问题简化，对S h与h之间的关系取泰勒（Talor）展开形式，并令b'0、b1、b2、为正值，取二阶近似，即：S h=f（h）=b'0-b1h-b2h2-0（h3）（4）带入（1）式化简得公式（5）：Ft=ΔP[b'0-b1h-b2h2-0（h3）]+π4d s2P2（5）而在流关状态（如图1b）阀杆处于流体的入口端，同调节阀稳定性分析及探讨李虎生(宁夏银星能源股份吴忠仪表公司，宁夏吴忠751100)摘要调节阀在工业过程控制中作为终端控制单元其稳定性对整个控制系统尤其重要。
不平衡力计算及校核
不平衡力计算及校核1 不平衡力和不平衡力距计算流体通过调节阀时，受流体作用力影响，产生使阀芯上下移动的轴向力或使阀芯旋转的切向力。
对于直行程的调节阀，轴向力影响信号与位移的关系，这一轴向力称为不平衡力，以ft（任意位置时），Ft（关闭位置时）表示。
对角位移的调节阀，如蝶阀、偏心旋转阀等，影响其角位移的切向合力矩称为不平衡力矩，以M表示。
影响不平衡力（矩）的因素很多，主要是阀的结构型式、压差、流向因素。
阀的结构型式中又包括阀的类型、节流形式、阀芯（塞）形状、阀芯正装或反装、阀杆直径与阀座直径大小等关系。
从表3－1中工作状态中，可以非常直观地看出对单座式调节阀，阀芯正装，流开型，阀关闭时的阀芯所受的不平衡力Ft为：其它阀的不平衡力（距）的推导道理一样，是一个简单的受力计算。
常见的阀计算公式汇总在表3-1中。
表3-1 常用调节阀不平衡力和许用压差计算公式2 输出力定义及计算2.1 输出力的正确定义 首先我们引入几个符号：ft 表示任意开度的不平衡力；Ft 表示阀关闭时的不平衡力；“-”表示不平衡力的作用方向是将阀芯顶开的；“+”表示不平衡力的作用方向是将阀芯压闭的。
过去的定义是：执行机构用来克服不平衡力的力。
这个定义有两个问题：①调节阀任意开度都存在着不平衡力ft，这样，执行机构任意开度都有输出力克服Ft，使阀信号压力与开度一一对应，ft变化不影响阀位。
实际并非如此，只有带定位器时才有这种功能。
②克服“+”、“-”ft问题没有区分，造成混为一体的模糊概念，导致计算错误。
表现在现场时，就是有的阀关不死或打不开。
我们知道，“-” Ft对阀芯产生顶开趋势，所需执行机构的输出力应该是克服它顶开，并保证阀密封的力；“+” Ft对阀芯产生压闭趋势，所需输出力应该是保证阀启动并能走完全行程的力。
于是，我们得出输出力的正确定义为：阀处关闭位置时，执行机构具有克服“—” Ft，以保证阀的密封，克服“+” Ft，以保证阀正常启动并能走完全行程的力，这种力称为执行机构输出力，以F表示。
调节阀技术问答
调节阀技术问答1、控制阀的流通能力是指什么？流量系数的定义？答：控制阀的流通能力是指在规定条件下通过一个阀门的流量。
具体衡量控制阀流通能力的指标是流量系数C表示。
目前常用的流量系数有两类，一是以美国(ISA)为代表的以英制单位定义的流量系数Cv，二是以德国(IEC)为代表的以公制单位定义的流量系数Kv，两者的换算关系为Cv≈1.167Kv。
流量系数Cv值定义：在每平方英寸1磅(psi)的压力降下，每分钟流过阀门的60℉水的美国加仑数。
流量系数Kv值定义：在100KPa压差下，1小时流过阀们的（5-40℃）度的水的立方米数。
2、什么是不锈钢？不锈钢是否都不导磁？答：不锈钢是指含铬大于10.5%的铁合金。
只有含镍不锈钢才不导磁，其它不含镍的不锈钢可以导磁，如1Gr13等马氏体不锈钢。
3、一台气开式单座调节阀工艺反映内漏较大，请分析可能的原因？答：主要原因分析：阀芯、阀座磨损或有异物卡；弹簧预紧力不够；阀芯未正确安装，全关时未到位（阀杆短）；定位器故障，全关时输出风压偏大；工艺介质压力是否超设计值。
4、国标中有关气动调节阀的性能指标有哪些？答：国标中有关调节阀的性能指标有：基本误差、回差、死区、始终点偏差、额定行程偏差、泄漏量、密封性、耐压强度、外观、额定流量系数、固有流量特性、耐振动性能、动作寿命。
共13项，前9项为出厂校验项。
5、为什么有些气动控制阀需要配置空气储罐？答：有二种情况气动控制阀需要配置相应的空气储罐事故状态下（断气）需要阀门能继控制的，按阀门需要的控制时间配置相应的空气储罐。
采用气动双作用执行机构的控制阀在现事故状态下（断气）需控制在安全位置（开或关），也需配置相应的空气储罐。
二者的气路配置不同。
6、简述偏心旋转阀的特点？答：流体阻力小，流量系数较大，密封好，可调范围大，适用于大压差、严密封的场合，尤其适用于高粘度及有固体颗粒介质的场合。
可取代大部分的直通单、双座阀门。
7、什么是调节阀的流量特性？阀门的流量特性与什么有关？答：调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对位移（阀门的相对开度）间的关系。
气动调节阀常见故障原因及处理分析
气动调节阀常见故障原因及处理分析摘要：气动调节阀是石油、化工、电力、冶金等工业企业广泛使用的工业过程控制仪表之一。
化工生产中调节阀在调节系统中是必不可少的，它是组成工业自动化系统的重要环节，它如生产过程自动化的手脚。
气动调节阀就是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助于阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门，实现开关量或比例式调节，接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的流量、压力、温度等各种工艺参数。
气动调节阀的特点就是控制简单，反应快速，且本质安全，不需另外再采取防爆措施。
关键词：气动调节阀；常见故障；原因1气动调节阀气动调节阀是由阀体部件和执行机构组成。
用气缸作为执行器，用压缩空气作为动力源，用阀门智能定位器进行控制信号接收，最终将压缩的空气输入到气缸驱动阀门，从而实现阀门的线性调节。
气动调节阀本质上是安全的，可以长时间在恶劣环境中安全稳定运行，并且执行调节命令迅速，可以有效控制各种介质的压力和流量，起到科学管理、优化控制的作用。
2气动调节阀的常见故障及原因2.1气动调节阀的泄漏量增大气动调节阀的泄漏量与阀门开关存在紧密联系。
一是调节阀内的阀芯因为使用时间较长而磨损时，阀关不严就会导致泄露量增大;二是当阀内夹有异物或者内部的衬套烧结时，或控制各种介质之间的压力，如果介质压差较大，就会使刚性小，从而导致调节阀无法全部关闭，这两种原因都会导致气动调节阀的泄漏量增大。
2.2气动调节阀的动作不稳定气源压力和信号压力不稳定都会导致气动调节阀的动作不稳定。
信号压力不稳定会使调节器输出不稳定;气源压力不稳定时，会因为压缩机容量小而使减压阀产生故障;或者定位器中的放大器喷组挡板不平行时，之间的缝隙会导致气动调节阀动作不稳定;输出管、线不严密;放大器球阀因为与异物摩擦会产生缝隙，影响气动调节阀的稳定性。
2.3气动调节阀振动气动调节阀受周围环境因素影响较大。
衬套与阀芯之间经过长期摩擦产生缝隙、气动调节阀附近存在另一震动物;或者调节阀安置不平衡，这些因素都会使气动调节阀产生震动。
调节阀原理、作用形式、正反作用方法总结
对于小口径调节阀，通常采用改变执行机构的正、反作用来实现气开或气关;对于大口径调节阀，则通常是改变调节阀的正、反作用来实现气开或气关。
正作用：当压力增大时，阀杆向下动作，压力是通入波纹膜片上方的薄膜气室。
反作用：当压力增大时，阀杆向上动作，压力是通入波纹膜片下方的薄膜气室。
8.气动活塞式执行机构
9.三通阀
阀体有三个接管口，适用于三个方向流体的管路控制系统，大多用于热交换器的温度调节、配比调节和旁路调节。
在使用中应注意流体温差不宜过大，通常小于是150℃，否则会使三通阀产生较大应力，否则会使三通阀产生较大应力而引起变形，造成连接处泄漏或损坏。
缺点：上、下两阀芯不宜同时关闭，因此泄漏量较大。
应用场合：适用于阀两端压差较大，泄漏量要求不高的干净介质场合，不适用于高粘度和含纤维的场合。
调节阀的正作用－反作用是相对气动薄膜调节阀的执行机构而言，膜头上部进气，推杆向下运动叫正作用。下部进气，推杆向上运动叫反作用。
调节阀的气开－气闭是相对调节阀整机而言。随着信号的增加，阀门逐渐打开为气开阀，随着信号的增加，阀门逐渐关闭为气闭阀。没有信号时气开阀为关闭状态，气闭阀为全开状态。
定位器是配合气动薄膜执行机构使用的。
1)阀门定位器的正作用：输入信号增大时，输出到膜头的气压增大；
2)阀门定位器的反作用：输入信号增大时，输出到膜头的气压减小；
正作用执行机构与正作用定位器配合实现正作用执行机构的功能；
化工仪表维修工特种作业人员考试复习题目-(15)
1、电气设备的金属外壳、金属构架、金属配线管与其配件、电缆保护管、电缆的金属护套等非带电的裸露金属部分均应接地。
(1.0分)2、当调节阀与管道并联时,其可调比变小。
(1.0分)3、按照波源的不同,调节阀噪声可以分为机械噪声、流体噪声和电磁噪声,这三种噪声在调节阀上都会产生。
(1.0分)4、在分程调节系统中,分程阀的控制范围是由输入信号大小决定的。
(1.0分)（错）5、电磁阀可分为普通型、防水型、防爆型等几种。
按其动作方式可分为直动式和先导式两种。
(1.0分)6、直通单座调节阀结构上分为调节型与切断型,区别在于阀芯结构不同。
(1.0分)7、气动薄膜执行机构其薄膜的有效面积越大,推力越小。
(1.0分) （错）8、调节阀流向的划分的可以按介质的流向来定义,也可以按介质的不平衡力作用方向来定义。
(1.0分) （错）9、空气过滤减压器是最典型的附件,它用于净化来自空气压缩机的气源,并能把压力调整到所需的压力值,具有自动稳压的功能。
(1.0分)10、蝶阀特点是结构简单、流阻小,泄漏量大,适用于口径较大、大流量、低压差的场合。
(1.0分)11、信号压力增加时推杆向下动作的叫正作用执行机构;信号压力增加时推杆向上动作的叫反作用执行机构。
(1.0分)12、分程控制方案中,调节阀的开闭形式、同向或异向规律的选择,完全有工艺的需要来定。
(1.0分)13、有无开方器对比值控制系统仪表比值系数的计算没有影响(1.0分) （错）14、自动控制系统的过渡过程是指被控变量由于干扰的影响而偏离给定值,并通过控制作用趋于给定值的过程。
(1.0分)15、工艺上希望偏差越小越好,但如果没有偏差,自动控制系统就无法实现控制功能。
(1.0分)16、串级控制系统由于副回路的存在,对于进入副回路的干扰有超前控制作用,因而减少了干扰对副变量的影响。
(1.0分) （错）17、比例控制过程的余差与控制器的比例度成正比。
(1.0分)18、偏差是测量值与给定值之间的差值,无论正负对控制器输出的影响是一样的。
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调节阀介质流向对不平衡力的影响
【摘要】以快速更换式单座调节阀为例，利用Solidworks软件对调节阀内部流场进行三维实体建模，用CFX软件对流场进行流体动力学分析，得到各开度下不平衡力的可视化结果。
用等效阀瓣截面积的变化表示不同开度下压力的变化，用五阶泰勒展开式表示等效截面积与行程h的关系。
结果表明，流开型调节阀不平衡力较大，冲刷作用区域较宽，但不平衡力作用方向始终为正，并且比流关型调节阀稳定。
因此，一般直通单座调节阀设计成流开型。
1.概述
控制阀是过程控制中的重要组件，随着自动化技术的发展，已被广泛地应用于冶金、电力、石油和化工等工业部门中，控制设备的正常使用与调节阀的稳定性及使用寿命密切相关。
为了使调节阀能长时间稳定工作，不仅要研究调节阀内部流场，同时也需要对执行机构进行研究。
在调节阀工程设计中，执行机构在阀全关时输出推力应满足1.1（不平衡力+阀座压紧力）。
其中，阀座压紧力与调节阀类型相关，受其他条件影响小，因此执行机构的选择主要受调节阀不平衡力的影响。
2.结构性能
调节阀介质流向分为底进侧出（流开型）和侧进底出（流关型）（图1）。
介质流动方向的改变，一方面会引起调节阀前后压力和方向改变，使不平衡力作用方向或大小发生改变，另一方面会使介质对阀瓣的绕流方向发生改变，从而改变流体阻力，使作用在阀瓣上的不平衡力发生改变。
这些变化会对调节阀执行机构的选择产生影响，从而影响调节阀的稳定性及使用寿命。
因此，介质流向的选择对调节阀的选型设计和稳定性有着极为重要的意义。
（a）流开型（b）流关型
图1 直通单座调节阀不平衡力分析
3.不平衡力计算
闭合状态下流开型调节阀不平衡力Ftk和流关型调节阀不平衡力Ftg分别为
（1）
（2）
式中 Ftk、Ftg———不平衡力，
Nds———阀杆直径，mm
dg———阀瓣直径，mm
p1———阀上游压力，MPa
p2———阀下游压力，MPa
阀瓣上表面和下表面所受的压力随着开度的变化而变化。
为方便计算阀瓣上、下表面所受的压力值，将阀瓣上、下表面所受压力变化近似转换为等效阀瓣截面积的变化。
调节阀在流开状态时，阀杆处于流体的流出端，其不平衡力近似为入口压力p1和出口压力p2与等效阀瓣截面积Sh作用的结果，即
（3）
式中Δp———阀前后压差，MPa
Sh———某一开度下等效阀瓣截面积，mm2
将问题简化，对Sh和行程h之间的关系取泰勒展开式，其五阶近似式为
（4）
将式（4）带入式（3），则式（3）简化为
将式（4）带入式（3），则式（3）简化为
（5）
调节阀在流关状态时，阀杆处于流体的流入端。
取泰勒展开式后，其不平衡力计算的五阶近似式为
（6）
4.内部流场数值模拟
4.1 三维模型
快速更换式调节阀的公称通径为200mm，等百分比流量特性，行程60mm。
根据调节阀结构对称性，取流道的一半建模，为了使进出口不产生回流，前后管道各加长3倍管径的长度（图2）。
图2 流道模型
4.2 网格划分
将流道模型分为5部分。
流体在流经阀瓣和阀座时，压力梯度和速度梯度变化较大，采用较密的非结构四面体网格。
在进口和出口处，流体流动较简单，流速较低且比较平稳，采用较疏的六面体网格。
其余两个部分，由于结构较为复杂，采用非结构四面体网格。
5部分共计网格数量为196229（图3）。
图3 流道网格模型
4.3 求解模型
设定入口压力为3MPa，出口压力为2.75MPa，对称面边界条件以及阀瓣面的壁面边界条件。
由于控制阀内部流场结构复杂，当流体流经阀体时，会产生非常复杂的流动状态，虽有旋涡和分离流，但不是强旋涡，属于中等强度的雷诺数，因此计算模型取标准模型。
由于流体与阀体内部边界面没有滑移，所以固体边界面取无滑移边界条件。
5 结果分析
5.1 介质流向对不平衡力的影响
直行程调节阀不平衡力是调节机构中控制阀的阀瓣所受的轴向合力，其大小和方向是执行机构选型的重要指标之一。
取前后压差为0.25MPa，针对不同开度进行数值模拟（表1）。
根据不同开度下的计算值得到不平衡力的变化趋势图（图4）。
表1 调节阀不平衡力数值模拟值
根据流开型调节阀不平衡力Ftk和流关型调节阀不平衡力Ftg变化趋势，得到两个五阶近似多项式。
分析调节阀不平衡力变化趋势，流开型调节阀不平衡力总是比流关型调节阀大。
流开型控制阀不平衡力在各开度下为正。
流关型调节阀不平衡力在开度大于
32mm时，不平衡力为正值，在开度小于32mm时，不平衡力为负值。
图4 调节阀不平衡力变化趋势
5.2 60%开度时介质流向的影响
流开型调节阀阀瓣在阀门开度为60%时，受冲刷作用较强，且密封面附近也受到冲刷（图5）。
流开型调节阀受到的不平衡力在60%开度时逐渐趋于平稳，最后稳定在2.6kN（图6）。
由于模型取流道的一半进行计算，因此，不平衡力为5.2kN。
图6 流开型调节阀不平衡力随时间的变化
流关型调节阀在阀门开度为60%时，受冲刷作用位置主要集中在阀瓣底部，距离密封面较远（图7）。
流关型调节阀受到的不平衡力没有收敛的趋势，始终在85～283N之间波动（图8），因此，不平衡力在170～566N之间波动。
6.结语
（1）从调节阀所受不平衡力的大小和阀瓣所受冲刷作用点分析，流关型调节阀不平衡力小，阀瓣受冲刷影响小，可以提高调节阀的使用寿命。
图8 流关型调节阀不平衡力随时间的变化
（2）从调节阀所受不平衡力的方向和稳定性分析，流开型调节阀不平衡力方向始终为正方向，且不平衡力稳定，而流关型控制阀不平衡力方向有时为正方向，有时为负方向，且不平衡力在有些开度下是波动的。
（3）流关型调节阀不平衡力的方向变化对执行机构的选型带来极大影响，这种流向的调节阀无法应用于气动薄膜执行机构，而且不平衡力的波动极大影响了调节阀的稳定性及使用寿命，因此，一般直行程单座控制阀设计成流开型。