1、Process Control過程控制華北電力大學(xué)自動化系第四章 調(diào)節(jié)閥的選擇與計算4-1 調(diào)節(jié)閥簡介 4-2 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)及其計算4-3 調(diào)節(jié)閥的流量特性及其選擇4-1 調(diào)節(jié)閥簡介一、調(diào)節(jié)閥的構(gòu)成基本組成與作用（見書圖4.1）1）執(zhí)行機構(gòu)：把控制信號轉(zhuǎn)換為閥桿轉(zhuǎn)角 度或位移。電動執(zhí)行器：伺服放大器，伺服電機、 減速器氣動執(zhí)行器：薄膜式、氣缸式液動執(zhí)行器：輸出力大2）調(diào)節(jié)閥閥體：根據(jù)閥桿動作改變流通面積，從而改變介質(zhì)流量大小。3）閥門定位器：根據(jù)控制信號使閥門開度精確定位閥門定位器應(yīng)用場合：（1）提高控制系統(tǒng)精度（2）系統(tǒng)需要改變調(diào)節(jié)閥流量特性（3）組成分程控制系統(tǒng)2. 調(diào)節(jié)閥分類：1）調(diào)

2、節(jié)閥結(jié)構(gòu)類型：直通單座閥，直通雙座閥，角形閥，蝶閥，三通閥，隔膜閥2）按流體對閥芯的作用分：流開閥和流閉閥3）按閥芯安裝方式：正裝和反裝(圖4.5）氣動閥：氣開閥和氣關(guān)閥幾種作用的組合方式（見書圖4.6 ）二、調(diào)節(jié)閥選擇計算的內(nèi)容1.執(zhí)行機構(gòu)的選擇：種類、輸出力大小2.閥體結(jié)構(gòu)類型：單、雙座，角閥、蝶閥、隔膜閥3.氣開、氣關(guān)調(diào)節(jié)閥的組合方式 氣開、氣關(guān)的選用原則:安全性原則4.流量特性及其選擇5.流通能力的計算與口徑的選擇6.確定公稱壓力、工作溫度等4-2 調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)一、調(diào)節(jié)閥的流量方程水平管道F接管面積、阻力系數(shù)、A單位系數(shù)介質(zhì)密度、P1、P2閥前、后的壓力二、流量系數(shù)的定義流量系數(shù)用

3、以表示特定條件下，單位時間內(nèi)通過閥門的體積流量或質(zhì)量流量；衡量閥門流通能力大小.額定（標(biāo)稱）流量系數(shù)C100：指閥門全開（開度100%）、閥前后的壓差為 0.1MPa時，每小時流過密度為1g/cm3的水的噸數(shù)（m3)，它是閥門規(guī)格的一項指標(biāo).三、流量系數(shù)的計算公式1.流量系數(shù)的基本計算式用以計算滿足工作狀態(tài)要求的閥門流量系數(shù)，作為選擇閥門尺寸的依據(jù)，確定其額定流量系數(shù)2.流量系數(shù)工程計算公式用表(書中表4.2)A 按介質(zhì)種類，一般分液體、氣體、蒸汽，考慮采用不同的計算公式。B 應(yīng)嚴(yán)格按照所規(guī)定的量綱3.計算流量系數(shù)時需考慮的問題 上表適合于牛頓型不可壓縮流體、可壓縮流體（氣體、蒸汽）以及這2種

4、流體的均勻混合流體。阻塞流問題：FL雷諾數(shù)修正：高黏度液體，或低速流動時壓縮系數(shù)修正：Z管件形狀修正： Fp四、關(guān)于阻塞流1 增大壓差P1-P2，（即減小P2）而通過的流量不發(fā)生變化的現(xiàn)象 2 阻塞流與非阻塞流狀態(tài)下，流量與壓差之間的數(shù)值關(guān)系變化較大，要采用不同的計算公式。先判別狀態(tài)，再選取計算公式3 是否發(fā)生阻塞流，與閥門結(jié)構(gòu)、介質(zhì)種類有關(guān)。4 某種閥門流經(jīng)空氣發(fā)生阻塞流時的壓差與閥前壓力的比值，稱為臨界壓差比XT。其它可壓縮流體發(fā)生阻塞流的條件是xFk XT ;Fk是指可壓縮流體的絕熱指數(shù)與空氣的絕熱指數(shù)之比。5 當(dāng)液體流過閥門縮流處，其靜壓低于流體的飽和蒸汽壓時，會發(fā)生閃蒸，并進而發(fā)生阻

5、塞流。液體發(fā)生阻塞流的條件是PFL2(P1-FFPv), Pv介質(zhì)飽和蒸汽壓, FL壓力恢復(fù)系數(shù),FF液體臨界壓力比系數(shù) 五、雷諾數(shù)Re修正 Re是判斷流體在管道內(nèi)流動狀態(tài)的一個無量綱數(shù)。高黏度液體，或低速流動時, 根據(jù)雷諾數(shù)Re,查圖4.10得到雷諾數(shù)修正系數(shù)FR再根據(jù) C=C/FR 修正計算流量系數(shù)C4-3 調(diào)節(jié)閥的流量特性 流量特性指相對流量q與相對開度l之間的函數(shù)關(guān)系 q = f(l); q = Q/Qmax; l = L/Lmax 主要取決于閥的結(jié)構(gòu)特性和工藝配管情況一、理想流量特性 調(diào)節(jié)閥前后壓差保持不變時流量特性。二、工作流量特性 實際工作條件下，閥門前后壓差不會是常 數(shù)，造成工

6、作條件下的流量特性與理想流量特性不一致。一、理想流量特性閥的結(jié)構(gòu)特性1.直線流量特性 dq/dl=k即 q=kl+c 令R=Qmax/Qmin為可調(diào)范圍。l=0時Q=Qmin q=1/Rl=1時Q=Qmax q=1q=(1+(R-1)l)/R q與l成直線關(guān)系特點：1）放大倍數(shù)為常數(shù)2）流量的相對變化不均勻如10%的開度變化，流量變化10,50,80噸/時開度 10-20% 50-60% 80-90%相對（20-10）/10 （60-50）/50 10/80變化率100% 20% 12.5%3）小開度時調(diào)節(jié)作用強，易震蕩，大開度時調(diào)節(jié)作用弱，不滿足要求 2. 等百分比流量特性（對數(shù)特性） dq

7、/dl=kq 放大倍數(shù)與本點相對流量的比值為常數(shù)， 因而稱為等百分比。 lnq=(l-1)lnR 在半對數(shù)坐標(biāo)上為常數(shù)特點：放大倍數(shù)為變數(shù)，增益隨開度的增加而增加, 流量在全行程內(nèi)相對變化均勻。3. 快開閥 q=1-(1-1/R)(1-l)2 4. 拋物線流量特性 q=1/R1+(R1/2-1)l2 二、工作流量特性 實際工作條件下，閥門前后壓差不會是常數(shù)，造成工作條件下的流量特性與理想流量特性不一致。1 串聯(lián)管道：系統(tǒng)總壓差=閥兩端壓差+管道其它阻力的壓差閥阻比S100=調(diào)節(jié)閥全開時兩端壓差/系統(tǒng)總壓差調(diào)節(jié)閥的實際可調(diào)比 串聯(lián)管道上調(diào)節(jié)閥工作流量系數(shù)與理想 情況的差別A 可調(diào)范圍縮小B 特性曲線畸變 2. 并聯(lián)管道也有上述A、B兩方面的變化，A的變化更為明顯調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇調(diào)節(jié)閥選擇計算小結(jié)(P82 4-4