如何确定调节阀的额定流量系数？

调节阀额定流量系数是控制阀出厂时调节阀所具有的流量系数。额定流量系数与调节阀的类型、公称尺寸DN等因素有关。公称尺寸DN越大，额定流量系数越大。通常，调节阀流路越复杂，额定流量系数越小。

根据调节阀的计算流量系数（用K_V表示）、所选用调节阀的固有流量特性等，确定调节阀和额定流量系数（用K_V100表示）。在确定额定流量系数后，需要核算调节阀开度、实际可调比等，检查它们是否满足工艺过程控制和操作的要求。如果不满足，则需重新选调节阀额定流量系数，进行核算，直到满足所需要求。

1.计算流量系数的圆整

1）调节阀制造商提供的额定流量系数与计算流量系数不可能一致，因此要对计算流量系数进行放大，并圆整到调节阀制造商能够提供的额定流量系数。

2）调节阀计算流量系数是最大流量工况下的计算值，没有考虑一定的操作裕度，因此要进行必要的放大。

3）通常希望调节阀在最大流量时的开度为85%，对不同流量特性的调节阀，在最大流量时的开度不同。例如，固有可调比为30的调节阀，线性流量特性调节阀的开度为79.3%，等百分比流量特性调节阀的开度为93.4%。因此，选用线性流量特性调节阀时，通常要放大一级，而选用等百分比流量特性调节阀时，需放大两级。

4）不同压降比S下，最大流量调节阀开度也有变化，因此需要考虑压降比的影响。

计算流量系数K_V圆整的经验方法是向上圆整一级或两级。圆整后的流量系数是调节阀额定流量系数K_V100也可按相对开度确定应放大的倍率k，K_V100=kK_V。

所需放大倍率与相对开度的关系见表8-13。

表8-13 调节阀计算流量系数（m）与相对开度关系

2.调节阀开度的计算

根据流量和压差计算得到K_V值，并按制造厂提供的各类调节阀的标准系列选取控制阀的公称尺寸后。考虑到选用时要圆整，因此对工作时调节阀的开度应该进行验算。

一般说来，最大流量时调节阀的开度应在85%左右。最大开度过小，说明调节阀选得公称尺寸过大。它经常在小开度下工作，可调比缩小，造成调节性能下降和经济上的浪费。一般不希望最小开度小于10%，否则阀芯和阀座由于开度小，受流体冲蚀严重，特性变坏，甚至失灵。

不同的流量特性其相对开度和相对流量的对应关系是不一样的，理想特性和工作特性又有差别，因此计算开度时应按不同特性进行。

调节阀在串联管路的工作条件下，传统的开度验算公式为

式中，Q为调节阀在某一开度时的流量；Q₁₀₀为存在管道阻力时调节阀全开时的流量；l为调节阀在某一开度时阀芯的位移；L为调节阀全开时阀芯的位移；S为阀阻比，调节阀全开时阀的压差Δp_v和系统的压力损失总和Δp_s之比。

一般不希望S值小于0.3，常选S=0.3～0.5。变换可得

当流过调节阀的流量Q=Q_i时，有

式中，K_V为所选用调节阀的流量系数；Δp为调节阀全开时的压差，即计算压差（100kPa）；γ为介质重度（g/cm³）；Q_i为被验算开度处的流量（m³/h）

若理想流量特性为直线时，把可调比R=30代入式。

得

若理想流量特性为等百分比时，把可调比R=30代入式得

若理想流量特性为抛物线，则把可调比R=30代入式

得

若理想流量特性为快开，则有

当考虑阀阻比（压降比）S时，调节阀开度的计算公式如下：

线性流量特性，有(www.xing528.com)

等百分比流量特性，有

抛物线流量特性，有

实际工厂快开流量特性，有

式中，K为流量Q_i处的调节阀开度（%）；K_V为最大流量时的调节阀流量系数（m³/h）；S为调节阀全开时，阀两端的压降与系统总压降之比；Δp为调节阀全开时阀两端的压降（kPa）；ρ/ρ_o为流体相对于水（15℃）的密度；Q_i为被计算处的流量（m³/h）；R为可调比。

《调节阀口径计算指南》（奚文群、谢海维编）提出利用调节阀放大系数m的方法。这里的调节阀放大系数m是指圆整后选定的K_V值与计算的K_V计值的比值，即

m值的选取是由多种因素决定。根据所给的计算条件、采用的流量特性、选择的工作开度及考虑扩大生产等因素，可以取不同的m值。

可以推导出放大系数m值的计算式，它是调节阀固有流量特性表达式f（l/L）的倒数。

m的计算式如下：

直线流量特性时，有

等百分比流量特性时，有

抛物线流量特性时，有

快开特性时，有

根据不同开度（l/L）计算的m值见表8-13。按m值法进行开度计算的公式如下：直线流量特性时，有

等百分比流量特性时，有

抛物线流量特性时，有

快开特性时，有

如果用正常流量计算K_v值，先要确定调节阀正常工作开度，并根据所选用阀的流量特性从式（8-27）到式（8-29）中选择合适的公式计算m值，或从表8-13中查出m值，得到放大后的流量系数值（等于mK_V计）；然后按所选用的阀系列K_V值圆整。设圆整后的流量系数为K_V′，则实际放大系数为根据所选用的阀流量特性，从式（8-30）～式（8-33）中选择合适的公式进行开度验算。

3.可调比计算

调节阀固有可调比在出厂时已经确定，它由调节阀的结构和所选的流量特性确定。通常，国产调节阀的固有可调比R=30。可调比计算是确定实际运行时调节阀可达到的可调比，即实际可调比，计算目的是验证是否满足工艺操作要求。

根据实际可调比，实际可调比R′与压降比S有关，当S减小时，实际可调比R′也减小。实际应用中，通常对最小开度有限制，如不小于10%，则线性流量特性调节阀在相对行程10%的流量为13%q_Vmax，从而使可调比下降到7.7。当压降比S较小，如S=0.3时，实际可调比只有R′=4.2。一旦工艺过程要求的最大与最小流量的比值大于调节阀可提供的可调比（如4.2），就需要采用下面介绍的措施来提高实际可调比。

（1）采用分程控制 采用一个大阀和一个小阀并联安装。大阀与小阀可通过调节阀弹簧范围的调整或安装阀门定位器等方法使其工作在不同的信号范围。例如，小阀工作在20Pa～60kPa，大阀工作在60Pa～100kPa。在pH控制系统中，为了精确控制pH值，满足大的可调比控制要求，通常采用分程控制。

（2）提高压降比 实际可调比的下降是由于压降比低导致的，因此，各种提高压降比的方法都可提高实际可调比。工艺设计改进，如改进工艺配管，减少弯头和阀门，提高系统入口压力，选用出口压力高的泵等。控制方案改进，如泵出口压力控制系统，可采用旁路控制，而不采用直接节流来控制压力。