1、第四章第四章 調節閥調節閥4-1 氣動調節閥結構氣動調節閥結構4-2 4-2 調節閥的流量系數調節閥的流量系數4-3 4-3 調節閥結構特性和流量特性調節閥結構特性和流量特性4-44-4 氣動調節閥選型氣動調節閥選型4-1 氣動調節閥結構氣動調節閥結構閥門定位器閥門定位器氣動薄膜調節閥實物圖氣動薄膜調節閥實物圖執行機構執行機構閥閥自動調節閥自動調節閥執行機構閥體氣動（能在易燃易爆環境中工作）電動（能源取用方便，信號傳遞迅速）液動（推力大）（直通單座閥、直通雙座閥、角閥、隔膜閥、蝶閥等）閥門定位器閥門定位器氣動薄膜調節閥結構簡圖氣動薄膜調節閥結構簡圖執行機構執行機構閥閥公稱直徑公稱直徑Dg閥座直

2、徑閥座直徑dg2）閥：閥：1）執行機構：將氣壓）執行機構：將氣壓1. .各部分的作用各部分的作用l閥桿位閥桿位移移p閥桿位移閥桿位移 調節流量調節流量Ql3）閥門定位器：閥門定位器：FiFfu = k1*pib = k2*ll = K*(u-b)(1+K)*l =K*k1*pi 由于K1l k1*piu = k1*pib = k2*ll = K*(u-b)+F(1+K)*l =K*k1*pi +F由于K1l k1*pi2）閥：閥：1）執行機構：將氣壓）執行機構：將氣壓1. .各部分的作用各部分的作用l閥桿位閥桿位移移p閥桿位移閥桿位移 調節流量調節流量Ql3）閥門定位器：提高控制系統精度閥門定

3、位器：提高控制系統精度u = k1*pib = f(l)l = K*(u-b)l+K*f(l) =K*k1*pi 由于K1f(l) k1*piu = k1*pib = k2*ll = K*(u-b)(1+K)*l =K*k1*pi 由于K1l k1*pi2. .執行器及閥門配合類型執行器及閥門配合類型4-2 調節閥的流量系數調節閥的流量系數 流量系數是表示調節閥通流能力的參數。它根據流量、流量系數是表示調節閥通流能力的參數。它根據流量、閥兩端的差壓和流體的重度等確定。是選擇閥門口徑閥兩端的差壓和流體的重度等確定。是選擇閥門口徑的參數的參數 1. .流量系數流量系數C的定義及其物理意義的定義及其

4、物理意義 我國規定的調節閥流量系數我國規定的調節閥流量系數C為：在給定行程下，為：在給定行程下，閥兩端壓差為閥兩端壓差為0.1Mpa，水密度為，水密度為1g/cm3時，流經調時，流經調節閥的水的流量，以節閥的水的流量，以m3/h表示。閥全開時的流量系表示。閥全開時的流量系數為調節閥額定流量系數，以數為調節閥額定流量系數，以C100表示。它作為閥的表示。它作為閥的基本參數由制造廠家提供用戶。基本參數由制造廠家提供用戶。 公稱直徑/mm19.152025閥座直徑/mm3456781012152025額定流量系數單座閥0.080.120.200.320.500.081.22.03.25.08雙座閥1

5、0公稱直徑/mm3240506580100125150200250300閥座直徑/mm3240506580100125150200250300額定流量系數單座閥1220325680120200280450雙座閥1625406310016025040063010001600不可壓縮流體的流量系數不可壓縮流體的流量系數1121pp壓力損失：壓力損失：Qp1p2F:閥通流截面積閥通流截面積 : :閥阻力系數閥阻力系數：流體密度：流體密度 g: g:重力加速度重力加速度根據定義，當根據定義，當時時伯努利方程：伯努利方程：gvgvgpgvgp2222222222111不可壓縮流體：不可壓縮流體：設流體平

6、均速度：設流體平均速度：vvv2121gvgpp2221FQv FQvpp21221ppAFQAFCQ阻力系數阻力系數流量系數取決于流通流量系數取決于流通面積和阻力系數面積和阻力系數12() /QCpp21ppCQ已知壓差、介質密度、和流量系數，可求得流量已知壓差、介質密度、和流量系數，可求得流量已知壓差、介質密度、和流量，可求得流量系數已知壓差、介質密度、和流量，可求得流量系數同類結構的調節閥在相同的開度下具有相近的同類結構的調節閥在相同的開度下具有相近的阻力系數，口徑越大流量系數也隨之增大。阻力系數，口徑越大流量系數也隨之增大。而口徑相同，類型不同的調節閥，阻力系數不而口徑相同，類型不同的

7、調節閥，阻力系數不同，因而流量系數就各不一樣同，因而流量系數就各不一樣2. .流量系數計算公式流量系數計算公式 當流體不滿足約定條件時，調節閥的流量系數就當流體不滿足約定條件時，調節閥的流量系數就不能完全按照上述公式計算，可以考慮在原公式的不能完全按照上述公式計算，可以考慮在原公式的基礎上進行修正。基礎上進行修正。1）阻塞流對流量系數計算的影響。）阻塞流對流量系數計算的影響。氣體的阻塞流氣體的阻塞流液體的阻塞流液體的阻塞流液體液體 不阻塞不阻塞阻塞阻塞氣體氣體不阻塞不阻塞阻塞阻塞蒸汽蒸汽不阻塞不阻塞阻塞阻塞注：注：C用工程單位。即：壓力為用工程單位。即：壓力為kgf/cm2，Q為體積流量為體積

8、流量m3/h，W為質量流量為質量流量kg/hFK：比熱比系數；：比熱比系數； x：壓差比；：壓差比； xT：臨界壓差比；：臨界壓差比；FL：壓力恢復系數：壓力恢復系數;pv：飽和蒸汽：飽和蒸汽壓；壓；Z：氣體壓縮系數；：氣體壓縮系數；Y：膨脹系數；：膨脹系數；k：氣體絕熱系數；：氣體絕熱系數；Ws：蒸汽質量流量；：蒸汽質量流量；s：閥入口壓力溫度下的密度；閥入口壓力溫度下的密度； T1：閥入口溫度；：閥入口溫度；)(12vFLpFpFp)/(21ppQCLL)(12vFLpFpFp)(/212pFpFQCFLLLTKxFx xZTYpQCHg11519TKxFxTKxFx ssxpYWC116

9、.31TKxFx sTspkxWC118.17THgkxZTpQC112902）低雷諾系數修正（液體）低雷諾系數修正（液體）RFCC 流量系數是在湍流的狀態下測得的，雷諾系數Re是判斷流動狀態的一個無量綱數。Re3500，流體處于湍流。 Re0.9,因此除了在阻塞流情況下需要進行流量修正外，在非因此除了在阻塞流情況下需要進行流量修正外，在非阻塞流時，只有球閥和蝶閥在阻塞流時，只有球閥和蝶閥在D/d1.5時，才需要修正。時，才需要修正。3）氣體流量系數修正（可壓縮流體）氣體流量系數修正（可壓縮流體） 4）管件形狀修正）管件形狀修正111,31RTpZxFxYTKpFCC 膨脹系數膨脹系數 壓縮系

10、數壓縮系數1. .調節閥結構特性調節閥結構特性快開閥快開閥直線閥直線閥拋物線閥拋物線閥等百分比閥等百分比閥4-3 調節閥結構特性和流量特性調節閥結構特性和流量特性100100( );,FLflflFL結構特性：結構特性： *調節閥全關時，仍然有約調節閥全關時，仍然有約5%的流量，這是為了防的流量，這是為了防止卡瑟；止卡瑟；2 調節閥的流量特性調節閥的流量特性 1）理想流量特性）理想流量特性在調節閥前后差壓固定時，有在調節閥前后差壓固定時，有 即理想流量特性就是閥門的結構特性即理想流量特性就是閥門的結構特性根據根據( )qflQp1p2AFC 100100AFCfCC100pCQpCQ10010

11、0fCCQQq1001002）工作流量特性）工作流量特性（1） 串聯管系調節閥工作流量特性串聯管系調節閥工作流量特性100100100100eppSppp 全開閥阻比：全開閥阻比： pep p流流量量特特性性畸畸變變1)11/(12100fSfq流量特性：流量特性：Qppppe（2）并聯管系調節閥工作流量特性）并聯管系調節閥工作流量特性 pQQeQ閥全開流量比閥全開流量比 ：100100100100MAXeQCSQCC100100(1)MAXQSfSQ流量特性：流量特性：小結小結*在理想情況下，閥門流量特性就是閥門結構特性。在理想情況下，閥門流量特性就是閥門結構特性。*串聯在管道中的閥門流量特

12、性串聯在管道中的閥門流量特性發生畸變，發生畸變，隨隨S100減小，減小，調節范圍減小，調節性能變差。調節范圍減小，調節性能變差。*并聯在管道中的閥門流量特性并聯在管道中的閥門流量特性發生畸變，發生畸變，隨隨S100 減小，減小，調節范圍減小，調節性能變差。調節范圍減小，調節性能變差。*在設計管段時，管道中其他部件引起的差壓應盡量小，在設計管段時，管道中其他部件引起的差壓應盡量小，這樣可使這樣可使流量特性流量特性發生畸變較少。發生畸變較少。4-4 氣動調節閥選型氣動調節閥選型1 . .調節閥結構形式的選擇調節閥結構形式的選擇2 . .調節閥氣開、氣關形式的選擇調節閥氣開、氣關形式的選擇選用原則：

13、斷氣后，調節閥所處的位置應保證系統安全選用原則：斷氣后，調節閥所處的位置應保證系統安全3 . .調節閥流量特性的選擇調節閥流量特性的選擇 1）從改善控制系統控制質量考慮）從改善控制系統控制質量考慮 2）從配管狀況（）從配管狀況（S100值大小）考慮值大小）考慮4.調節閥口徑的確定調節閥口徑的確定 1）確定主要計算數據）確定主要計算數據 2）求調節閥應具有的流量系數）求調節閥應具有的流量系數CMAX 3）流量系數的圓整）流量系數的圓整 4）選定調節閥口徑）選定調節閥口徑 5）調節閥相對開度的驗算）調節閥相對開度的驗算 6）調節閥可調比驗算）調節閥可調比驗算線性線性PID *實際應用中常采用等百分

14、比閥，因為對象特性往實際應用中常采用等百分比閥，因為對象特性往往是非線性的，即：往是非線性的，即：K(Q Q)電/氣轉換器Ip電/氣閥門定位器I電動調節閥伺服放大器電動機減速器閥位置發生器輸入信號010mA閥行程安全柵（防止危險電能從控制信號進入現場儀表的安全保護器） 電阻式 中繼放大式 齊納式 光電式 變壓器式電源單元工業交流電調節器安全柵安全柵執行器變送器級別最小引爆電流爆炸氣體混合物種類Ai120乙烷、丙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙醇、氨、一氧化碳B70i120乙烯、乙醚、丙稀腈Ci=70氫、乙炔、二硫化碳、水煤氣、焦爐煤氣齊納式安全柵 限流電阻（通過信號正常時，阻值為0；電流一旦超出安全范圍，阻值驟） 電路沒有進入保護狀態時，接地不起作用（避