调节阀的基本性能

流量特性

调节阀的流量特性定义为：介质流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系。

式中：Q     —通过调节阀的流量（m/h）

Q  —通过调节阀的最大流量（m/h）

l      —调节阀的行程（㎜）

L     —调节阀的最大行程（㎜）

1.3.1.1固有流量特性

所谓固有流量特性是指假定作用在阀门前后的压差为定值的情况下，得出的阀门相对流量与相对开度的关系，国际电工委员会标准IEC534-1和国标GB4213-84则将其定义为：“相对流量系数（K/K）与对应的相对行程之间的关系。

1.3.1.2工作流量特性

在实际运行中，调节阀的前后压差是随流量变化的，这时相对流量与相对开度的关系称为工作流量特性。

1.3.2可调比

可调比是指调节阀能够控制的最大流量Q_max与最小流量Q_min之比，可用下式表示。

阀门厂提供的可调比是指在阀的前后压差保持不变的条件下的可调比，称固有可调比R。

然而在大多数情况下，调节阀的前后压力随流量Q变化而变化，且Q=Kv

注：∵在流量为Q时管路的阻力极小，∴这时阀前后的压差约等于△P系统.

令S为压降分配比，其定义为：“调节阀全开时阀前后压差△P全开，与系统总压差△P系统之比，可表示为：
  

代入公式1-9可得

参见图1 – 2

1.3.3泄漏量

调节阀处于关闭位置时的通流量称为泄漏量，一般制造厂提供的阀门泄漏量是在规定试验条件下测出的值，而非实际工况下的泄漏量，在实际工况下阀门的泄漏量可能大得多。因为，此时阀门所承受的压差比规定试验条件压差（约3个100KPa）大的多，可达数十至数百个100KPa（有关调节阀泄漏量试验的试验条件请参见附表M – 9）. 

第一节 阻塞流修正

按式1-3，对于一已知阀门只要增加阀门二端的压差△P，流量Q就可以不断增加至无穷大。实际上此公式是有一定限制范围的，从试验中可得知，当△P增大到一定值时，流量的增加将变慢，直至最终压差增加而流量不在增加，形成所谓阻塞流工况，见图2-1，产生这一现象的原因是因为流体过缩脉时，速度增加到最大，压力降到最低，随后，在阀门出口处流速下降，而压力部分恢复，故阀前后产生压差△P见图2-2.随着阀门前后的压差△P增加，缩脉处流量增加、压力下降，当缩脉压力下降到液体饱和压力PV以下时，液体将发生汽化，在此以后如△P继续增加，汽化也增加、汽液混合物的密度降低，最后，当流体密度降低可完全抵消混合物流速增加时，质量流量不再增加了。

在早期的调节阀计算公式中由于未考虑不同阀结构的实际流动之间的差别及阀中流体的压力恢复的情况，而只考虑了阀前后的情况，故而粗略地认为阀内流体压力由P1直接下降到P2，见图2-3虚线所示。但实际上压力变化曲线如图中实线所示。

对不同结构的阀门压力恢复的程度是不同的。阻力越小的阀门（俗称高压力恢复阀），压力恢复得越多，从而越偏离原推导公式的压力曲线，原公式可能产生的误差也就越大。为此，引入一个表征阀压力恢复程度的系数FL来修正。FL称为液体压力恢复系数，定义为：“在阻塞流条件下实际最大流量与理论的非阻塞流的流量之比”。可用下列公式表示。

式中△PM称为阻塞流压差，其意义是当阀门两端的压差达△Pm时，阀门流量不再随压差增加而增加，即形成通称的阻塞流状态。

当PV≥0.5P1时意味着有较大的汽化倾向，此时式2-2还应进一步修正。

△PM=FL2（P1-FFPV）                 

令  P1-FFPV=△PS

则  △PM=FL2△PS                      

其中FF=0.96-0.28     

式中：FF称为临界压力比；PC为热力学临界压力（对于水PC=225个100KPa）.

FL值一般应由阀门厂通过试验获得，表2-1给出了常用阀门FL的参考值。

调节阀的KV值计算可分为以下两种情况。

用式2-3虽可预测阻塞流的发生，但此时阀内已发生了严重的汽蚀（闪蒸）从图2-1中可看出流体从a点开始产生汽泡，对于不允许发生汽蚀的场合，引入一个新的阀门特性数据，初始汽蚀系数KC，KC一般通过试验获得，表2-1中列出了常用阀门KC的参考值。在汽蚀开始发生时阀端压差称为汽蚀初始压差，以△PC表示。

 表2-1                 调节阀特征数据（全开状态）

除上述方法外，还有一种考虑阀门内部汽化的修正方法，即所谓内蒸修正，它是由山武霍尼韦尔公司（吴忠仪表厂）的计算资料中给出的，具体方法如下。

首先求出调节阀的内蒸临界压差△PL，当△PL>△P时，直接用△P计算KV值，当△PL<△P时，用△PL代替△P计算KV值，其中△P计算方法如下：

△T<2.8℃时

△PL=0.06 X P1                                                  
  △T>2.8℃时

△P=0.9(P1-PV)                       

式中，△T—在进口绝对压力P1下的液体饱和温度与进口温度之差(℃）

△PL—临界压差   （100KPa）

PV—在进口温度下液体的绝对饱和压力（100KPa绝对）

以上两种方法中前者考虑阀结构的影响，用造成汽化的决定性因素 — 阀门缩脉压力PVC来预计汽化的发生，比较接近实际情况。后者，没有抓住汽化发生的决定性条件，而仅考虑介质温度对汽化程度的影响。不能反映不同结构阀门之间，由于内部流动形式不同而产生的差别。对于缩脉压力与出口压力相差较大的高压力恢复阀，后者的偏差将更大。但又于用这一方法计算不需阀门特性数据FL，在没有掌握FL时用此方法也可在一定程度上使计算结果具有准确性。