自力式調節閥選型原則

      自力式調節閥在自控系統中，既是可調的節流元件，又是承受一定溫度、壓力的容器。所以在選擇時，既要考慮其適用性，又要保證安全可靠。ZZYM型自力式減壓閥由檢測執行機構、閥本體、取壓管與閥前（后）接管組成。其結構見右圖一帶冷凝器,使用時請倒裝  

圖一a、用于控制閥后壓力的減壓閥，閥作用方式為壓閉型。其作用原理如下：
介質由箭頭方向流入閥體，經閥座、閥芯節流后輸出。另一路經取壓管（介質為蒸汽時加冷凝器）被引入執行機構作用于膜片上，使閥芯隨之發生相應的位移，達到減壓、穩壓的目的。如閥后壓力增加，作用于膜片上的力增加，壓縮彈簧，帶動閥芯，使閥門開度減少，
直至閥后壓力下降至設定值為止。同理，如閥后壓力降低，作用在膜片上的力減小，由于彈簧的反作用力，帶動閥芯，使閥門的開度加大，直至閥后壓力上升至設定值為止。

圖一b、用于控制閥前壓力的調壓閥，閥作用方式為壓開型。其作用原理如下：介質由箭頭方向流入閥體，經閥座、閥芯節流后輸出。另一路經取壓管（介質為蒸汽時加冷凝器）被引入執行機構作用于膜片上，使閥芯隨之發生相應的位移，達到泄壓、穩壓的目的。如閥前壓
力增加，作用于膜片上的力增加，壓縮彈簧，帶動閥芯，使閥門開度增大，直至閥前壓力下降至設定值為止。同理，如閥前壓力降低，作用在膜片上的力減小，由于彈簧的反作用力，帶動閥芯，使閥門的開度加小，直至閥前壓力上升至設定值為止。若閥前壓力小于設定值則該閥一直是關閉的。

      1、自力式調節閥選型原則選擇的一般原則

      具體選擇時，應根據被調介質的種類、性質、溫度、壓力及工藝要求的其他條件，遵循以下的選擇原則：閥的結構形式應能滿足介質溫度、壓力、流動性、腐蝕性、控制范圍以及嚴密性要求；閥的材料應能滿足介質溫度、壓力、腐蝕性要求；閥的額定流量系數及口徑應能滿足工藝的流量要求；閥的應能滿足現場實際壓差的要求；閥的實際使用條件應與計算選擇時考慮的相一致。

      2、自力式調節閥選型原則材料及使用溫度的選擇

      選擇材料時，主要考慮材料的強度、硬度、耐腐蝕及高溫、低溫的特性，首先應滿足自力式調節閥的安全可靠，其次是使用的性能、壽命和經濟性。在滿足使用要求的前提下，應盡量選擇便宜、易得的材料。一般情況下，閥體和閥蓋可選擇多種材料制造（如：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼及鑄不銹鋼）。而閥內組件一般用不銹鋼材料制造。

      3、自力式調節閥選型原則公稱壓力及壓差的選擇

      根據工藝介質的最大工作壓力來選擇調節閥的公稱壓力時，必須對照工藝溫度條件綜合選擇，因為公稱壓力是在一定基準溫度下依據強度條件定出。一旦工作溫度超過了基準溫度，其允許的最大工作壓力必定低于公稱壓力，這一點應該引起足夠的重視。

      除了注意選定調節閥公稱壓力外，在選用時，還應從推力角度出發，考慮調節閥能否正常工作的問題。用特征數值表達就是允許壓差是否大于最大工作壓差。因此，在選用時，要使最大工作壓差小于閥的允許壓差。

      4、自力式調節閥選型原則流量系數計算

      流量系數Kv（或稱流通能力），是調節閥的重要參數。它反映流體通過調節閥的能力，亦即反映調節閥的容量。根據計算出的流量系數Kv值的大小，選擇閥的額定流量系數Kvs，就可以確定調節閥的公稱通徑。如果選擇的額定流量系數過大，就會使調節閥經常工作在小開度的情況下，影響控制質量，引起振蕩和噪音，縮短閥的使用壽命。相反，如果選擇的額定流量系數過小，則會使調節閥的開度過大，閥門超負荷運行，不能滿足流量要求，容易出現事故，造成不必要的浪費。為了合理選擇調節閥的尺寸，必須正確計算調節閥的流量系數Kv值。

      調節閥的額定流量系數Kvs定義：在規定條件下，即閥的兩端壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3時，額定行程時流經調節閥的流量是以立方米每小時或噸每小時計的流量數。

      A、液體的Kv值計算

      1）非阻塞流

      式中 FL— 壓力恢復系數；
             FF— 液體臨界壓力比系數；
             PV— 閥入口溫度下，介質的飽和蒸汽壓（絕對壓力），kPa；
             Pc— 熱力學臨界壓力（絕對壓力），kPa；
             qv— 液體流量，m3/h；
             ρ— 液體密度，g/cm3；
             P1— 閥前壓力（絕對壓力），kPa；
             P2— 閥后壓力（絕對壓力），kPa。

      2）阻塞流

      判別式   （4）

      流量系數計算公式

      由式（5）可以看出，在阻塞流情況下，Kv值的計算公式有變化，壓差一項用FL2（P - FFpv）代替實際壓差P1- P2。這樣，比用實際壓差計算出的Kv值要大，即由于阻塞流的作用，使閥的流通能力不能充分發揮，必須按更大的Kv值來選擇閥的口徑，才能滿足流量的要求。

      B、低雷諾數Re修正（高黏度液體Kv值計算）

      液體黏度過高時，由于雷諾數下降，改變了流體的流動狀態。在Re<2300時，流體處于層流低速流動，這樣按原公式計算出的Kv值就會導致較大的誤差，實際流通能力達不到計算值，必須進行修正。當液體為高黏度時，調節閥流量系數Kv 的計算公式為

      式中 ψ— 黏度修正系數，按Re查圖1求得。

      關于Re在流體力學中已有論述，主要與流體性質及流經的管路兩方面因素有關。對于只有1個流路的自力式調節閥，Re的計算公式為

      C、氣體的Kv值計算

      氣體與液體不同，它具有可壓縮性。氣體流過調節閥后，密度變小，不能再用液體公式來計算。關于氣體的Kv值計算方法，目前有閥前密度法、閥后密度法、平均密度法、壓縮系數法等多種方法。因為平均密度法的計算結果比較接近實驗數據，故應用最多。這里推薦采用平均密度法來計算氣體的Kv值。

  E、兩相流的Kv值計算

      當介質為氣液兩相流時，一般采用分別計算液體的Kv液和氣體的Kv氣值，然后相加求取調節閥總Kv值。

      Kv=Kv液+Kv氣

      這種方法是基于兩種介質相互獨立，互不影響的觀點。但實際上，隨著液相和氣相組成成分的變化，流體的狀態趨向也不同，因此，計算出的Kv值誤差較大。

      5、自力式調節閥選型原則的口徑選擇

      A、一般的選擇步驟

      根據生產能力、設備負荷確定最大流量和最小流量qvmax、qvmin；根據系統特點、壓力分配和管路損失，確定最大壓差和最小壓差Δpvmax 、Δpvmin；按流量系數計算公式，求得最大流量和最小流量時的流量系數Kvmax、Kvmin；根據求出的Kvmax，在產品樣本中選取大于Kvmax，并Kvmax的Kvs值；由計算出的Kvmax，Kvmin驗算閥的開度（一般要求閥開度在10%~80%之間）；根據Kvmax、Kvmin計算可調比R（一般要求R=Kvmax/KVmin≤30∶1）；各項計算驗證合格后，根據Kvs值，確定調節閥的口徑。

      B、常用的選擇步驟

      按照qvmax及Δpvmin 計算出Kvmax；將Kvmax乘以（1.3~1.5），求得K''vmax（根據具體情況定）；按K vmax選擇Kvs （查產品樣本），應選擇最靠近K''vmax且大于K''vmax的Kvs值，保證Kvmax/Kvs≤0.75，按Kvs值，確定調節閥的口徑。

      但是應保證液體流速在2.5m/s以下，氣體流速在80~100m/s以下，否則易產生噪音。

      C、自力式流量調節閥的選擇

      當介質為液體時，自力式流量調節閥的口徑選擇將有所不同。實際上有效壓力（指調節閥節流閥板前后的壓差）下的最大流量已經限制了自力式流量調節閥的流量值，所以在選擇閥流量時，不能按照Kv值選擇，只能按照工藝條件qvmax的大小選擇流量。

      根據qvmax值的大小和系統壓差來選取合適的流量，然后確定Kvs值和閥的口徑。選擇時應注意閥前后壓差應大于有效壓力，還應注意閥的開度。自力式流量調節閥一般多用于液體介質的流量控制。

      當介質為氣體時，應保持氣體的壓力比較穩定。在計算時，應按Kv值選取閥的口徑。

自力式調節閥選型原則主要零件材料

四、自力式調節閥選型原則主要技術參數及性能指標

1.壓力調節范圍的確定：
壓力調節范圍的確定見上表，控制壓力應盡量選在中間期附近，壓力范圍設定越小，精度越高,因此不要人為擴大壓力設定范圍。
2.對控制閥后的自力式而言,若閥前后壓差比超過10這個范圍,建議用多級減壓閥或二個自力式串聯(閥前壓力小于0.8Mpa除外,例如指揮器操作式)。

      6、自力式調節閥選型原則選擇時注意事項

      自力式調節閥主要應用在被控參數一旦調定后，不經常改變（調整）的場合，而被控參數經常改變（調整）的場合，應使用氣動或；自力式調節閥一般應用在非腐蝕性工藝條件下；被控參數不應超過或接近所選擇的調整范圍的極限值，應留有一定裕量；自力式溫度調節閥一般用于溫度變化比較緩慢的場合，不適用于溫度急劇變化的場合；當介質溫度超過140℃時，在控制管線安裝隔離罐，當介質溫度超過200℃時，除在控制管線安裝隔離罐，還應在與執行機構之間加裝散熱片（不同制造商的產品，此溫度值會有所不同）；隔離罐應高于調節閥的執行機構而低于閥前后接管；對于非潔凈流體，在閥前應安裝過濾器，一般情況下，應將閥門倒立安裝，即控制閥在上，執行機構在下，此種安裝方式可使其重心在下，有利于閥門的穩定運行。當介質溫度低于80℃時，閥門可以正立安裝，當介質溫度高于80℃時，則閥門必須倒立安裝。