调节阀选型指南

１.调节阀类型的选择

（１）调节阀结构型式的选择

１）从使用功能上选择调节阀：

①调节功能：要求调节阀动作平稳；开度比较小时调节性能好；选好所需的流量特性；满足可调比；阻力小、流量比大（阀的额定流量参数与公称尺寸之比）；调节速度快。

②泄漏量与切断压差。这两者是不可分割、互相关联的两个因素。泄漏量应满足工艺要求，且有密封面可靠性的保护措施；切断压差（调节阀关闭时的压差）必须提出，让所选调节阀有足够的输出力来克服，否则会导致选择执行机构过大或过小。

③防堵。调节阀所通过的介质即使是干净的，也存在堵塞问题。这是由于管路内的氧化皮等脏物被介质带入调节阀内，造成堵塞，所以应考虑调节阀的防堵性能。通常角行程的调节阀，比直行程的调节阀防堵性能好得多，故易堵塞的场合建议选用角行程调节阀。

④耐蚀。包括耐冲蚀、汽蚀、腐蚀，主要涉及调节阀材料的选择和使用寿命，同时涉及经济性问题。应该选择调节阀具有好的抗腐蚀性，且价格又合理。

⑤耐压与耐温。这涉及调节阀的公称压力、工作温度的选择。主要是恰当地选择调节阀的主体材料和内件材料。如铸铁最高工作压力为１.６ＭＰａ、最高工作温度为２００℃；碳素钢的最高工作压力为４２.０ＭＰａ、最高工作温度为４２５℃；奥氏体钢的最高工作压力为３２.０ＭＰａ、工作温度范围为-１９６～６００℃；耐热钢（钼的质量分数不少于０.４%的钼钢及铬钼钢）最高工作压力为４２.０ＭＰａ、最高工作温度为５７０℃。

２）综合经济效果确定调节阀类型。在满足上述使用功能的要求中，适用的调节阀有几类。此时便应综合经济效果确定某一调节阀类型。为此，至少应考虑以下四个问题：高的可靠性、使用寿命长、维修方便，有足够的备品备件、产品性能价格比适宜。

３）调节阀类型的选择顺序。根据调节阀的功能优劣和上述原则，调节阀的选择顺序如下：全功能超轻型调节阀→Ｖ形开口球阀→蝶阀→套筒调节阀→单座调节阀→双座调节阀→偏心旋转阀→Ｏ形球阀→角式调节阀→三通阀→隔膜阀。

（２）执行机构的选择

１）输出力的考虑。执行机构不论是哪种类型，它的输出力都是用于克服负荷的有效力。负荷主要是指不平衡力和不平衡力矩，加上摩擦力、密封力、重力等有关的力作用。

为了使调节阀能正常工作，配用的执行机构要能产生足够的输出力，来克服各种阻力，以保证严密的密封性能或灵敏的开启。

对双作用的气动、电液、电动执行机构，一般都没有复位弹簧。作用力的大小与它的运动方向无关。因此，选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力或电动机的转动力矩。

对于单作用气动执行机构，输出力与阀门的开度有关，调节阀上出现的力，也将影响运动特性。因此，要求在整个调节阀的开度范围建立力平衡。如果执行机构的输出力为Ｆ，它的力平衡方程式为

Ｆ=Ｆ_ｔ+Ｆ_ｏ+Ｆ_ｆ+Ｆ_ｗ （４-８６）

式中 Ｆ_ｔ——作用在阀芯上的不平衡力；

Ｆ_ｏ——调节阀全闭时，阀芯对阀座的密封所附加的压紧力；

Ｆ_ｆ——阀杆所受的摩擦力；

Ｆ_ｗ——阀芯等各种活动部件的重力。

采用波纹管调节阀时，还应该考虑波纹管随阀门开度而变化的阻力。

式（４-８６）中各种力的大小和方向，将随执行机构的类型而变化。下面讨论一些典型执行机构的输出力。

①气动薄膜式执行机构的输出力。有弹簧的气动薄膜执行机构，由于薄膜室信号压力所产生的推力，大部分被弹簧反力所平衡，因此，有效输出力比无弹簧型要小。

目前调节阀使用的弹簧，其作用力的范围有０.０２～０.０６ＭＰａ、０.０２～０.１ＭＰａ、０.０４～０.２ＭＰａ、０.０６～０.１ＭＰａ、０.０６～０.１８ＭＰａ等多种。分别调整各种弹簧范围的启动压力，可使执行机构具有不同的输出力。不同的弹簧压力范围与不同的有效面积的薄膜相匹配之后，可得到不同的输出力，见表４-３７８。表中给出的输出力为近似值。

②活塞式执行机构的输出力。常见的活塞式执行机构有单向和双向两种作用方式。双向活塞执行机构在结构上是没有弹簧的。由于没有弹簧反作用力，因此，它的输出力比薄膜执行机构大，常用来做大口径、高压差调节阀的执行机构。

表４-３７８ 气动薄膜执行机构的输出力 （单位：Ｎ）

输出力的大小主要决定于活塞直径，见表４-３７９。

表４-３７９ 活塞执行机构的输出力

③不平衡力和不平衡力矩。介质通过调节阀时，阀芯受到静压和动压的作用，产生使阀芯上下移动的轴向力和阀芯旋转的切向力。对于直线位移的调节阀来说，轴向力直接影响阀芯位移与执行机构信号力的关系，因此，阀芯所受到的轴向合力，称为不平衡力。对于角位移的调节阀，如蝶阀、Ｖ形开口球阀、偏旋阀等，影响其角位移的是阀板轴受到的切向合力矩，称为不平衡力矩。

影响不平衡力和不平衡力矩的因素很多，如阀的结构型式、公称尺寸、介质物理状态等。如果工艺介质及调节阀都已确定，不平衡力或不平衡力矩，主要与阀前压力和调节阀前后的压差有关，也与介质与阀芯的相对流向有关。

对于双座阀、三通阀、隔膜阀等，都可按上述介绍的方法计算不平衡力。对蝶阀、偏旋阀、Ｖ形开口球阀的不平衡力矩也有其计算公式，常见计算公式见表４-３８０。

表４-３８０ 各种调节阀的不平衡力和允许压差计算公式

（续）

注：Ｄ_ｇ—蝶阀口径（ｍ）；ｄ_ｇ—阀芯直径（ｍ）；ｄ_ｓ—阀杆直径（ｍ）；ｄ_ｇ１—双座阀的上阀芯直径（ｍ）；ｄ_ｇ２—双座阀的

下阀芯直径（ｍ）；Ｆ—执行机构的输出力（Ｎ）；Ｆ_０—全关时阀座的压紧力（Ｎ）；Ｍ—蝶阀的不平衡力矩（Ｎ·

ｍ）；Ｍ′—蝶阀的输出力矩（Ｎ·ｍ）；ξ—蝶阀的转矩系数；Ｊ—推力系数；ｆ—阀板轴与轴承的摩擦系数。

④允许压差的计算。调节阀两端的压差Δｐ增大时，其不平衡力或不平衡力矩也随之增大。当执行机构的输出力小于不平衡力时，它就不能在全行程范围内实现输入信号和阀芯位移的准确关系。由于对确定的执行机构，其最大输出力是固定的，故调节阀应限制在一定的压差范围内工作，这个压差范围就称为允许压差，用[Δｐ]表示。

调节阀一般均使用流开状态，所以允许压差也就是指调节阀处于流开状态时的允许压差。制造厂所列的允许压差，一般均为ｐ_２=０的数据，选用时需要注意。

另外，必须注意的是：调节阀摩擦力的大小，要看调节阀的结构、填料的材质、工作压力的大小来决定可否忽略。对于一些公称尺寸较大的调节阀，例如ＤＮ２００ｍｍ笼式调节阀，其摩擦力高达１０００Ｎ以上，就不能不考虑。

阀座压紧力Ｆ_０的大小，决定于阀芯与阀座是金属密封接触，还是软密封接触。对于金属密封接触的调节阀，Ｆ_０一般取相当于ｐ_０=０.００５ＭＰａ乘以薄膜有效面积Ａ_ｃ的力。然后把已确定的执行机构输出力Ｆ，以及各种具体结构和使用情况的调节阀的不平衡力Ｆ_ｔ的计算公式代入，便能得到允许压差[Δｐ]的计算公式。

２）选用执行机构的参考图表。在执行机构中，使用最多的是气动执行机构，其次是电动执行机构，液动执行机构应用较少，而智能式执行机构可以说刚刚进行开发。因此，选择执行机构，着眼点就放在气动和电动执行机构的比较上。主要考虑可靠性、安全性、经济性、灵敏度等诸方面的问题。

从使用能源及输出力大小（即推力的大小）的角度看，选用时可参考图４-２８０从各项性能方面进行比较，表４-３８１～表４-３８３还列出电动执行机构的各项具体指标、输出力（力矩）及各种主要性能。

表４-３８１ 电动执行机构与气动薄膜执行机构的比较

（３）阀的选择

１）工艺条件的考虑。在选择阀门之前，要对控制过程进行认真的分析，收集足够的数据，了解系统对调节阀的要求，包括操作性能、可靠性、安全性等方面。

图４-２８０ 执行机构类型选择图

选择调节阀要选择适用，或选其较为适用且成本较低。如果使用条件要求不高，有数种类型都可以使用，则以考虑成本高低为准则；如果使用条件要求较高，则可供选择的类型不多；如果在比较极端情况下（如介质是腐蚀性泥浆，又在高压条件下工作，工作介质含有较大的磨蚀性颗粒，且有闪蒸作用），那么找到真正恰当的调节阀较难。

表４-３８２ ＤＫＺ型电动执行机构主要技术参考数

表４-３８３ ＤＫＪ型电动执行机构主要技术参数

下面讨论在各种工艺条件下，选择阀门时应该如何考虑；当碰到复杂的综合情况时，又该如何解决。

①闪蒸和空化。闪蒸和空化除了影响流量系数的计算外，还造成振动、噪声和对材料的破坏。

闪蒸和空化只产生在液体介质。空化作用的第一阶段是闪蒸。阀门的出口压力保持在液体的饱和蒸汽压之下，但对阀门内件已经产生了侵蚀作用。由于在阀芯和阀座密封面的接触线附近，介质的流速最高，因此破坏就发生在这里。闪蒸破坏后的阀芯外表面有一道道磨痕。在空化的第二阶段，阀后压力升高到饱和蒸汽压以上，由于气泡的突然破裂，所有的能量集中在破裂点，产生极大的冲击力，可高达几千牛顿，因此严重地撞击和破坏阀芯、阀座和阀体，这种破坏作用称为汽蚀。这种作用如同砂子喷在阀芯表面，把固体表层撕裂，形成一个粗糙的、渣孔般的外表面。

空化产生的破坏作用是十分严重的。在高压差恶劣条件的空化情况下，硬度很高的阀芯和阀座密封面，也只能使用很短的时间。在这种情况下，选择调节阀应有适当的方法和措施。

ａ.从压差上考虑避免空化的发生。由于没有一种材料能长期经受空化的破坏作用，因此，关键在于避免空化作用的产生。选择调节阀时要选压力恢复系数小的阀门，如球阀、蝶阀等，见表４-３８４。

表４-３８４ 压力恢复系数Ｆ_Ｌ和临界压差比Ｘ_Ｔ

（续）

产生空化时的最小压差（临界压差）Δｐ_Ｔ为：Δｐ_Ｔ=Ｆ^２_Ｌ（ｐ_１-ｐ_ｖｃ）。

空化作用产生的同时，会产生阻塞流。阀门的压力恢复系数Ｆ_Ｌ小，则Δｐ_Ｔ也小。要使调节阀不产生空化，选用的Δｐ要小于Δｐ_Ｔ。如果由于工艺条件的限制，必须使Δｐ＞Δｐ_Ｔ时，可以考虑使用两个调节阀串联起来工作，使每个调节阀的压差Δｐ都小于Δｐ_Ｔ，这样就能避免空化，避免气蚀破坏。

必须指出：当调节阀的压差Δｐ小于２.５ＭＰａ时，即使产生汽蚀现象，对材质破坏的情况也并不严重，因此不需要采取特殊措施。如果压差较大，就要设法避免和解决气蚀问题。例如，对角形调节阀采用侧进介质时，阀芯的寿命就比底进介质时长，因为避免了密封面的直接冲刷。另外，在阀前或阀后装限流孔板，也可以吸收一些压力损失。

ｂ.从材料上考虑。一般材料越硬，抗蚀能力越强。人们长期以来一直在寻找具有高抗蚀性能的材料，但至今仍很难找到合适的材料，能长时间抵御严重空化作用而不受损坏。因此，在有空化作用的情况下，应该考虑到阀芯、阀座易于更换。目前制造阀芯、阀座的材料很多，但若从抗空化的角度来考虑。国内外最广泛使用的是司太立硬质合金（一种含钴、铬、钨的合金），硬度可达４５ＨＲＣ以上；硬化工具钢的硬度可达６０ＨＲＣ以上；钨碳钢的硬度可达７０ＨＲＣ以上。钨碳钢因硬度高而抗蚀能力更强。但从另一角度来看，钨碳钢又极易脆裂。当用司太立硬质合金时，可在某些奥氏体不锈钢基体（如０６Ｃｒ１９Ｎｉ１０）上进行堆焊或喷焊，形成硬化表面。按照不同的使用条件，硬化表面可局限于阀座、阀芯和阀座的密封面，如图４-２８１ａ、ｂ所示；也可以是整个表面，如图４-２８１ｃ所示，或阀芯导柱处，如图４-２８１ｄ所示进行硬化处理。

ｃ.从结构上考虑。可设计特殊结构的阀芯、阀座，以避免气蚀的破坏作用。其基本原理是使高速介质在通过阀芯、阀座时，每一点的压力都高于在该温度下的饱和蒸汽压，或者使介质本身相互冲撞，在通道间导致高度湍流，使调节阀中介质的动能由于相互摩擦而变为热能，因而减少气泡的形成。

图４-２８２示出多级阀芯调节阀结构。它采用逐级降压原理，把调节阀的总压差分成几个小压差，逐级降压，使每一级都不超过临界压差。

图４-２８１ 阀座、阀芯表面堆焊示意图

ａ）阀座密封面 ｂ）阀芯、阀座密封面 ｃ）阀座、阀芯整个表面 ｄ）阀芯密封面和导柱

图４-２８３所示为带有锥孔的阀芯。图４-２８４为带有阶梯孔的套筒。图４-２８５为一种多孔式阀芯调节阀。这些调节阀结构是利用介质的多孔节流原理，减少气蚀的发生。这些调节阀的结构特点是：在调节阀的套筒壁上或阀芯上，开有许多形状特殊的孔。当介质从各对小孔喷射进去后，介质在套筒中心相互碰撞。碰撞时由于消耗了能量，起缓冲作用。另一方面，气泡的破裂发生在套筒中心，这样就避免了对阀芯和套筒的直接破坏。

图４-２８２ 多级阀芯调节阀

图４-２８３ 锥孔阀芯

图４-２８４ 阶梯孔套筒

图４-２８６所示为阀芯、阀座之间的巷道式结构。在高压差时，这些结构能降低介质流速，防止空化作用引起的汽蚀破坏。

图４-２８５ 多孔式阀芯调节阀

图４-２８６ 巷道式阀芯

②磨损。阀芯、阀座和介质直接接触，由于不断节流和切断流量，当介质流速高，而且含有固体颗粒时，磨损是非常严重的。

固体颗粒冲击的磨损作用，和颗粒的动能有关，而动能的大小又取决于介质的流动速度和颗粒的大小。根据物理学的理论，磨损破坏程度和颗粒的质量成正比，而和介质的流速的平方成正比，可见速度的影响之大。

当介质是含有高浓度磨损性颗粒的悬浮液时，阀芯、阀座接合面每一次关闭，都会受到严重的摩擦。由于颗粒的一次次被压而使密封副磨损。时间稍长就会出现密封不严的情况。

在选择阀门时，要注意磨损的情况，应采取适当的措施和解决方法。

ａ.流道要光滑。流线形的阀体结构，能防止颗粒的直接撞击，能避免涡流并减少磨损。使介质平行于阀座结合面和阀柱塞表面的流动状况是最理想的。流动方向的改变要缓慢。

ｂ.采用硬度较高的内件。内件材料硬度越高，抗磨损能力越大。内件的结构要有利于保护结合表面。图４-２８７示出结构比较合理的套筒，因为套筒能够沿着接合面分配磨蚀性介质。

ｃ.选择恰当的材料。压降低时，可采用弹性材料；压降高时，可采用特殊结构的调节阀内件，使介质流速减缓下来。材料的选择取决于颗粒的大小和硬度、冲击角度、温度、流速、弹性等特性。金属的抗磨损能力不如陶瓷和陶瓷合金（如碳化硼、碳化钨、碳化硅、氮化硅、氧化锆）。陶瓷材料的密度越高越好。

其他可用的方法还有：把硼渗到碳化钼和碳化钨中；表面层用化学蒸汽处理的氰化钛（ＴｉＣＮ），电镀ＴｉＢ_２、镀ＥＮＰ。如果表面层厚度达到２５～６０μｍ，就有很高的抗磨性。碳化物的比例越大，耐磨性能越好。

有的耐磨损材料虽然不是最好，但比稀有金属便宜，因此从经济的角度看，可以考虑使用，如一些不锈钢、因科镍尔（Ｉｎｃｏｎｅｌ）及其合金。

图４-２８７ 结构合理的套筒

有弹性衬里的阀门，用得最多的是如图４-２８８～图４-２９０所示的隔膜阀、蝶阀、球阀等类型。在苛刻的工作条件下，可以用特殊的角形阀，如图４-２９１所示的弯管排浆阀，可避免排出口的磨损。在有磨损的工艺条件下，阀门结构一定要合理，要利用介质的附着和脱离原理，保护结合面部分，减少其磨损，消除排出口的涡流。阀座密封面要窄一些，这样，容易把附着在上面的固体颗粒压碎。

图４-２８８ 手动平底直通式隔膜阀

１—阀体 ２—隔膜密封头 ３—阀盖 ４—阀杆螺母 ５、８—密封环 ６—手轮 ７—阀罩 ９—阀杆压紧头 １０—螺钉

图４-２８９ 手动堰式隔膜阀

１—阀体 ２—隔膜 ３—阀盖 ４—隔膜压紧块 ５—阀杆螺母 ６—手轮 ７—罩盖 ８、１０—密封圈 ９—压紧螺母 １１—阀杆 １２—连接螺钉

③腐蚀。在腐蚀的介质中工作的调节阀，要求结构越简单越好。因为便于增加衬里，特别是比较贵重的特殊衬里。阀门类型的选择应能适用于所用的腐蚀介质。可选用奥氏体不锈钢或双相不锈钢、特殊合金（哈氏合金、因科镍尔、蒙乃尔等）的单座、双座调节阀，或选用隔膜阀、管夹阀（图４-２９２）、加衬蝶阀、球阀等类型。蝶阀可以用铸造合金制造或进行电镀处理。球阀和角阀可以用棒材或锻件制造，密封圈可以用增强聚四氟乙烯（ＲＴＦＥ）。角阀可以衬有钽或其他耐腐材料。如果镀层太薄则不起耐腐作用。如果介质是极强的有机酸或无机酸，则可以用全钛调节阀。

图４-２９０ 气动薄膜控制开启弹簧关闭隔膜阀

１—阀体 ２—隔膜 ３—螺钉 ４—隔膜底托 ５—销钉 ６—下气缸体 ７—进气接头 ８—薄膜 ９—罩体 １０—轴套 １１—罩盖 １２—螺钉 １３—小轴 １４—小弹簧 １５—连接螺母 １６—大弹簧 １７—中弹簧 １８—支持隔膜板 １９—Ｏ形圈 ２０—连接套

图４-２９１ 长弯管排浆阀

图４-２９２ 管夹阀示意图

ａ）单动压杆式 ｂ）双动压杆式

④高压差。首先要考虑调节阀阀芯、阀座表面的材料。这些材料必须能经受介质的高速和高的压力的影响。结构上导向要好，要保证流动平面的稳定，除动态力的影响外，还要消除造成执行机构不稳定的因素。

最广泛使用的阀门是节流阀。角式节流阀或Ｙ形节流阀，平衡式的阀内件能降低对执行机构的要求。没有平衡式阀内件时，可以用流开式，因为它最稳定。如果排出介质有腐蚀性，最好用流闭式。因为用流开式时，介质会损坏主要的零件。

在高压差的作用下，很容易使液体产生闪蒸和空化作用，因此要选用一些防空化调节阀。

⑤高温。选择调节阀时，主要考虑采用具有高温强度的壳体材料和内件材料，如ＷＣ６、ＷＣ９，或奥氏体不锈钢、双向不锈钢、因科镍尔等。所用材料不能因高温作用而黏结、塑变、蠕变。间隙不能太小。温度极高时，适用的阀型有节流阀（包括角式阀和Ｙ形阀）、蝶阀（高温蝶阀的工作温度可高达４５０～１０００℃）。阀体结构可考虑带有散热片、阀内件采用热硬性材料。如果温度已超过金属所能承受的温度范围（１０９０～１２００℃），可考虑采用有陶瓷衬里的特殊阀门、还可以采用冷却套结构，通循环水冷却。使其内部金属保持在许用应力范围之内。

⑥低温。当温度低于-２９℃时，要选用耐低温的壳体材料及内件材料。在-１９６～-２９℃的低温范围，要求壳体材料及内件材料要有足够的冲击韧性。必须用特殊手段保持阀门的热容量，使其免受冷却载荷的作用，同时还要使其填料箱部位的温度保持在０℃以上。图４-２９２的低温阀结构，有奥氏体不锈钢上阀盖，装有高度隔热的冷箱。从上阀盖中可以拆出阀芯和阀座，维修方便。

节流阀、Ｙ形阀、角式阀、蝶阀、球阀可以利用特制的真空套，减少热传递。用于深冷（-１０１～２６０℃）的乙烯、液化天然气、液氢、液氦时，上阀盖的颈长要保证填料箱的温度在０℃以上。具体结构尺寸如图４-２９３所示和见表４-３８５。

要有预防异常升压的措施。阀门关闭后，阀腔内会残留一部分液体。随着时间的增加，这些残留在阀腔里的液体，会渐渐吸收大气中的热量，回升到常温并重新汽化。汽化后，其体积急剧膨胀，约增加６００倍之多，因而产生极高的压力，并作用于阀体内部，这种情况称异常升压。这是低温阀门特有的现象。例如液化天然气在-１６２℃时的压力为０.２～０.４ＭＰａ，当温度回升到２０℃时，压力增加到２９.３ＭＰａ。发生异常升压现象时，会使闸板紧压在阀座上，导致闸板不能开启。这时，高压会将中法兰垫片冲出或冲坏填料；也可能引起阀体、阀盖变形，使阀座密封性显著下降；甚至阀盖破裂，造成严重事故。

图４-２９３ 带冷箱的低温阀

为防止异常升压现象发生，一般低温阀门在结构上采用以下措施：

ａ）设置泄压孔（又称压力平衡孔）或排气孔，即在弹性闸板或双闸板进口侧，钻一小孔，或球阀通向进口端安装一安全阀，其安全的整定压力，为壳体材料常温时最高工作压力的１.３３倍。作为阀体内腔和进口侧的压力平衡孔——泄压孔，如图４-２９４所示。当阀腔压力升高时，气体可以通过小孔排出。这种方法比较简单，目前已被广泛采用。

采用泄压孔防止异常升压，在阀体设计时，应有指示介质流向的箭头。安装时，要注意泄压孔的位置，保证泄压孔通向介质进口端的一侧。泄压孔开设在闸板上时，更要注意。

泄压孔开设位置视阀门结构而定，有的在阀体上，如图４-２９５ａ所示；有的在闸板上，如图４-２９５ｂ、ｃ所示。

图４-２９４ 长颈阀盖结构

表４-３８５ 长颈阀盖颈部长度

图４-２９５ 泄压孔

ａ）在阀体上 ｂ）在闸板上部 ｃ）在闸板下部

ｂ）在阀门上设置引出管或安装安全阀，以排出异常高压。一般是在阀盖上安装一只保证阀体强度的安全阀。当压力升高到壳体材料常温时的额定工作压力的１.３３倍时，安全阀启跳，排出异常高压，保证阀体安全。也可以在阀体下部安装排气阀，将阀体中的残液排尽，以预防异常升压的发生。也可以把球阀进口端的活塞阀座，设计成在壳体材料常温时的最高工作压的１.３３倍时，腔内介质压力能把进口端的活塞阀座推开，排出过高压力。也可在球阀进口端的球体上，安装一安全阀。安全阀的整定压力为壳体材料常温时最高工作压力的１.３３倍。超过此压力时，安全阀起跳，排出异常高压、保证壳体安全。

⑦黏性介质。对于黏性极高的液体，调节阀的流路结构越简单越好。这样，容量损失不会太大，有助于实现预定的设计要求。适用于黏性介质的调节阀有球阀、Ｖ形球阀、隔膜阀、带导流孔的平板闸阀及偏旋阀。这些阀一般都适用于高黏度的液体介质。管夹阀的应用场合虽然有限，但用于黏度很大的泥浆液时性能却很好，它的Ｋ_ｖ值是随系统静压的变化而变化的。

黏性介质有凝固、快速结晶、结冰等危险。所以，在操作黏性介质时，可以利用有保温夹套的调节阀。图４-２９６所示的保温夹套阀中，阀体和阀盖的外围有一个夹套。夹套的空间可通蒸汽或热水。如果是高温工作的调节阀，可用高温填料，如柔性石墨或碳纤维编织填料。

⑧堵塞。这是由于固体颗粒或纤维物通过节流孔所造成的。在开度很小时，阀门会像过滤器一样被堵住。可调性最佳、最理想的孔形，是在所有开度时，能成为方形或等边三角形（如一些Ｖ形球阀或Ｖ形旋塞阀）。如果由于某些原因，各种解决方法不能令人满意，那么，节流孔两侧的压力损失可以用顶箱（图４-２９７），或串联孔的办法降低下来。把两个或更多的阀门串联安装，用一个共同的信号操作，可实现串联节流。标准的节流阀有两个串联孔，虽然形状不理想，但在较低的流量和较小的颗粒时，能把颗粒挤碎。如果颗粒较大，而且介质又有磨蚀性的情况下，除了堵塞，还有磨损，选择阀门产生了双重难题。在用泵驱动时，可考虑变速驱动。

图４-２９６ 带保温套的球阀和直流式调节阀

ａ）球阀 ｂ）直流式调节阀

１—法兰 ２—阀体 ３—球体 ４—保温夹套 ５—阀杆

⑨阀座、阀瓣密封副泄漏。选择调节阀时，减少密封副泄漏量的最佳方法之一，是考虑采用弹性材料制造的阀座。也可以选用一种由聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）或柔性石墨加工的软密封座。为了保证强度，常对材料进行增加强度处理，如在聚四氟乙烯中添加石墨、金属粉末，成为增强聚四氟乙烯（ＲＴＦＥ）。没有增加强度处理过的ＰＴＦＥ，在预紧力的作用下，会产生冷流变形。这些材料还会受到压差、速度、磨损的限制。解决方法之一，是用一个金属座套，把ＰＴＦＥ镶入槽内，保护起来，使它只起密封作用（图４-２９８）。如果调节阀阀芯、阀座要求金属对金属密封，为保证密封性能，最好设计成锥形密封面，执行机构的作用力要足够大。

节流阀、蝶阀、球阀、偏旋阀、隔膜阀、管夹阀等类型，都可以采用弹性材料和聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）阀座。球阀可以采用石墨阀座。节流阀可以做成金属对金属密封。

⑩小流量控制。小流量调节阀的流量系数Ｋ_ｖ值从１０^-５～１.０，如果在球形调节阀的阀芯上铣出小槽和Ｖ形槽，就可以得到很小的流量系数。小流量调节阀的阀芯结构可铣出小斜槽（图４-２９９ａ），也可以采用长锥销形结构（图４-２９９ｂ）。可以根据需要挑选行程短、功率大、压差大（可高达４００ＭＰａ）的小流量阀。

图４-２９７ 防堵的顶箱

图４-２９８ 保护式ＰＴＦＥ阀座密封

１—阀芯 ２—金属阀座 ３—阀座室环 ４—ＰＴＦＥ密封环

注：此阀用于锅炉给水泵，防空化、低噪声，操作介质温度达２５０℃，入口压力达４０ＭＰａ。

图４-２９９ 小流量调节阀的阀芯

ａ）阀芯上有小斜槽 ｂ）阀芯上有小锥度（在１.５～４.５ｍｍ的长销上，磨出一个小锥度，用于ＤＮ６～ＤＮ２５的阀体）

图４-３００ 针芯小流量调节阀

各种小流量调节阀的行程都很小，因此精确定位十分重要，对摩擦和空程的要求也比别的阀门严格。当Ｋ_ｖ值变得很小时，计算Ｋ_ｖ值已变得毫无意义。当改变流动条件或阀门行程时，流过通道的介质会从层流变成瞬时湍流，因此计算过程成为试凑的过程。图４-３００和图４-３０１示出两种比较特殊的小流量调节阀，一种利用针形阀阀芯进行控制，一种则安装侧装式执行机构，行程都很小而且可调。

(11)闪蒸、空化、磨损、堵塞同时出现。在选择调节阀时，碰到这种情况是很棘手的。闪蒸介质会使磨损颗粒的速度加快，下游流道上的各种固体材料将要承受颗粒的猛烈冲击，使下游管道成为被破坏的目标。这时流动的介质已经是一种三相流体。这种类型的介质很复杂。如果颗粒稍大，还存在堵塞问题。能防止空化作用的阀门流道都很狭窄，更易堵塞。有些多级阀芯的防空化阀门，只能用于颗粒较小、较软的场合，否则就要想出其他的解决方法。如果介质还有腐蚀性，问题就更加难以解决。

图４-３０１ 侧装式执行机构小流量调节阀

图４-３０２ 齿轮传动分体直流式节流阀

１—左阀体 ２—阀座 ３—阀瓣 ４—对开圆环 ５—阀瓣盖 ６—右阀体 ７—阀杆 ８—填料 ９—填料压盖 １０—填料压板 １１—导向块 １２—支柱 １３—连接盘 １４—手动装置

为了解决这些问题，已经研制了一些特殊结构的阀门，如图４-３０２所示的长弯管排浆阀，图４-３０２所示的直流式节流阀。高压排浆阀在某些使用条件下是行之有效的。关键在于阀内件材料应能经受冲击、磨损和腐蚀。对应这种阀门的可调比要加以限制，因为开度太小，不利于颗粒的流动，也容易堵塞。当液体闪蒸并夹带磨损颗粒时，要注意这一点。要把液体直接排到出口或液池中，不让它冲击固体表面。

当所选用的阀门内件的特殊材料仍不能满足工艺要求时，就很难找到合适的阀门，必须改变工艺条件或采用适当的对策。

２）调节阀选用。调节阀选用参考表４-３８６。

表４-３８６ 调节阀选用参考表

（续）

２.调节阀作用方式的选择

（１）气动调节阀的作用方式 由于气动执行机构有正、反两种作用方式，而阀也有正装和反装两种方式，因此，实现气动调节阀的气开、气关就有四种组合方式，如图４-３０３和表４-３８７所示。

对于双座调节阀和ＤＮ２５以上的单座调节阀，若用图４-３０３ａ、ｂ两种形式，即执行机构采用正作用式，通过变换阀的正、反装来实现气关和气开。ＤＮ２５以下的直通单座调节阀，以及隔膜阀、三通阀等，由于阀只能正装，因此，只有通过变换执行机构的正、反作用来实现气开或气关，即按图４-３０３ａ、ｃ的组合形式。

表４-３８７ 气动执行器组合方式表

图４-３０３ 气动执行机构的组合方式

ａ）正-正组合 ｂ）正-反组合 ｃ）反-正组合 ｄ）反-反组合

（２）作用方式的选择 选择作用方式主要是选择气开或者选择气关。考虑的出发点主要是三方面。

１）从工艺生产的安全角度考虑。考虑原则是信号压力中断时，应保证设备或操作人员的安全。如果调节阀在信号中断时处于打开位置时危害性小，则应该选用气开式；反之则用气关式。例如：加热炉的燃料气或燃料油要采用气开式调节阀。没有压力信号时应切断进炉燃料，避免炉温过高而造成事故。对调节进入设备工艺介质流量的调节阀，若介质是易燃气体，应选用气开式，以防爆炸。又如：化肥厂的碳化固定副塔的液位调节阀，为了保证发生事故时，调节阀能在全开位置，使固定副塔不会满液位带水，造成高压机事故，应考虑采用气关式调节阀。

２）从介质的特性上考虑。如果介质为易结晶的物料，要选用气关式，以防堵塞。换热器通过调节载体的流量来保持冷介质的出口温度。如果冷介质温度太高，会结焦或分离，影响操作或损坏设备，这时调节阀就要选择气开式。

３）从保证产品质量、经济损失最小的角度考虑。在发生事故时，尽量减少原料及动力消耗，但要保证产品质量。例如：在蒸馏塔控制系统中，进料调节阀常用气开式，没有气压就关闭，停止进料，以免浪费；回流量调节阀则可用气关式，在没有气压信号时打开，保证回流量；当调节加热用的蒸汽量及塔顶产品时，也采用气开式。

３.调节阀特性的选择

（１）流量特性的选择

１）理想的流量特性。调节阀的流量特性，是指介质流过阀门的相对流量与相对位移（阀门的相对开度）之间的关系。

一般来说，改变调节阀的阀芯与阀座之间的流通截面积，便可以控制流量。但实际上，由于多种因素的影响，如在节流面积变化的同时，还发生阀前、阀后压差的变化，而压差的变化又将引起流量的变化。为了便于分析，先假定阀前、阀后的压差不变，然后再引伸到真实情况进行研究。前者称为理想流量特性，后者称为工作流量特性。

理想流量特性又称固有流量特性，它不同于阀的结构特性。阀的结构特性是指阀芯位移与介质通过的截面积之间的关系，不考虑压差的影响，纯粹由阀芯大小和几何形状所决定；而理想流量特性则是阀前、阀后压差保持不变的特性。理想流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开等四种。

图４-３０４ 理想流量特性

１—快开 ２—直线 ３—抛物线 ４—等百分比 ５—双曲线 ６—修正抛物线

①直线流量特性。是指调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数，如图４-３０４所示。从图中可以看出，直线特性调节阀的曲线斜率是常数，即放大系数是一个常数。要注意的是：当可调比Ｒ不同时，特性曲线在坐标上的起点是不同的。当Ｒ=３０，时，。为了便于分析和计算，假设Ｒ=∞，即可调比无穷大，则特性曲线从坐标原点为起点，这时位移变化１０%所引起的流量变化总是１０%，但相对流量的变化量是不同的。以行程的１０%、５０%及８０%三点为例，若位移变化量都是１０%，则

在１０%时，流量的相对变化值为；

在５０%时，流量相对变化值为；

在８０%时，流量相对变化值为。

可见，直线特性的调节阀在开度小时，流量相对变化值大、灵敏度高，但不易控制，甚至发生振荡；而在大开度时，流量相对变化值小，但调节缓慢，不够及时。直线流量特性的阀芯形状如图４-３０５所示的线条２。

②等百分比（对数）流量特性。等百分比流量特性也称为对数流量特性。它是指单位相对位移变化，所引起的相对流量变化，与此点的相对流量成正比关系。即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。相对位移与相对流量成对数关系，所以也称对数流量特性。在半对数坐标上，可以得到一条直线；而在直角坐标上，则得到一条对数曲线，如图４-３０４所示的４。

为了和直线流量特性进行比较，同样以行程的１０%、５０%和８０%三点进行研究。当行程变化１０%、５０%和８０%时，流量变化分别为１.９１%、７.３%和２０.４%，而它们的流量相对变化值却都为４０%。

等百分比流量特性在小开度时，调节阀放大系数小，调节平稳缓和；在大开度时，放大系数大，调节灵敏有效。从图４-３０４还可以看出，等百分比特性在直线特性下方，因此在同一位移时，直线调节阀通过的流量，要比等百分比大。

图４-３０５ 不同流量特性的阀芯形状

１—快开 ２—直线 ３—抛物线 ４—等百分比

③抛物线特性。抛物线流量特性，是指单位相对位移的变化所引起的相对流量变化，与此点的相对流量值的平方根成正比关系。

在直角坐标上为一条抛物线，如图４-３０４所示的线条３。它介于直线及对数曲线之间。

为了弥补直线流量特性在小开度时调节性能差的缺点，在抛物线基础上派生出一种修正抛物特性，如图４-３０４所示的线条６。它在相对位移３０%及相对流量２０%这段区间内为抛物线关系，而在此以上的范围是线性关系。

抛物线特性的阀芯形状如图４-３０５所示的线条３。

④快开特性。这种流量特性在开度较小时，就有较大的流量；随开度的增大，流量很快就达到最大；此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。其特性曲线如图４-３０４中的线条１。

快开特性的阀芯形式是平板形的，如图４-３０５所示的线条１。它的有效位移一般为阀座直径的１/４；当位移再增大时，调节阀的流通面积就不再增大，失去调节作用。快开特性调节阀适用于快速启闭的切断阀，或双位调节系统。

除上述流量特性外，还有一种双曲线流量特性，如图４-３０４所示的线条５。这种特性较为少用。

各种阀门都有自己特定的流量特性。如图４-３０６所示，隔膜阀的流量特性接近于快开特性，所以它的工作段应在位移的６０%以下；蝶阀的流量特性接近于等百分比特性。选择阀门时应该注意各种阀门的流量特性。

对隔膜阀和蝶阀，由于它们的结构特点，不可能用改变阀芯的曲面形状来改变其特性。因此，要改善其流量特性，只能通过改变阀门定位器反馈凸轮的外形来实现。

图４-３０６ 各种阀门的流量特性

２）工作流量特性。在实际生产过程中，调节阀的阀前、阀后的压力总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性。因为调节阀往往和工艺设备、管路等串联或并联使用，流量因阻力的变化而变化。在实际工作中，因阀门前后压力的变化，使理想流量特性畸变成工作特性。

①串联管路的工作流量特性。图４-３０７所示为串联管路。从图中可知：系统的总压差Δｐ_ｓ，等于管路系统（除调节阀外的全部设备和管道）的压差ΔｐΣ，与调节阀的压差Δｐ_ｖ之和，即Δｐ_ｓ=Δｐ_ｖ+ΔｐΣ。

从调节阀的流量方程式可知，流过调节阀的流量ｑ_Ｖ和流量系数Ｋ_ｖ有关，而流量系数又随阀门开度而变。

图４-３０７ 串联管路

如果调节阀压差恒定，即Δｐ_ｖ不变，则

式中 ｑ_Ｖｍａｘ——流过调节阀的最大流量；

Ｋ_ｖＦ——阀全开时的流量系数。

由式（４-８７）得

如果流过管路、设备的流量为ｑ′_Ｖ，则

式中 Ｋ_ｖＧ——管路和设备的流量系数。

显然，由介质的连续性和能量守恒定律可知：

将式（４-８７）代入上式，整理后得

其中，

当调节阀全开时，，则阀上压差Δｐ_ｖＭ为

Δｐ_ｖＭ=ＭΔｐ_ｓ

则

式中 Ｍ——调节阀全开时压差与系统总压差的比值，即等于ｓ值。

调节阀压差Δｐ_ｖ与相对位移（即相对行程ｌ/Ｌ）及ｓ值之间的关系如下：

式（４-８９）表示了调节阀压差的变化规律。利用它可以推算出相对流量与相对位移的关系式，即调节阀的工作流量特性。

以ｑ_Ｖｍａｘ表示管道阻力等于零时调节阀全开流量，以ｑ_Ｖ１００表示存在管路阻力时调节阀的全开流量，则可得到下面方程：

即

式（４-９０）和式（４-９１）分别为串联管路时，以ｑ_Ｖｍａｘ及ｑ_Ｖ１００作为参比值的工作流量特性。这时，对于理想流量特性为直线及等百分比特性的调节阀，在不同的ｓ值时，工作特性畸变情况如图４-３０８和图４-３０９所示。

图４-３０８ 串联管道时调节阀的工作特性（以ｑ_Ｖｍａｘ为参比值）

ａ）线性 ｂ）等百分比

图４-３０９ 串联管道时调节阀的工作特性（以ｑ_Ｖ１００为参比值）

ａ）线性 ｂ）等百分比

图４-３１０ 并联管路

②并联管路时的工作流量特性。有的调节阀装有旁路，便于手动操作和维护。当生产能力提高，或其他原因引起调节阀的最大流量满足不了工艺生产的要求时，可以把旁路打开一些。这时调节阀的理想流量特性就成为工作流量特性。显然，管路的总流量是调节阀流量与旁路流量之和。图４-３１０为一并联管路。理想流量特性为直线及等百分比的调节阀，在不同的Ｘ值时，工作流量特性如图４-３１１所示。由图４-３１１可以看出，打开旁路的调节方法是不好的。虽然调节阀本身的流量特性变化不大，但可调比大大降低了；同时，系统中总有并联管路阻力的影响，调节阀上的压差会随流量的增加而降低，这就使系统的可调比下降得更多。这将使调节阀在整个行程内变化时，所能控制的流量变化很小，甚至几乎不起作用。

图４-３１１ 并联管路时调节阀的工作特性

ａ）线性 ｂ）等百分比

根据实践经验，一般认为旁路流量只能为总流量的百分之十几，即Ｘ值不能低于０.８。

综合上述串、并联管路的情况，可得到四点结论：(www.xing528.com)

ａ）串、并联管路都会使理想流量特性发生畸变，串联管路的影响尤为严重。

ｂ）串、并联管路都会使调节阀可调比降低，并联管路更为严重。

ｃ）串联管路使系统总流量减少，并联管路使系统总流量增加。

ｄ）串联管路调节阀开度小时，放大系数增加，开度大时则减少。并联管路调节阀的放大系数，在任何开度下总比原来的减少。

③流量特性的选择原则。生产过程中，常用调节阀的理想流量特性有直线、等百分比和快开三种。抛物线流量特性介于直线与百分比之间，一般可用等百分比特性来替代。快开特性主要用于二位调节及程序控制中。因此，调节阀的特性选择，实际上是指如何选择直线和等百分比流量特性。

调节阀流量特性的选择，可以通过理论计算，但所用的方法和方程都很复杂，而且由于干扰的不同，高阶响应方程计算就更繁杂。因此，目前对调节阀流量特性的选择，多采用经验准则。可从以下几个方面来考虑。

ａ.从调节系统的调节质量分析并选择。图４-３１２示出换热器的自动调节系统，它是由对象、变送器、调节仪表及调节阀等环节组成的。

图４-３１２ 换热器调节系统

Ｋ_１—变送器的放大系数 Ｋ_２—调节仪表的放大系数 Ｋ_３—执行机构的放大系数 Ｋ_４—调节阀的放大系数 Ｋ_５—调节对象的放大系数

在负荷变动的情况下，为使调节系统仍能保持预定的品质指标，希望总的放大系数在调节系统的整个操作范围内保持不变。通常，变送器、调节仪表（已经整定）和执行机构的放大系数，总是随着操作条件、载荷的变化而变化，所以对象的特性往往是非线性的。因此，要适当选择调节阀特性，以阀的放大系数的变化来补偿对象放大系数的变化，使系统总的放大系数保持不变，或近似不变，从而提高调节系统的质量。因此，调节阀流量特性的选择原则应为Ｋ_４Ｋ_５=常数。

对于放大系数随载荷的增大而变小的对象，假如选择放大系数随载荷加大而变大的等百分比特性调节阀，便能使两者抵消，合成的结果使总放大系数保持不变，近似于线性。当调节对象的放大系数为线性时，则应采用直线流量特性的调节阀，使系统总的放大系数保持不变。对于传热有关的温度对象，当载荷增加而放大系数减少时，选用等百分比特性调节阀比较恰当。

ｂ.从工艺配管情况考虑并选择。调节阀总是与管路、设备等连在一起使用。由于系统配管情况的不同，配管阻力的存在，使调节阀的压力损失发生变化。因此，调节阀的工作特性与理想特性也不同，必须根据系统的特点，来选择所希望的工作特性，然后再考虑工艺配管情况，选择相应的理想特性。可参照表４-３８８选定。

表４-３８８ 考虑工艺配管状况

从表４-３８８可以看出：当ｓ=１～０.６时，所选的理想特性与工作特性一致。当ｓ=０.６～０.３时，若要求工作特性是线性，理想特性应选等百分比的。这是因为理想特性为等百分比的阀，当ｓ=０.６～０.３时，已经畸变的工作特性接近于线性；当要求的工作特性为等百分比时，其理想曲线应比它更凹一些。此时，可通过阀门定位器凸轮外廓曲线来补偿，或采用双曲线特性来解决，当ｓ＜０.３时，直线特性已严重畸变为快开特性，不利于调节；即使是等百分比理想特性，工作特性也已经严重偏离理想特性，接近于直线特性。虽然仍能调节，但它的调节范围已大大减小，所以一般不希望ｓ值小于０.３。确定阀阻比ｓ的大小，应从两方面考虑；首先应考虑调节性能；ｓ值越大，工作特性畸变越小，对调节越有利；但ｓ值越大，说明调节阀上的压力损失越大，会造成不必要的动力消耗，从节省能源的角度考虑，极不合算。一般设计时取ｓ=０.３～０.５。对于高压系统，考虑到节约动力，允许ｓ为０.１５；对于气体介质，因阻力损失小，一般ｓ值都大于０.５。

其次为了节能并改善控制质量，应生产低ｓ值调节阀，也称低压降比调节阀。它利用特殊的阀芯轮廓曲线和套筒窗口形状，使调节阀在ｓ=０.１时，其安装流量特性（即工作流量特性）为线性或等百分比，以补偿对象的非线性特性，或非等百分比特性。

ｃ.从负荷变化情况分析和选择 直线特性调节阀在小开度时流量相对变化值大，过于灵敏，容易振荡，阀芯、阀座也易于破坏。在ｓ值小、载荷变化幅度大的场合不宜采用。等百分比特性调节阀的放大系数，随阀门行程的增加而增加，流量相对变化值是恒定不变的。因此，它对载荷波动有较强的适应性，无论在全载荷或半载荷生产时，都能很好地调节；从制造的角度看也不困难。所以在生产过程中，等百分比特性调节阀是用得最多的一种。

根据调节系统的特点，选择工作流量特性见表４-３８９。如果由于缺乏某些条件，按表４-３８９选择工作流量特性有困难时，可按下述原则选择理想（固有）流量特性：如果调节阀流量特性对系统的影响很小，可以任意选择；如果ｓ值很小，或由于设计依据不足，调节阀公称尺寸选择偏大时，则应选择等百分比流量特性。

表４-３８９ 工作流量特性选择

（２）静态特性和动态特性 图４-３１３所示的自动调节系统，是由变送器、调节器、调节阀和调节对象等环节组成的，可以用图４-３１４所示的方块图表示。这是一个闭环系统，当有干扰产生后，原来的平衡状态被破坏，被调参数发生变化。通过变送器的检测、调节器的调节和调节阀的动作，克服干扰的影响。

判断一个自动调节系统质量好坏的依据，就是阶跃干扰作用后，被调参数的过渡过程，也就是被调参数随时间而变化的过程。质量指标主要有最大极限偏差Ａ、余差Ｃ、衰减Ｂ/Ｂ′（图４-３１５）。这些质量指标主要取决于自动调节系统的特性，而自动调节系统的特性又是每个环节的综合。各个环节的特性有静态和动态两种特性。所谓静态特性，是指每个环节的输入与输出的关系，与时间无关。所谓动态特性，就是干扰发生后，各环节随时间而变化的状态。在自动调节系统中，选择调节阀要考虑这些特性。

图４-３１３ 换热器温度调节系统

１—温度变送器 ２—调节器 ３—调节阀 ４—换热器

图４-３１５中，各环节用传递函数表示如图４-３１６所示。这个系统的传递函数可表示为

这样，根据系统的传递函数，就可以合理设计自动调节系统，正确确定自动调节系统的参数，保证系统的运行条件最佳。

图４-３１４ 调节系统的方块图

图４-３１５ 被调参数的过渡过程

１）静态特性。

①执行机构的静态特性（图４-３１７）。它表示静态平衡时，信号压力与阀杆位移的关系。对一个确定的执行机构，是一个固有的特性。若设Δｐ为执行机构输入的变化量，Δｌ为Δｐ所引起的执行机构的位移量，则Δｌ和Δｐ之间的关系是不变的。对任何气动薄膜执行机构，它基本是由薄膜的大小及弹簧的刚度所决定的一个静态常数。

图４-３１６ 传递函数图

图４-３１７ 执行机构静态特性

弹簧刚度的变化，薄膜有效面积的变化，以及阀杆与填料之间的摩擦，会使执行机构产生非线性极限偏差和正反行程变差。这可以由执行机构的静态特性曲线来表示。图４-３１７中的虚线表示执行机构的理想线性特性，而实线分别代表正行程和反行程。Ｘ和Ｙ分别表示正行程和反行程的非线性极限偏差，Ｚ表示正、反行程变差。通常一个气动执行机构的非线性极限偏差小于±４%；正、反行程变差小于±２.５%。如配上阀门定位器，都可以小于１%。所以安装阀门定位器能改善执行机构的静态特性。

②调节阀的静态特性。它的静态特性是指输入的压力信号和介质输出流量在静态平衡状态下的关系。

２）动态特性。

①执行机构的动态特性。各种执行机构的动态特性都是表示动态平衡时，信号压力与阀杆位移的关系。以气动薄膜执行机构为例，从调节器到执行机构膜头间的引压管线，可以当成膜头的一部分。引压管线可以近似地认为是单容环节，而膜头空间也是一个气容，将两个气容合并考虑，用图４-３１８来表示。

气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。时间常数Ｔ，因膜头的大小及引压管的长短粗细而不同，从数秒到数十秒之间。当执行机构接受调节器来的阶跃信号之后，膜头充气或推杆动作的过渡过程如图４-３１９所示。

图４-３１８ 膜头阻容环节

多年来，人们不断对气动执行机构进行研究。研究方法包括阶跃法、脉冲法、频率法。所谓阶跃法，就是让输入作一阶跃变化，测出推杆的输出位移随时间变化的过程；再求出放大倍数和时间常数。所谓脉冲法，是输入一个矩形脉冲波，把输出曲线通过数据处理后，绘出反应曲线；再根据反应曲线，求出放大倍数和时间常数。频率法则是输入一个周期性的正弦波信号，然后测出输出波形；把输出波形与输入波形进行比较，求出辐值差和相位差；再画出对数幅、相频率特性；最后求出其时间常数和放大倍数。

根据多年的研究，已得到如下的结论。

图４-３１９ 执行机构推杆动作图

ａ）各种薄膜气动执行机构在连接长管路后，不仅时间常数Ｔ增加，而且产生纯滞后（时间为τ）。对最大号的薄膜执行机构，连接６０～３００ｍ的长管路后，τ为３.３～９.５ｓ，Ｔ为５６.３～１１９ｓ。

ｂ）各种薄膜气动执行机构连接长管路后，是一个纯滞后环节加一个非周期环节，其传递函数可用来描述。因为各种管路虽然是一个气阻，但由于它的容积较大（例如：内径为６ｍｍ而长为６０～３００ｍ的长管路，其相应容积已为１６９６～８４８２ｃｍ^３），往往是膜头容积的若干倍，是不能忽略的。因此，有长管路的薄膜执行机构，可以由两个容积来考虑，即为二阶环节。也就是说，近似用一个纯滞后环节和一个非周期环节来描述。

ｃ）各种薄膜气动执行机构连接长管路后，如配上阀门定位器，则其纯滞后和时间常数都能显著减小。最大号的膜头（薄膜执行机构）如果接管仍为６０～３００ｍ，但配有阀门定位器，则纯滞后τ为１.８～３.７ｓ，时间常数Ｔ为１９.６～２０.１ｓ。可见已经改善许多。

②气动薄膜调节阀的动态特性。

用计算法可以求出不同流量特性的各种尺寸的调节阀的流量随时间变化的曲线。也可以用作图法，先测出执行机构行程与时间关系曲线，再作出流量与时间的关系曲线。图４-３２０表示一个中等尺寸气动薄膜调节阀的流量随时间变化的曲线。

４.调节阀口径的选择

调节阀口径的选择和确定，主要依据流量系数。从工艺提供数据到计算出流量系数、到调节阀口径的确定，需要经过以下几个步骤：

１）计算流量的确定。根据现有的生产能力、设备的载荷及介质的状况，决定计算流量ｑ_Ｖｍａｘ和ｑ_Ｖｍｉｎ。

２）计算压差的确定。根据已选择的调节阀流量特性及系统特点，选定ｓ值，然后计算压差。

图４-３２０ 流量随时间的变化曲线

１—快开流量特性 ２—直线流量特性 ３—抛物线流量特性 ４—等百分比流量特性

３）流量系数的计算。按照工作情况，判定介质的性质及阻塞流情况，选择恰当的计算公式或图表。根据已决定的计算流量和计算压差，求取最大和最小流量时的Ｋ_ｖ最大值和最小值。根据阻塞流的情况，必要时进行噪声预估计算。

４）流量系数Ｋ_ｖ值的选用。根据已经求取的Ｋ_ｖ最大值，进行放大或圆整。在所选用的产品型号标准系列中，选取大于Ｋ_ｖｍａｘ值，并与其最接近的那一级Ｋ_ｖ值。

５）调节阀开度验算。一般要求最大计算流量时的开度不大于９０%，最小计算流量时的开度不小于１０%。

６）调节阀实际可调比的验算。调节阀一般要求实际可调比不小于１０。

７）阀座直径和公称直径的决定。验证妥当之后，根据Ｋ_ｖ值来确定。

（１）计算流量的确定 在计算Ｋ_ｖ值时，要按最大流量ｑ_Ｖｍａｘ来考虑，但也应注意富裕量不能过大。如果不知道ｑ_Ｖｍａｘ值，可按正常流量进行计算。目前的设计往往考虑裕量过大，使计算的Ｋ_ｖ值偏大，阀门口径选得偏大。这不但造成经济上的浪费，而且使调节阀经常在小开度下工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时甚至会引起振荡，因而大大降低了调节阀的寿命。

在选择最大计算流量时，应根据设备载荷的变化，以及工艺设备的生产能力来合理确定。对于调节质量要求高的场合，更应从现有的工艺条件来选择最大流量。但是，也要注意不能片面强调调节质量，以致载荷变化或生产力稍有提高，调节阀就不能适用而需更换。也就是说，应当兼顾当前与未来在一定范围内扩大生产能力。由这两方面的因素，合理地确定计算流量。如果按近期的生产需要考虑，可选择最大流量；如果考虑扩大生产的需要，可选用调节阀内件可以更换，即Ｋ_ｖ值可以改变的调节阀。

另一方面，调节阀在制造时，Ｋ_ｖ值就有±（５～１０）%的误差。调节阀所通过的动态最大流量，大于静态最大流量。从经济角度出发，也要考虑到ｓ值的影响。因此，最大计算流量可以取为静态最大流量的１.１５～１.５倍。

当然，也可以参考泵和压缩机等流体输送机械的能力，来确定最大计算流量。有时可综合各种方法来确定。

为了避免盲目性，下面介绍一种根据正常情况的流量条件进行放大的方法。

令

式中 ｎ——流量放大倍数；

ｍ——流量系数放大倍数；

ｑ_Ｖｍａｘ——最大流量；

ｑ_Ｖｎ——正常条件下的流量；

Ｋ_ｖｍａｘ——最大流量系数；

Ｋ_ｖｎ——正常条件下的流量系数。

从调节阀的基本流量方程，可求出：

简化为

设系统的压力损失总和为Δｐ_ｓ，上式右边分子、分母各除以Δｐ_ｓ后，整理后得

式（４-９５）的是最大流量情况下的阀阻比。如果要求得ｍ值，必须求，而这与工艺设备有关。有下面常见的两种情况。

１）调节阀的上下游都有恒压点。对这种工艺对象，主要是系统的摩擦力影响了调节阀的压力损失。因此，只要知道正常的阀压力损失Δｐ_ｎ和正常的阀阻比ｓ_ｎ，由于上下游有恒压点，根据总摩擦阻力不变和阻力损失与流量平方成正比两个条件，可以得到

两边除以Δｐ_ｓ，整理后得

２）调节阀装在风机或离心泵出口，阀下游有恒压点。这种工艺对象中，调节阀压力损失随流量变化的原因，除系统摩擦阻力的影响外，还要考虑到风机及泵的出口压力也随流量而变化。当流量增加时，离心风机或泵的出口压头都会有变化。当流量从ｑ_Ｖｎ增大到ｑ_Ｖｍａｘ时，如果它的压力损失为Δｈ，则系统的总压力损失中，还要考虑Δｈ这一项。计算公式为

求出之后，便可以求出流量系数放大倍数ｍ。

对其他类型的工艺对象，不再一一讨论。

（２）计算压差的确定 要使调节阀能起到调节作用，就必须在阀前、阀后有一定的压差。阀门的压差占整个系统压差的比值越大，则调节阀流量特性的畸变就越小，调节性能就能够得到保证。但是，阀前、阀后产生的压差越大，即阀门的压力损失越大，所消耗的动力也越多。因此，必须兼顾调节性能及能源消耗，合理地选择计算压差。

系统总压差，是指系统中包括调节阀在内的与流量有关的动能损失，包括由弯头、管路、节流装置、换热器、手动阀等局部阻力所造成的压力损失。

选择调节阀的计算压差，主要根据工艺管路、设备等组成系统的压降及其变化情况来选择的。其步骤如下：

１）选择系统的两个恒压点，把调节阀前、后最接近的两个压力基本稳定的设备，作为系统的计算范围。

２）计算系统内各项设备或管件的局部阻力（调节阀除外）所引起的压力损失总和ΔｐΣ，按最大流量分别进行计算，求出它们的压力损失总和。阻力计算是一项比较繁琐而复杂的工作。

３）选取ｓ值。ｓ值是调节阀全开时的压差Δｐ_ｖ和系统的压力损失总和Δｐ_ｓ之比。这个阀阻比（或称压降比）的数学表达式为

一般不希望ｓ值小于０.３，常选ｓ=０.３～０.５。对于高压系统，考虑到节约动力消耗，允许降低ｓ值到０.１５。如果ｓ值小于０.１５，只能选用新型的低ｓ值调节阀。对于气体介质，由于阻力损失较小，调节阀上压差所占的分量较大，ｓ值一般都大于０.５；但在低压及真空系统中，由于允许压力损失较小，所以仍在０.３～０.５之间为宜。

４）求取调节阀计算压差Δｐ_ｖ。按求出的ΔｐΣ及选定的ｓ值，由式（４-９９）求Δｐ_ｖ：

考虑到系统设备中静压经常波动，影响调节阀压差的变化，使ｓ值进一步下降。如锅炉的给水系统，锅炉压力波动就会影响调节阀压差的变化。此时计算压差，还应增加系统设备中静压ｐ的５%～１０%，即

在计算三通阀时，计算流量是以三通阀分流前，或合流后的总流量作为计算流量。计算压差为三通阀的一个通道关闭、另一个通道流过计算流量时的阀两端压差。当用换热器旁路调节系统时，取阀的计算压差等于换热器的阻力损失。

必须注意：在确定计算压差时，要尽量避免空化作用和噪声。

（３）调节阀开度的验算 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，选取调节阀的口径后，考虑到选用时要圆整，因此，对工作时的阀门开度应该进行验算。

一般最大流量时，调节阀的开度应在９０%左右。最大开度过小，说明调节阀选得过大，它经常在小开度下工作。可调比缩小，造成调节性能的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太小，受介质冲蚀严重，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。因此验算开度时，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如下：

由式（４-９１）变换可得

当流过调节阀的流量ｑ_Ｖ=ｑ_Ｖｉ时，则

式中 Ｋ_ｖ——所选用的调节阀的流量系数（标准系列）；

Δｐ——调节阀全开时的压差，即计算压差（ｂａｒ）（１ｂａｒ=１０^５Ｐａ）；

ρ——介质密度（ｇ/ｃｍ^３）；

ｑ_Ｖｉ——被验算开度处的流量（ｍ^３/ｈ）。

若理想流量特性为直线时，Ｒ=３０，有

若理想流量特性为等百分比时，Ｒ=３０，有

分别将式（４-１０３）和式（４-１０４）代入式（４-１０２），求得验算公式如下：

理想流量特性为直线的开度Ｋ为

理想流量特性为等百分比的开度Ｋ为

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，即

ｍ值的取定由多种因素决定。根据所给的计算条件、采用的流量特性、选择的工作开度，以及考虑扩大生产的因素，可以取不同的ｍ值。

根据不同开度（ｌ/Ｌ）计算的ｍ值，列于表４-３９０。

表４-３９０ ｍ计算值

注：为相对行程，即开度。

按ｍ值进行开度计算的公式如下：

直线流量特性时

等百分比流量特性时

抛物线流量特性时

快开特性时

如果用正常流量计算Ｋ_ｖ值，要先确定调节阀的正常工作开度，并根据所选用的调节阀的流量特性，从表４-３９０中查出ｍ值，得到放大后的流量系数Ｋ_ｖ（等于ｍＫ_ｖ计）；然后按所选的调节阀系列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ｍ′（ｍ′=Ｋ′_ｖ/Ｋ_ｖ计）。根据所选的调节阀流量特性，从式（４-１０８）～式（４-１１１）中选择恰当的公式进行开度验算。

（４）可调比的验算 目前国内外的调节阀，理想的可调比一般只有Ｒ=３０和Ｒ=５０两种。考虑到在选用调节阀口径时，对Ｋ_ｖ值的圆整和放大；特别是使用时，对最大开度和最小开度的限制，都会使可调比下降，一般Ｒ值都在１０左右。此外，还受到工作流量特性畸变的影响，使实际可调比Ｒ′下降。在串联管路阻力下，。因此，可调比的验算可按近似公式（４-１１２）计算：

图４-３２１ 液体介质调节阀口径的计算程序

从式（４-１１２）可知，当ｓ≥０.３时，Ｒ′≥５.５，说明调节阀实际可调的最大流量ｑ_Ｖｍａｘ，等于或大于最小流量ｑ_Ｖｍｉｎ的５.５倍。在一般生产中，最大流量与最小流量之比为３左右。

当选用的调节阀不能同时满足工艺上最大流量和最小流量的调节要求时，除增加系统压力外，可以采用两个调节阀进行分程控制来满足可调比的要求。

图４-３２１和图４-３２２分别表示液体和气体（蒸汽）介质时，调节阀口径计算和选择的程序。

图４-３２２ 气体介质调节阀口径的计算程序

（５）调节阀口径计算和选择实例 已知条件：在某系统中，拟选用一台直线流量特性的直通双座调节阀。根据工艺要求，最大流量ｑ_Ｖｍａｘ=１００ｍ^３/ｈ，最小流量ｑ_Ｖｍｉｎ=３０ｍ^３/ｈ，阀前压力ｐ_１=０.８ＭＰａ，最小压差Δｐ_ｍｉｎ=０.０６ＭＰａ，最大压差Δｐ_ｍａｘ=０.５ＭＰａ。被调介质是水，水温为１８℃，安装时初定管道直径为１２５ｍｍ，阀阻比ｓ=０.５。试选择调节阀的公称直径。

求解步骤如下：

１）首先判别是否为阻塞流。判别式为Ｆ^２_Ｌ（ｐ_１-Ｆ_Ｆｐ_ｖ）。

查表４-３９１，对柱塞型双座阀：Ｆ_Ｌ=０.８５。

查水在１８℃时的饱和蒸汽压：ｐ_ｖ=０.０２×１０^５Ｐａ。

查表４-３９２，水的临界压力：ｐ_ｅ=２２１×１０^５Ｐａ。

查图４-３２３，临界压力比：Ｆ_Ｆ=０.９５。

故Ｆ^２_Ｌ=（ｐ_１-Ｆ_Ｆｐ_ｖ）=０.８５^２×（８００-０.９５×０.０２）ｋＰａ=５８７ｋＰａ

因为Δｐ＜Ｆ_Ｌ（ｐ_１-Ｆ_Ｆｐ_ｖ），所以不会产生阻塞流。

表４-３９１ 压力恢复系数Ｆ_Ｌ和临界压差比Ｘ_Ｔ

表４-３９２ 部分物料的临界压力ｐ_ｃ和临界温度Ｔ_ｃ

２）流量系数的计算：按表４-３９３进行流量系数计算：

３）初选阀门公称尺寸。根据Ｋ_ｖ为１２９，查直通双座调节阀产品样本，得相应流量系数为Ｋ_ｖ=１６０（圆整数），初选ＤＮ１００。

４）不必进行管路形状修正计算。因为管路直径（１２５ｍｍ）与调节阀公称尺寸（ＤＮ１００）之比为１.２５，小于１.５。

图４-３２３ Ｆ_Ｆ与ｐ_ｖ/ｐ_Ｃ的关系

５）验算开度：

①按传统的验算公式验算：

最大开度

表４-３９３ 流量系数计算公式汇总表（膨胀系数法）

最小开度

②按放大系数法验算开度：

说明两种开度验算都是合格的，最大开度小于９０%，最小开度大于１０%。

６）实际可调比Ｒ′的验算：

而

因为，所以满足要求。

结论：所选用的ＶＮ双座调节阀ＤＮ１００（Ｋ_ｖ值为１６０）是适用的。

５.调节阀材料的选择

调节阀材料的选择是十分重要的。因为调节阀直接与各种介质接触，从干净的空气到各种腐蚀性介质，从纯净的介质到含有颗粒的多项介质；工作温度可从-２６９℃到６００℃以上；工作压力可从真空到３５０ＭＰａ。大多数阀门在使用时都没有什么特殊要求，但也有许多调节阀在使用时是有特殊要求的。铸铁、碳钢和低合金钢是最一般、最常用的材料，但在腐蚀性工作介质条件下就不适用，要考虑使用奥氏体不锈钢、双相不锈钢或特殊合金和非金属材料。

调节阀所用材料一般可分成以下三大类：

１）用承压件或控压件的材料，如阀体、阀盖、蝶板、球体等。

２）调节阀内件材料，如阀座、阀芯、密封圈、套筒、阀杆等。

３）各种非金属材料，如衬里、隔膜、陶瓷、垫片、填料、Ｏ形圈等。

（１）承压件或控压件材料 这一类零件主要有阀体、阀盖、蝶板、球体等。选择材料的依据是调节阀的工作压力、工作温度、介质特性（腐蚀、磨损）。这些零件材料的选择可参考表４-３９４和表４-３９５。下面介绍几种常用的壳体材料。

１）灰铸铁。灰铸铁只适用于工作温度在-１５～２５０℃之间，公称压力ＰＮ≤１.６ＭＰａ的低压调节阀。我国常用的灰铸铁牌为ＨＴ２００。在下述工作条件下、阀体和阀盖不能选用灰铸铁材料。

表４-３９４ 可以使用的阀体衬里和材料

（续）

注：—可用于所有的口径；——不适用或采购长期拖延。

①可用各种浇注成形合金或板材来制造。

②旋塞阀、球阀及隔膜阀，可采用整体的聚氯乙烯阀门。球阀和旋塞阀也可采用玻璃纤维阀门。

③特殊的阀体分离式旋塞阀也可以用防腐蚀的金属衬里。

④有些聚四氟乙烯球面覆盖层的球阀是可用的。

⑤通常是优先采用衬里的铸铁阀体，因为它的价格低廉。

表４-３９５ 国产阀体组件常用材料

（续）

①介质为水蒸气或含水分大的空气中。

②在易燃、易爆的介质中。

③在环境温度低于-１０℃的场合。

④调节阀内介质在伴热蒸汽中断时，会产生冻结的场合。

２）碳素钢铸件。碳素钢铸件是阀体、阀盖应用最广的材料，用得最多的牌号是ＷＣＢ，还有一些含铬、镍、钼的低合金钢。这些钢号的压力-温度额定值都应符合ＧＢ/Ｔ １２２２４—２００５或ＡＳＭＥ Ｂ１６.３４—２０１３的要求。

３）奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢可以用于腐蚀性介质中。钢中含有一定量的铬、镍等合金元素，在不同的腐蚀介质中，具有一定的抗腐蚀能力。在腐蚀性介质和复杂工况下工作的调节阀，材料选择参见表４-３９６。

表４-３９６ 抗腐蚀材料

（续）

（续）

注：Ａ—推荐使用；Ｂ—小心使用；Ｃ—不能使用；Ｉ·Ｌ—缺乏资料。

４）抗温度变化的合金钢。如果在钢中加入镍、铬、铜等元素，就具有抗低温的能力；如果在钢中加入镍、铬、钼、钒等元素，就具有抗高温的能力。例如：蒙乃尔合金（Ｎｉ６５%、Ｃｕ３２%）耐氯离子腐蚀，工作温度≤２００℃；哈氏合金（Ｎｉ６５%～６９%、Ｃｒ１５%～１７%、Ｍｏ１６%～１８%）耐稀硫酸腐蚀，工作温度≤７００℃；因科镍尔合金（Ｎｉ≥７２%、Ｃｒ１４%～１７%、Ｆｅ６%～１０%），工作温度≤７００℃。

５）特殊合金和贵金属。对腐蚀性非常强的酸类（如硫酸、磷酸等）介质，要使用特殊合金，如哈氏合金（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ-Ｂ、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ-Ｃ）、蒙乃尔合金（ＭＯＮＥＬ４００、ＭＯＮＥＬＫ５００）、奥氏体铁素体双相不锈钢ＣＤ４ＭＣＵ、Ｆ５１、Ｆ５３、Ｆ５５等材料。

在硝酸和沸腾的盐酸介质中，可用钽合金；在高温的浓盐酸及强酸中可使用钛，所有零件都是用钛制成的；抗海水腐蚀的合金，有蒙乃尔合金和软金属合金ＡｌＭＯ_３。

６）塑料。对于强腐蚀性介质，如氯气、硫酸、强碱等介质，壳体材料可用塑料，其他零件也可以选用塑料，如聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）。这是全塑阀门，已为化工、石油等工业广泛采用。

（２）内件材料 调节阀的内件包括阀芯、阀座、阀杆、套筒、上密封座、导向套等零件。这些零件的表面绝对不能有磕碰划伤。否则调节阀就无法实现调节功能。

选择调节阀内件材料的主要依据是耐磨性、耐腐蚀性及耐温性等。

１）耐磨性。阀座和阀芯材料的磨损，会引起阀门的泄漏，改变了流量特性。如果磨损严重，会形成新的一条小流路。甚至把阀内件的薄壁穿透。

磨损的基本形式可能是固体颗粒的研磨、高速介质的冲刷、空化产生的汽蚀等作用。为了提高耐磨性，必须提高表面硬度。在有闪蒸和空化的情况下，应该采取有效的方法：当调节阀内件较小时，可以用整体的硬质合金；也可以用特殊的方法，在母体材料上堆焊成喷焊硬质合金。

各种阀内件的主要材料见表４-３９５。

２）耐蚀性。介质的腐蚀特性是如何选择材料的重要因素。表４-３９６列出与某种介质接触而发生反应时，应如何选择材料。但是，表中的推荐并不是绝对的，因为材料的适应性还与介质的浓度、温度、压力、杂质等因素有关，该表只能作为一个参考。

在考虑腐蚀性时还要注意下面几点：

①对强腐蚀性介质，选择耐腐蚀材料必须根据介质的种类、浓度、温度、压力等具体条件来进行选择。

②阀内件与壳体应分别对待。壳体内壁节流速度小，允许其腐蚀率可以大一些，大约为１ｍｍ/ａ；而阀内件受介质高速冲刷，腐蚀会使泄漏加剧，其腐蚀率要控制在０.１ｍｍ/ａ之内。

③选择耐腐蚀材料，要参照一些比较成功的应用实例，必须了解工艺条件。许多工厂都有比较成功的阀内件材料应用经验，要注意收集这些经验并加以使用。

３）耐温性。

①耐高温材料。这是指阀内件材料的工作温度高于４５０℃以上。用于高温的调节阀内件材料，应该考虑抗拉强度、屈服极限、蠕变（４５０℃以上）、热硬性、冲击强度及老化；同时还要考虑到抗锈蚀、热处理温度及塑性变形。

在高温下工作的材料，其屈服极限和抗拉、抗压强度都降低，在４５０℃以上还会发生“蠕变”，即材料在承受的载荷下连续地变形；当应力低于此给定温度下的屈服强度时，还会发生塑变。

由于温度升高，会使可动零件之间的间隙变小、卡住和粘结。温度的循环变化，对调节阀的垫片、填料及导向套都会产生不良影响。

热硬性很重要，它使材料保持高温硬度，防止阀座密封面受损，还能防止塑变。

材料还必须具有抗锈蚀能力，以防高温时调节阀内件表面层被分层剥落。

塑性变形是和温度、选用的材料、硬度及载荷有关。高温会使金属退火或软化，增加塑性变形趋势。塑性变形的不良影响，是使调节阀被卡住，接合面损伤，操作力增大。

②耐低温材料。在低温下工作的材料，要保证其低温性能；主要是保证其低温冲击韧性。阀门内件必须有足够的低温冲击韧性，才能防止断裂。碳钢和低合金钢在低于-２０℃时，会很快失去冲击韧性。所以，使用温度应控制在-２９℃和-４６℃。使用在-４６℃时的碳钢和低合金钢，必须做低温冲击试验。只有冲击试验合格，才能使用、含镍的质量分数为３.５%的镍钢，可以使用到-１０１℃；含镍量９%的镍钢，可以使用到-１９６℃。奥氏体不锈钢、镍、蒙乃尔合金、哈氏合金、钛、铝合金及青铜，可以使用到-２６２℃。

（３）非金属材料 这一类材料主要是用于调节阀执行机构的膜片、填料、垫片、Ｏ形密封圈，并可制作各种衬里。下面仅简单介绍弹性材料——橡胶和其他一些非金属材料。

１）橡胶。橡胶主要用于制造执行机构的膜片、活塞环、阀座环、Ｏ形密封圈等。材料的选用可以根据工作介质、工作压力、工作温度等因素来确定，根据特性和用途可直接从表４-３９７选取。

表４-３９７ 橡胶的种类和优缺点

（续）

注：不同橡胶的使用温度范围是不同的，使用时不要超过它的极限温度。

２）其他非金属材料。其他非金属材料有工程塑料、陶瓷、有机玻璃等。它们的主要用途及适用温度范围参见表４-３９８。

表４-３９８ 衬里和隔膜材料