1、引言

   化工企業的自動化生產過程控制要求精度高，安全可靠性嚴，其終端控制元件的準確、快速調節是不可或缺的重要一環，控制結果必須保證工藝指標要求，衰減比、超調量不超出工藝允許范圍。對此，如何選擇適用的氣動調節閥類型，使之在工藝控制回路中安全可靠、經濟適用，是儀控設計和管理人員普遍關心的問題。氣動調節閥的選擇一般從以下四個方面考慮：1）調節閥結構和類型。2）流量特性。3）流量系數與閥的口徑。4）材料和輔助裝置。

2、氣動調節閥的結構和類型

   氣動調節閥由執行機構和閥門組成，執行機構接收輸入氣源信號，產生推力，使推桿位移，推動閥門開關動作；閥門是與管路聯接的閥體組件，它接受執行機構的推桿推力，改變閥桿位移，改變閥門開度，控制流量的變化。調節閥的產品類型很多，結構多種多樣，選擇時應綜合考慮調節功能、泄漏等級、耐壓能力、切斷壓差、腐蝕性、沖蝕和汽蝕、性價比、維護保養方便程度。從經驗而言，選擇順序應為：單（雙）座控制閥、籠式控制閥、偏心旋轉閥、蝶閥、角閥、球閥。

    氣動調節閥有氣開與氣關兩種類型。確定調節閥開關方式的原則是：當信號壓力中斷時，應保證工藝設備和生產的安全。如果閥門
    在信號中斷后處于打開位置，流體不中斷最安全，則選用氣關閥；如果閥門在信號壓力中斷后處于關閉位置，流體不通過最安全，則選用氣開閥。

3、氣動調節閥的流量特性

  介質流過閥的相對流量Q與閥芯相對行程L之間的函數關系：

Q=f（L）

   當調節閥兩端壓差保持不變時，閥的流量特性稱為固有流量特性。固有流量特性主要有直線、等百分比、拋物線和快開等四種類型。

    在生產中閥的固有流量特性有直線、等百分比和快開3種。拋物線特性介于直線與等百分比之間，一般用等百分比特性來代替。快開特性主要用于二位式控制，一般情況下，閥兩端壓差不可能永遠保持不變，這時閥的固有流量特性發生畸變，閥在工作條件下的特性稱為工作流量特性。這時在確定流量特性時要引入一個稱為閥阻比的系數S=△Р/∑△Р

    ∑△Р為系統總壓差，是閥、全部工藝設備和管路系統上的各壓差之和。

從以下3個方面內容對閥的工作流量特性進行分析：

  1）從控制系統的控制質量方面分析

    對于一個簡單的控制系統，它是由控制對象、變送器、調節器和調節閥幾個基本環節組成的，系統的總放大系數K=K₁K₂K₃K₄K₅

    K₁-K₅分別表示變送器、調節器、執行器、執行機構、閥、控制對象的放大系數。在負荷變動的情況下，要使控制系統能保持預定的控制指標，希望總放大系數在控制系統的整個操作范圍內保持不變。一般在一個確定的系統里，K₁-K₃的系數是固定不變的，只有對象的放大系數K隨負荷的變化而變，保證K₄K₅的乘積是個常數就保證了系統的總放大系數K是個穩定值。

   2）工藝配管情況分析

    調節閥總是與管道設備連在一起使用的，管道阻力會使閥的工作特性與固有特性不同。所以，應根據對象的特性，選擇合適的工作 特性，再根據配管情況選擇相應閥的固有流量特性。考慮工藝配管情況時，可參照表3-1來選擇閥的固有特性。

    從表3-1看，當S=1-0.6時，所選固有流量特性和工作流量特性一致。當S<0.3時，特性曲線畸變嚴重不宜控制。

   3）從負荷變化情況分析

    直線特性調節閥在小開度時流量相對變化量大，過于靈敏，容易引起振蕩，閥芯閥座易損壞，故在S值小、負荷變化幅度大的場合不宜采用。等百分比閥的放大系數隨閥門行程增大而增大，流量相對變化量恒定不變。

4、氣動調節閥的口徑

 調節閥口徑的確定是在計算閥流量系數C_V的基礎上進行的。流量系數是指在閥門全開條件下，閥兩端壓差△Р為100Kpa，流體密度 
p為1g/cm³時，通過閥的流體體積流量為Q（m³/h），其節流公式為：

    Q=C（4—1）

    C是一個比例系數，它與流量系數的關系是m倍，即C=mC。當流量特性為直線型時m=1.63，當流量特性為等百分比型時m=1.97。

    式（4-1）是當測量介質為液體時的計算方法，當測量介質為氣體時應考慮溫度和壓力對介質體積的影響，其C值的計算分兩種情況：

    當閥前后壓差△Р小于0.5倍的閥前壓力Р₁，即△Р<0.5P₁時

        （4-2）

    式（4-2）中P₂為閥后壓力。

    a）Р≥0.5P₁時 

        （4-3）

     另外，當介質為過熱蒸汽時，計算C值要考慮蒸汽的過熱度。

確定完Cv值以后，要對調節閥的開度進行驗算，要求最大流量時閥開度不大于90%，最小流量時開度不小于10%，在正常工況下，閥門開度應在1.5%-85%之間.最后根據C值確定調節閥口徑。

5、氣動調節閥的材料和輔助裝置

    調節閥的閥體選用鑄鐵材質，耐壓等級，使用溫度范圍、耐腐蝕等方面應不低于對工藝管道的要求，但在介質為易燃易爆的流體時應作特殊考慮。閥芯、閥座材質的選用應考慮到流體中是否有固體顆粒產生的磨損和氣蝕作用對閥內件的沖擊。一般對于非腐蝕性流體，常選用不銹鋼；對于腐蝕性較強的流體，可選用堆焊硬質合金或噴涂材質。另外當操作介質高于+200℃時，要選擇帶散熱片的上閥蓋。調節閥的輔助裝置主要有閥門定位器、電磁閥、回訊開關、過濾減壓器、保位閥等。閥門定位器是調節閥的一個重要附件，常見的有氣動閥門定位器和電氣閥門定位器兩種。它主要用于：高壓差的場合；高壓、高溫或低溫介質的場合；介質中含有固體懸浮物或黏性流體的場合；調節閥口徑較大的場合；實現

分程控制；改善調節閥的流量特性。

    電磁閥的作用是快速地切斷和接通氣源，使閥處于完全通、斷的位置，多用于安全放空閥。回訊開關是需要在控制室實時監測到閥位的信號才選用的。保位閥的選擇是根據工藝狀況，當氣源切斷時，閥位要求保持在一定的位置上，但這種情況不多見。

6、結束語

   況時，可參照表3-1來選擇閥的固有特性調節閥是自動控制系統中一個重要的環節，若選擇計算不準確，使用維護不得當，將直接影響控制系統的控制質量，甚至造成嚴重的生產事故，為此，對調節閥的正確選用，安裝和維修等各項工作都必須高度重視。調節閥的選型和應用是一個專業性強、涉及的技術領域廣的系統工作，要做好這個工作，不僅要在理論上充分了解它的各種特性，而且要結合實際使用經驗來綜合分析判斷，做到理論和實踐科學地結合起來。