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给水调节阀的选型设计
作者：沈杰
来源：《科技视界》2012年第31期
【摘 要】主要介绍了给水调节阀在火力发电中的作用及重要性，调节阀的结构、功能，调节阀的类型选择，Kv值的计算，Kv值的选择，阀内件的材料和结构的选择，执行器的推力、转矩计算。
【关键词】给水调节阀；阀内件；Kv值 0 概述
通过设计“神木化工”自备电厂机组，给水调节阀的设计，加深了对调节阀的认识，体会到了调节阀的重要性，在现代流程工业的自动控制系统中，调节阀起着十分重要的作用，工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料，都需要靠某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“手脚”。在调节器（DCS）的低能量级和执行流动控制所需的高能级功能之间，最终控制元件完成了必要的功率放大作用。
调节阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。在“神木化工给水调节阀项目”中也不例外，所有的调节控制回路中都是使用调节阀进行流量、液位、压力、温度控制。控制效果的好坏，调节阀工作寿命的长短，主要取决于调节阀的选型是否合理。合理的选型不但可实现优化控制、提高生产效率；还可延长阀门的使用周期，降低维护费用及生产成本。 1 调节阀的结构及功能
要正确使用调节阀，尤其是选择调节阀，必须首先弄清楚调节阀的结构及使用功能，做到有的方矢，方能选好所需的调节阀。 1.1 调节阀的结构
什么是调节阀？国际电工委员会IEC对调节阀做了定义：“工业过程控制系统中由动力操作的装置形成的终端元件，它包括一个阀体部件，内部有一个改变过程流体流率的组件，阀体部件又与一个或多个执行机构相连接。执行机构用来响应控制元件送来的信号。”可见，调节阀是由执行机构和阀体部件两部分组成，即：调节阀=执行机构+阀体部件。 1.2 调节阀的功能
调节阀的主要功能有：调节功能、克服压差功能、耐温功能、耐压功能、切断功能、耐蚀功能等。
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1.2.1 调节功能
顾名思义，调节阀的首要功能就是调节，其主要表现在5个方面： 1.2.1.1 流量特性
流量特性是反映调节阀的开度于流量的变化关系，以适应系统的特性要求，如对流量调节系统反应速度快需对数特性；对温度调节系统反应速度慢，需线性流量特性。流量特性反映了调节阀的调节品质。 1.2.1.2 可调范围R
可调范围反映调节阀可控制的流量范围，用R=Qmax：Qmin之比表示，R越大，调节流量的范围越宽，性能指标就越好，通常阀的R=30。 1.2.1.3 小开度工作性能
有些阀受到结构的限制，小开度工作性能差，产生启跳、振荡，R变得很小（即Qmin很大），如双座阀、衬胶蝶阀。好的阀小开度应有微调功能，既可滿足很小流量的调节，且工作又要求十分平衡，这类阀如V型球阀、偏心旋转阀、全功能超轻型调节阀。 1.2.1.4 流量系数Kv
流量系数表示通过流量的能力，同口径Kv值越大越好。 1.2.1.5 调节速度
满足系统对阀动作的速度要求。 1.2.2 克服压差功能
它通常用阀关闭时的压差来表示，允许压差越大，此功能也就越好。如果考虑不周到，阀芯就会被压差顶开，造成阀关不到位，泄露量超标。因此，保证阀切断就必须克服阀关闭时的工作压差。 1.2.3 耐温功能
满足不同温度条件下阀的强度和性能，温度的较大变化会使阀体材质的强度降低，因此阀必须满足介质的温度变化范围的要求，使阀在工作温度下有较好的强度和安全保证。 1.2.4 耐压功能
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它反映阀的强度和安全指标，即介质不能通过密封处和阀体缺陷处向外渗漏。出厂时通常用1.5倍公称压力作试验来检验。对高压介质最好是采用锻件结构，铸钢阀的耐压强度是最低的，通常选用的铸钢阀。 1.2.5 切断功能
切断由阀的泄漏量小于0.001%，它反映阀的内在质量。 1.2.6 耐蚀功能
抵抗介质的腐蚀和冲蚀，以提高阀的使用寿命。阀的腐蚀是由介质的化学性能引起的材质腐蚀问题，通常选用耐腐蚀的材料来解决，冲蚀是有高速流动的介质、含颗粒的介质和产生闪蒸被空化的介质所致。解决的途径是选用耐磨的材料，结构上采用反汽蚀、反冲蚀的措施，对高压阀、大压差工作的调节阀、含颗粒介质使用的调节阀需重点考虑此问题。 2 调节阀选型设计要点
首先，根据工艺流程的调节需要，选择调节阀类型。其次，根据工艺参数计算阀门的Kv值，然后，根据计算出的Kv值和阀门系列具有的额定Kv值比较，从而决定阀门的额定Kv值与口径，然后还应进行相关验算，进一步验证所选阀门是否能满足工作要求。再次，是根据工艺条件选择阀体、阀盖、阀内件及填充材料。其四，是根据工艺参数选择机构及附件。 2.1 调节阀类型选择
阀的类型有：GLOBE调节阀、蝶形调节阀、旋转偏心调节阀、球形调节阀等，按执行机构的类型有：气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀。在“神木化工项目”中选择的是电动调节阀。
2.2 调节阀的Kv值计算 2.2.1 口径计算原理
在流程工业中，每个工位的调节阀流量、介质、压差、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa压差下，介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行Kv值计算。把各种实际参数代入相应的Kv值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需的流量转化为该条件下所需要的Kv值，于是根据计算出的Kv值与阀门上的具有的额定Kv值比较，从而决定阀门的额定Kv值与口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。 2.2.1.1 口径计算及验算步骤