控制阀的流通特性优化：如何掌握控制阀的流量调节？

当控制阀上的压力降为常数时，流量系数K_V值阀瓣行程的关系就是控制阀的流通特性。流通特性与阀瓣的外形有关。为了便于分析、评价和计算起见，流通特性和流量特性可用相对值（无因次）来表示。这时，介质的相对流量q=K_V/K_Vn从0变化到1；阀瓣的相对行程l=S/S_n也从0变化到1，这样一来，q=f（l）是流通特性的相对值，而K_V=f（S）是它的绝对值。用无因次流通特性来比较不同尺寸的控制阀更为方便。

图2-54给出了直线性和等百分比两种流通特性。这些关系式只适用于控制阀上的压力降保持不变的条件下，即控制阀的压力降与介质流量无关，在被控制系统内的所有其余部分的流体阻力与控制阀的流体阻力相比，都小得可以忽略不计的条件下，这些关系式才有效。在这些条件下控制阀的流量特性和它的流通特性相同。在批量生产的双座控制阀上，当它为直线性特性时，流量系数的变化范围D=7.5，而当它为等百分比特性时，D=24（D=K_Vn/K_Vmin）。

在实际条件下，控制阀上的压力降并非是常量，而是随泵和管道系统其他组成部分的水力学特性、所要求的介质流量、被输送介质的性质、粘度、流动工况，由压力降而引起的沸腾能力以及某些其他因素的变化而变化。在管路（或系统）中，需要计算的某段管路的起始端压力为p₀，而终端压力为p_K，它是由压力损失为Δp_T的管路和工艺设备以及压力损失为Δp的控制阀所组成，因此

图2-54 控制阀的流通特性

a）直线性 b）等百分比

Δ_p=Δp_c-Δp_T

式中 Δp_c——这段装有控制阀管道的总压力损失（MPa）；

由于p₀-p_K的压差值是这段管路的压力损失之和，根据图2-55

Δp_c=p₀-p_K±h_r

式中 h_r——由高度为h的液柱所产生的流体静压头。

假设不包括控制阀在内的管路计算段的流体阻力为常量，则随着被控系统内的介质流量的增大，即随着提升控制阀阀瓣和增大K_V，则控制阀上的流体阻力和压力降也就会下降，与此同时，由于流量增加，管路上的压力降也会增大。因此

Δp_min=Δp_c^-ΔpTmax(www.xing528.com)

图2-55 管段计算流程图

p₁、p₂—最大流量时执行器前后的绝对压力；λ₁，λ₂，…，λ_k—执行器前管道直线段内的摩擦阻力系数；λ_k+1，λ_k+2，…，λ_k+q—执行器后管道直线段内的摩擦阻力系数；ζ₁，ζ₂，…，ζ_m—执行器前的管道局部阻力系数；ζ_n+1，ζ_n+2，…，ζ_n+m—执行器后的管道局部阻力系数；h—管道上、下标高之差；t₀、t₁、t₂—分别为管道的始端和控制阀前、后的介质温度（℃）。

因此，随着系统内流量的变化，比值p/Δp_c也在改变。随着流量的增大，控制阀上的压力降占整个系统内总压力降的份额也会变得更小。在这些条件下，流过系统的介质流量的变化是符合控制阀的流量特性的，但这个流量特性不同于流通特性。实质上，控制阀的流量特性决定了装有该控制阀的系统的流量特性，这表示为系统的流量系数K_V与控制阀阀瓣提升高度的关系。

控制阀的流通特性和流量特性之间的差异程度和特征，根据n=K_Vn/K_VT的比值来确定。图2-56给出了在不同的n值下具有的直线性和等百分比流通特性的控制阀的流量特性。显而易见，随着n值的提高，流量特性与流通特性的差别就会愈来愈大。为了获得绝大多数系统运行情况所希望的线性流量特性，当n≤1.5时，宜采用具有直线性流通特性的控制阀；当n≥3时，宜采用具有等百分比流通特性的控制阀。当1.5＜n＜3时，则流通特性的选择应根据控制阀的具体运行条件而定。控制阀通常只在阀瓣的某个行程段内工作。当给定了这一段的尺寸l和所要求的流量系数时，可按图2-57上的线图来选择流量变化曲线，再按该曲

图2-56 在不同的n值下具有的直线性和等百分比流通特性的控制阀的流量特性

a）直线性 b）等百分比

图2-57 具有不同流通特性的控制阀的流通能力系数

a）直线性 b）等百分比

线找出所需要的控制阀K_Vn值，最后用这个K_Vn值来确定它所必须的公称尺寸DN值。