如何选择最合适的调节阀结构形式？

调节阀结构形式的选择非常重要，在实际生产过程中，不少控制系统由于阀选型不当，导致控制系统不能正常运行，甚至无法投入自动。在大多数工况下，有数种阀门类型都可以选择时，一般考虑成本高低，如果工况较为严酷，则需选相应的特殊控制阀。一般来说直行程阀门能应用于普通到严酷的大多数工况；角行程阀门一般适用于那些大流量，低压差的场合，或较经济的场合。但阀门最终的决定是由用户以及工程设计单位指定的。调节阀选型时要注意泄漏等级的要求。

1.调节阀工作原理

根据流体力学可知，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩流体，调节阀的流量可表示为：

式中 Q——调节阀某一开度的流量（mm³/s）；

P₁——调节阀进口压力（MPa）；

P₂——调节阀出口压力（MPa）；

F——调节阀接管截面积（mm²）；

ξ——调节阀阻力系数；

ρ——流体密度（kg/mm³）。

可见，当F一定时，P₁-P₂不变时，则流量仅随阻力系数而变化；若ξ减小，则Q增大；反之，若ξ增大，则Q减小。调节阀就是按照信号压力通过改变阀芯行程来改变阀的阻力系数，从而达到调节流体流量的目的。

2.调节阀流量特性的选择

流量特性：指介质流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系

q=f（l）

式中 q——相对流量，即调节阀某一开度流量与全开流量之比，q=Q/Q₁₀₀；(www.xing528.com)

l——相对开度，即调节阀某一开度行程与全行程之比，l=L/L₁₀₀。

调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性，见表7-2和图7-12。

表7-2 调节阀4种理想流量特性

在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。称为工作流量特性。具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。

图7-12 调节阀流量特性

1—直线 2—等百分比 3—快开4—抛物线

（1）串联管道时的工作流量特性：调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。串联管道时的工作流量特性与压降分配比有关。阀上压降越小，调节阀全开流量相应减小，使理想的直线特性畸变为快开特性，理想的等百分比特性畸变为直线特性。在实际使用中，当调节阀选得过大或生产处于非满负荷状态时，调节阀则工作在小开度，有时为了使调节阀有一定的开度，而将阀门开度调小以增加管道阻力，使流过调节阀的流量降低，实际上就是使压降分配比值下降，使流量特性畸变，恶化了调节质量。

（2）并联管道时的工作流量特性：调节阀与管道并联时，一般由阀支路和旁通管支路组成，调节阀安装在阀支路管路上。调节阀在并联管道上，在系统阻力一定时，调节阀全开流量与总管最大流量之比随着并联管道的旁路阀逐步打开而减少。此时，尽管调节阀本身的流量特性无变化，但系统的可调范围大大缩小，调节阀在工作过程中所能控制的流量变化范围也大大减小，甚至起不到调节作用。要使调节阀有较好的调节性能，一般认为旁路流量最多不超过总流量的20%。

实际工作中，常采用流量特性来补偿被控对象的非线性特性。阀芯的形状或套筒开孔形状决定控制阀的流量特性。直行程阀芯可分为平板型（用于快开）、柱塞型、窗口型和套筒型等。图7-13所示为三种常用套筒控制阀的套筒示意图，由于开孔面积变化不同，阀芯移动时，流通面积也不同，从而实现所需流量特性。蝶阀、球阀、隔膜阀、偏心旋转阀固有特性不能修改，套筒阀、柱塞阀、V形开口阀，可修改阀芯形状改变流量特性。

图7-13 三种常用套筒控制阀的套筒示意图

a）快开 b）线性 c）等百分比