智能一體化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算與選型調(diào)節(jié)閥的計(jì)算與選型

在過(guò)程控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥接受控制信號(hào)，自動(dòng)控制閥門的開(kāi)度，調(diào)節(jié)流體的流量，從而達(dá)到控制介質(zhì)的流量、壓力、溫度、液位等。

在選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)參數(shù)（壓力、溫度）、流量、介質(zhì)特性和調(diào)節(jié)閥的作用，并了解調(diào)節(jié)閥的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，才能正確選擇調(diào)節(jié)閥。

調(diào)節(jié)閥的組成部分：調(diào)節(jié)閥主要由閥體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和附件三部分組成。

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度要求，尤其是在輸送易燃易爆的原油、成品油等介質(zhì)時(shí)，流量范圍的選型直接影響生產(chǎn)安全與效率。如果最大流量選小了，閥門易過(guò)載；最小流量選大了，又可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)精度下降。今天就來(lái)聊聊進(jìn)口石油電動(dòng)調(diào)節(jié)閥中，最大流量與最小流量的確定方法，幫你避坑！

一、最大流量：滿足系統(tǒng)峰值需求是核心

最大流量（Qmax）指系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下的最大負(fù)荷流量，比如煉油廠催化裂化裝置的原料油進(jìn)料高峰、長(zhǎng)輸管道的瞬時(shí)輸量峰值。確定時(shí)需考慮兩點(diǎn)：

1. 系統(tǒng)實(shí)際峰值流量：參考《石油化工裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（SH/T 3005-2019），一般取裝置最大設(shè)計(jì)流量的1.1~1.2倍。例如某1000萬(wàn)噸/年煉油廠，設(shè)計(jì)流量為500m³/h，最大流量應(yīng)按550~600m³/h核算。

2. 閥門全開(kāi)時(shí)的流量能力：通過(guò)流量系數(shù)Kv計(jì)算，公式為Kv=Q/(√(ΔP/ρ))，其中Q為流量（m³/h），ΔP為閥門前后壓差（Pa），ρ為介質(zhì)密度（kg/m³）。進(jìn)口調(diào)節(jié)閥的Kv值需滿足全開(kāi)時(shí)Qmax的需求，且Kv偏差不超過(guò)±5%。

二、最小流量：防止氣蝕與保證調(diào)節(jié)精度

最小流量（Qmin）是閥門能穩(wěn)定調(diào)節(jié)的流量，選小了會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)流速過(guò)高引發(fā)氣蝕，損壞閥芯；選大了則調(diào)節(jié)精度不足。關(guān)鍵要關(guān)注三個(gè)指標(biāo)：

1. 最小開(kāi)度限制：大多數(shù)調(diào)節(jié)閥最小開(kāi)度應(yīng)不小于10%~15%，若Qmin對(duì)應(yīng)開(kāi)度＜10%，易出現(xiàn)“卡澀”或調(diào)節(jié)死區(qū)。例如DN200的閥門，全開(kāi)流量為800m³/h，最小穩(wěn)定流量需≥80m³/h（即10%開(kāi)度）。

2. 氣蝕允許流量：根據(jù)《石油化工自動(dòng)化儀表選型手冊(cè)》，介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，當(dāng)閥門入口壓力P1與出口壓力P2的比值P1/P2＜0.9（液體）或蒸汽壓時(shí)，易產(chǎn)生氣蝕。最小流量需滿足“氣蝕安全比”，即Qmin=Kv×√(ρ/ΔP氣蝕)，確保流速＜15m/s（避免氣蝕）。

3. 調(diào)節(jié)穩(wěn)定性：Qmin還需覆蓋“小流量工況”下的調(diào)節(jié)需求，比如管道吹掃、設(shè)備啟停階段，流量波動(dòng)可能至設(shè)計(jì)值的20%，此時(shí)需確保調(diào)節(jié)閥仍能輸出穩(wěn)定信號(hào)（如4~20mA電流調(diào)節(jié)）。

三、流量范圍平衡：兩者比值決定調(diào)節(jié)

最大流量與最小流量的比值（Qmax/Qmin）是選型關(guān)鍵，行業(yè)內(nèi)通常要求＞10:1，否則調(diào)節(jié)特性變差。例如某項(xiàng)目Qmax=600m³/h，Qmin=50m³/h，比值12:1，滿足“10:1”的推薦標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)精度可控制在±1%以內(nèi)。

此外，還需結(jié)合介質(zhì)特性修正：石油中含蠟質(zhì)、雜質(zhì)時(shí)，粘度增加會(huì)導(dǎo)致Kv值下降，需在計(jì)算時(shí)乘以粘度修正系數(shù)（≥1.2）；高粘度介質(zhì)（如瀝青）則需單獨(dú)核算最小流量，避免堵塞閥門。

（案例參考：某煉廠曾因Qmax未考慮1.2倍安全系數(shù)，導(dǎo)致原油輸送高峰時(shí)閥門全開(kāi)仍超壓，泵出口壓力從1.5MPa升至2.1MPa，能耗增加20%；后調(diào)整Qmax至650m³/h，問(wèn)題解決。）

總結(jié)：進(jìn)口石油電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量范圍確定，需結(jié)合系統(tǒng)最大負(fù)荷、閥門特性、介質(zhì)參數(shù)綜合評(píng)估，既不能盲目取大導(dǎo)致浪費(fèi)，也不能因小失大影響安全。建議選型時(shí)參考《石油化工自動(dòng)化儀表選型規(guī)范》，并預(yù)留10%~15%的余量，確保調(diào)節(jié)閥在全工況下穩(wěn)定運(yùn)行。

1 、閥體組件：

閥體組件需具有以下要素：結(jié)構(gòu)型式、公稱通徑、公稱壓力、與管道連接型式、適用溫度范圍、閥體和內(nèi)件的材質(zhì)、閥座直徑或額定流通系數(shù)、流量特性、閥座泄漏等級(jí)等。

2 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常分為氣動(dòng)和電動(dòng)。

a 、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)又分薄膜式和氣缸活塞式。

氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直接與閥桿連接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣源壓力一般為0.14～0.4MPa。

氣缸活塞式分為橫式和豎式兩種，每種又分有彈簧式（單作用）和無(wú)彈簧式（雙作用）兩種；該執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用于角行程輸出推力大，定位精度要求高的場(chǎng)合。氣源壓力最高達(dá)0.7MPa。

b 、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為直行程和角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

它們需具有以下要素：根據(jù)允許壓差所需的推力而確定的某一型號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的號(hào)數(shù)以及彈簧范圍和供氣壓力、行程、依據(jù)閥在失氣時(shí)的位置而確定的作用形式。

3 、調(diào)節(jié)閥附件

調(diào)節(jié)閥附件主要有閥門定位器、空氣過(guò)濾減壓器、位置信號(hào)發(fā)生器（閥位傳送器、行程開(kāi)關(guān)）、手輪機(jī)構(gòu)、電磁換向氣閥、加速器以及氣源保護(hù)裝置，等等，視系統(tǒng)需要確定。

專業(yè)常用的調(diào)節(jié)閥：

根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。          

根據(jù)閥門結(jié)構(gòu)：直通雙座調(diào)節(jié)閥、直通單座調(diào)節(jié)閥、套筒型調(diào)節(jié)閥、角型調(diào)節(jié)閥、蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥、迷宮式調(diào)節(jié)閥、二位（on/off）調(diào)節(jié)閥、多級(jí)調(diào)節(jié)閥等。

調(diào)節(jié)閥的術(shù)語(yǔ)：

1 、行程：為改變流體的流量，閥內(nèi)組件從關(guān)閉位置標(biāo)起的線位移或角位移。

2 、額度行程：也稱額度開(kāi)度，規(guī)定全開(kāi)位置的行程。

3 、相對(duì)行程：也稱相對(duì)開(kāi)度，某給定開(kāi)度的行程與額度行程的比值。

4 、額度容量：在規(guī)定試驗(yàn)壓力條件下，試驗(yàn)流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥額度開(kāi)度時(shí)的流量。

5 、流量系數(shù)Kv或Cv：

Kv ，我國(guó)的流量系數(shù)。定義：在調(diào)節(jié)閥某給定行程，閥兩端壓差為100kPa，介質(zhì)密度１t/m ³ 時(shí)，流過(guò)調(diào)節(jié)閥的每小時(shí)立方米數(shù)。

Cv ，英制單位的流量系數(shù)。定義：在調(diào)節(jié)閥某給定行程，閥兩端壓差為1lb/in ² ，溫度為60華氏度（F）（15.6℃）的水，介質(zhì)密度8.334lb/USgal時(shí)，流過(guò)調(diào)節(jié)閥的每分鐘美加侖數(shù)。

Kv 與Cv的關(guān)系：Cv＝1.16Kv

6 、額度流量系數(shù)Kvmax或Cvmax：在全開(kāi)狀態(tài)時(shí)的流量系數(shù)。

7 、基本誤差：調(diào)節(jié)閥是實(shí)際上升、下降特性曲線與規(guī)定的特性曲線之間的最大偏差。用額度行程的百分比表示。

8 、回差：同一輸入信號(hào)上升和下降的兩相應(yīng)行程值間的最大差值。用額度行程的百分比表示。

9 、死區(qū)：輸入信號(hào)正、反方向的變化不致引起閥桿行程有任何可覺(jué)察變化的有限區(qū)間。用輸入信號(hào)量程的百分比表示。

10 、額度行程偏差：實(shí)際到達(dá)全開(kāi)位置上的行程與規(guī)定全開(kāi)位置行程之間的偏差。用額度行程的百分比表示。

11 、泄漏量：在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉位置時(shí)的流量。

美國(guó)ANSI B16.104調(diào)節(jié)閥的閥座泄漏量標(biāo)準(zhǔn)

調(diào)節(jié)閥招標(biāo)書(shū)一般要求：

閥門具有密封好，泄漏小及閥桿不平衡力小等特點(diǎn)。常閉調(diào)節(jié)閥泄漏等級(jí)不小于ANSI B16.104—Ⅴ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，常開(kāi)調(diào)節(jié)閥泄漏等級(jí)不小于ANSI B16.104—Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

12 、正作用式：當(dāng)信號(hào)壓力增大時(shí)，推桿向下動(dòng)作。

13 、反作用式：當(dāng)信號(hào)壓力增大時(shí)，推桿向上動(dòng)作。

14 、流開(kāi)流向：也稱為流開(kāi)式，流體流動(dòng)促使閥芯打開(kāi)。

15 、流閉流向：也稱為流關(guān)式，流體流動(dòng)促使閥芯關(guān)閉。

16 、壓降分配比S：調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)閥前后壓差之比。

S ＝△P全開(kāi)/△P總

全開(kāi)時(shí)通過(guò)的流量最大，閥前后壓差最小。

S ＝△P全開(kāi)/△P總＝ △Pmin/△P總

S 值越小，實(shí)際可調(diào)比RT也越小。為了保證調(diào)節(jié)閥有一定鍛可調(diào)比，調(diào)節(jié)閥超壓差應(yīng)在管路系統(tǒng)中占有一定比例，S宜在0.3～0.6之間。

17 、可調(diào)比R0：調(diào)節(jié)閥能夠控制的最大流量Qmax與最小流量Qmin之比。

R0 ＝ Qmax/Qmin

18 、固有可調(diào)比R：在調(diào)節(jié)閥前后壓差為定值的條件下的可調(diào)比。它是反映調(diào)節(jié)閥特性的一個(gè)重要參數(shù)，也是調(diào)節(jié)閥選擇是否合理的指標(biāo)之一。R實(shí)質(zhì)上反映調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能力的大小。從控制的角度看，R越大越好，但受閥芯結(jié)構(gòu)好加工工藝的限制，最小流量系數(shù)不能太小，一般調(diào)節(jié)閥的R為30。

R ＝ Kvmax/Kvmin＝Cvmax/Cvmin 。

19 、實(shí)際可調(diào)比RT：實(shí)際使用中，當(dāng)調(diào)節(jié)閥上壓差隨串聯(lián)管道阻力改變時(shí)，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)的可調(diào)比為實(shí)際可調(diào)比。

20 、液體阻塞流壓差△Ps：當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端的壓差△P增大時(shí)，流量Q也增加，當(dāng)壓差△P增大到一定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥縮口處的壓力Pvc下降到流體飽和壓力Pv以下，一部分流體汽化，閥門流量不再隨壓差增加而增加，形成阻塞流工況。此時(shí)，調(diào)節(jié)閥兩端的壓差為阻塞流壓差△Ps。

21 、液體壓力恢復(fù)系數(shù)FL：在阻塞流條件下，實(shí)際最大流量與理論的非阻塞流的流量之比。

22 、流量特性：介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系。

23 、固有流量特性：假定閥門前后壓差為定值，得出的介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與相對(duì)行程之間定關(guān)系。

我們調(diào)節(jié)閥招標(biāo)書(shū)上的流量特性的快開(kāi)、直線、等百分比和拋物線均指的是固有流量特性。

24 、工作流量特性：在實(shí)際運(yùn)行中，調(diào)節(jié)閥前后壓差是隨流量變化的，這時(shí)相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系稱為工作流量特性。

智能一體化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算與選型調(diào)節(jié)閥的選擇原則：

1 、液體介質(zhì)調(diào)節(jié)閥空化現(xiàn)象的判斷與防護(hù)

a 、什么是空化現(xiàn)象？

b 、空化現(xiàn)象的危害。閃蒸與汽蝕

c 、當(dāng)閥兩端壓差△P大于最大允許壓差△Pc時(shí)，就會(huì)發(fā)生閃蒸和汽蝕，即△P＞△Pc。

△Pc=Kc （P1－Pv）

式中，△Pc——初始閃蒸壓差

P1—— 調(diào)閥入口壓力

Pv—— 調(diào)閥入口液體飽和蒸汽壓力

Kc—— 初始閃蒸系數(shù)（閥門廠通過(guò)試驗(yàn)獲得）

d 、阻塞流壓差△Ps

△Ps＝FL ² （P1－F _F Pv）

F _F 值在閥全開(kāi)時(shí)測(cè)得。與閥芯形狀、閥體結(jié)構(gòu)、閥內(nèi)液體流向有關(guān)。F _F 值越大的閥，允許承受的壓差越大，抗閃蒸、汽蝕能力也越強(qiáng)。

式中，F(xiàn)L……液體壓力恢復(fù)系數(shù)（閥門廠通過(guò)試驗(yàn)獲得）

F _F …… 臨界壓力比系數(shù)

Pc…… 熱力學(xué)臨界壓力（對(duì)于水Pc＝225bar）

▲當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差△P≥△Ps 時(shí)，且P2≤Pv，閃蒸現(xiàn)象加劇嚴(yán)重，但不產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。

▲當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差△P≥△Ps 時(shí)，且P2 ≥ Pv，產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。

e 、調(diào)節(jié)閥管路系統(tǒng)中防護(hù)閃蒸與汽蝕的方法

閃蒸工況閥門和汽蝕工況閥門的選型是有所區(qū)別的：

▲閃蒸工況閥門選型

△閃蒸生產(chǎn)的原因是P2＜Pv，P2是下游過(guò)程和管道的函數(shù)，Pv是流體和工作溫度的函數(shù)。因此，閃蒸的變量不是直接由閥門控制的，也就是說(shuō)對(duì)任何閥門都無(wú)法防止閃蒸，辦法是選擇采用合適的幾何形狀和材料的閥門來(lái)避免或盡量減小破壞。例如，選擇大口徑閥門，降低沖刷性流體的速度；閥座、閥芯等表面盡可能硬化，提高抗沖刷能力；選擇流體方向盡可能改變少的閥門，使沖擊數(shù)量減到最小。

▲汽蝕工況閥門選型

△控制壓降來(lái)消除汽蝕從而防止破壞。采用多級(jí)降壓內(nèi)件，把通過(guò)閥門的壓降分成數(shù)個(gè)較小的壓降，每個(gè)較小的壓降都確保其縮徑處的壓力大于Pv。

▲汽蝕工況閥門選型

△改變調(diào)節(jié)閥布置位置，在閥前后實(shí)際壓差不變的情況下，以提高P1或P2。將閥門移至下游有較高靜壓頭的位置。

△ 分配壓降。可用兩個(gè)調(diào)節(jié)閥串聯(lián)；也可以在調(diào)節(jié)閥后加一個(gè)或多個(gè)節(jié)流孔板來(lái)逐級(jí)減壓。該方法導(dǎo)致閥壓降分配比S降低，使得閥容量降低，流量調(diào)節(jié)范圍變窄及流量特性畸變。（這些方法一般用于系統(tǒng)改造中，新建工程建議少用）

采用調(diào)節(jié)閥后加節(jié)流孔板的具體方法：

?  計(jì)算調(diào)節(jié)閥阻塞流壓差△Ps，考慮20％的安全系數(shù)，那么調(diào)節(jié)閥兩端壓差△P _閥 = △Ps-△Ps×20％。

?  確定孔板級(jí)數(shù)。第n級(jí)孔板減壓為△P _閥 /2n。

?  計(jì)算各孔板第孔徑。

▲汽蝕工況閥門選型

△材料選擇。閥座、閥芯材料要求較閥體硬度更高、韌性更好的材料；閥桿一般選用不銹鋼。

2 、閥門材料

調(diào)節(jié)閥的材料主要指兩個(gè)方面：閥體和閥蓋的材料、閥內(nèi)件（閥座、閥芯、閥桿等）的材料。

a 、閥體的材料通常以流動(dòng)介質(zhì)的壓力、溫度、腐蝕性閥沖刷性為依據(jù)，一般應(yīng)等同或優(yōu)于接管材料。閥蓋的材料基本與閥體材料一致。

b 、閥內(nèi)組件主要起節(jié)流作用，其材料要求耐腐蝕，耐沖刷。

智能一體化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算與選型調(diào)節(jié)閥常用材料對(duì)照表見(jiàn)下與頁(yè)

智能一體化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算與選型調(diào)節(jié)閥常用材料對(duì)照表

3 、調(diào)節(jié)閥密封材料

4 、調(diào)節(jié)閥的流量特性

調(diào)節(jié)閥的流量特性有固有流量特性和工作流量特性。改變閥芯與閥座之間的節(jié)流面積，就可實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，但在節(jié)流面積改變的同時(shí)，還會(huì)引起閥前后壓差的變化，而壓差的變化會(huì)引起流量的變化，流量特性也會(huì)受到影響。為了便于分析，假定閥前后壓差為定值，就得出能固有流量特性。

典型的固有流量特性有快開(kāi)、直線、拋物線和等百分比四種。

下面就四種固有流量特性分別加以說(shuō)明：

a、 固有快開(kāi)流量特性

調(diào)節(jié)閥的行程最小時(shí)，流量變化最大，隨著行程定增大，流量變化逐級(jí)減小,流量很快接近最大值，當(dāng)接近全開(kāi)位置時(shí)，流量變化趨于零。

相對(duì)流量Q/Qmax與相對(duì)開(kāi)度L/Lmax當(dāng)函數(shù)關(guān)系見(jiàn)下式。

這種流量特性的調(diào)節(jié)閥主要用于二位式調(diào)節(jié)。

b 、固有直線流量特性：調(diào)節(jié)閥的單位行程變化所引起的流量變化相等，曲線的斜率是一個(gè)定值。在恒定的壓差下，閥門增益在所有流量處都相同。主要用于液位調(diào)節(jié)。

相對(duì)流量Q/Qmax與相對(duì)開(kāi)度L/Lmax當(dāng)函數(shù)關(guān)系見(jiàn)下式。

下列情況，一般選該特性：

▲壓差△P變化小，幾乎恒定；

▲整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失大部分分配在閥上；

▲外部干擾小，給定值變化小，可調(diào)范圍小的場(chǎng)合；

▲工藝流程的主要參數(shù)變化呈線性。

a、 固有拋物線流量特性

該特性介于直線和等百分比流量特性之間。這種閥用得比較少，不作具體介紹。

相對(duì)流量Q/Qmax與相對(duì)開(kāi)度L/Lmax當(dāng)函數(shù)關(guān)系見(jiàn)下式。

a、 固有等百分比流量特性

曲線斜率隨行程的增大而增大。在同樣的行程變化下，流量小時(shí)，流量變化小，流量大時(shí)，流量變化大。小開(kāi)度時(shí)，斜率小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；大開(kāi)度時(shí)，斜率大，調(diào)節(jié)靈敏有效。應(yīng)有范圍廣，電廠中大部分調(diào)節(jié)閥是該特性。

相對(duì)流量Q/Qmax與相對(duì)開(kāi)度L/Lmax當(dāng)函數(shù)關(guān)系見(jiàn)下式。

下列情況，一般選該特性：

▲要求的的可調(diào)比；

▲管道壓力損失大；

▲開(kāi)度變化大，閥上壓差變化相對(duì)較大。

實(shí)際上，在工藝管道系統(tǒng)中，除調(diào)節(jié)閥外，有其它設(shè)備及管道阻力，調(diào)節(jié)閥前后壓差是變化的。當(dāng)系統(tǒng)兩端總壓差一定時(shí)，隨著通過(guò)管道流量的增大，管道的阻力損失也增大，使調(diào)節(jié)閥上壓差減小，引起流量特性變化，理想流量特性變成實(shí)際工作流量特性。

對(duì)于理想的流量特性的等百分比等調(diào)節(jié)閥，在不同等S值下，工作流量特性如圖，從圖中可看出：

▲S＝1時(shí)，即管道阻力損失為零，系統(tǒng)等總壓差全部落在調(diào)節(jié)閥上，工作特性與理想特性一致。

▲ 隨著S減小，即管道阻力損失增加，使系統(tǒng)的總壓降落在管道上的壓降增加，調(diào)節(jié)閥全開(kāi)的流量減小，可調(diào)比縮小。

▲ 隨著S減小，流量特性曲線發(fā)生畸變，理想等百分比趨于直線特性。造成小開(kāi)度時(shí)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，大開(kāi)度時(shí)調(diào)節(jié)遲鈍，嚴(yán)重影響自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)大調(diào)節(jié)質(zhì)量。因此，在實(shí)際使用中，一般希望S不低于0.3。

工作流量特性可參照下表選用：

如果存在幾個(gè)干擾，則根據(jù)經(jīng)常起作用等主要干擾選擇。

根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)選擇工作流量特性后，再結(jié)合系統(tǒng)等工藝情況選擇相應(yīng)的固有流量特性。

固有流量特性選擇表

5、調(diào)節(jié)閥前后參數(shù)的確定

a 、壓差△P的確定

計(jì)算壓差時(shí)，從兩個(gè)方面考慮：一方面，要使調(diào)節(jié)準(zhǔn)確，閥兩端必須有一定的壓差，為了使流量特性不發(fā)生畸變，應(yīng)使閥上的壓差占整個(gè)系統(tǒng)中總阻力損失比值越大越好；另一方面，從經(jīng)濟(jì)性考慮，閥大壓差盡可能小，可以選擇較小揚(yáng)程大泵，以減少動(dòng)能損失。這兩方面應(yīng)綜合考慮。

智能一體化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算與選型計(jì)算壓差的步驟：

▲選擇調(diào)節(jié)閥前后的兩個(gè)壓力基本穩(wěn)定的裝置或設(shè)備作為系統(tǒng)計(jì)算范圍。

▲按照最大工況流量，計(jì)算系統(tǒng)中除調(diào)節(jié)閥外的各局部阻力而引起壓力損失的總和∑△P _f （即管道、彎頭、三通、節(jié)流裝置、熱交換器、閥門等壓損之和），但不含設(shè)備間但位差含靜壓差。

 ∑△P _f ＝△P _f 1+△P _f 2+……+△P _f n，∑△P _f ＝ζtγ（V ² /2g）

計(jì)算壓差的步驟：

▲若管路系統(tǒng)中介質(zhì)的動(dòng)力源由調(diào)節(jié)閥兩端壓差確定后再確定，則按系統(tǒng)具體情況和調(diào)節(jié)要求選定S值，范圍0.3～0.6。

對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備中背壓有波動(dòng)的場(chǎng)合，考慮背壓波動(dòng)對(duì)閥壓差的影響，從而使S變化，此時(shí)，計(jì)算壓差時(shí)還應(yīng)增加系統(tǒng)背壓的5～10％。

計(jì)算壓差的步驟：

▲若管路系統(tǒng)中動(dòng)力源總揚(yáng)程已確定，則調(diào)節(jié)閥前后壓差為：△P=H－(P后－p前)－Σ△Pf－PH

計(jì)算管路中無(wú)動(dòng)力源時(shí)，系統(tǒng)的總壓差只與系統(tǒng)的起始?jí)毫蠼K點(diǎn)壓力有關(guān)：△P＝△P總－ Σ△Pf

若S＜0.3，則不滿足調(diào)節(jié)性能的要求，需從動(dòng)力源、管道布置作進(jìn)一步改進(jìn)，直到S≥0.3。

b 、計(jì)算流量Qmax的確定

Kv 或Cv值計(jì)算中所需的流量（后面將講到 Kv和Cv值計(jì)算）應(yīng)是系統(tǒng)工作的最大流量Qmax。如必須考慮流量裕度時(shí)，閥徑可選得稍大一點(diǎn)，但正常流量時(shí)開(kāi)度不小于40～60％；對(duì)分期建設(shè)對(duì)工程，不能以最終規(guī)模的流量作為計(jì)算流量。特別注意的是，定壓運(yùn)行的除氧器的壓力調(diào)節(jié)閥的最大流量，應(yīng)以半負(fù)荷左右切換點(diǎn)前點(diǎn)抽汽量為準(zhǔn)。

6 ．噪音的控制

除了可壓縮流體在一定條件下會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，不可壓縮流體在一定條件下也會(huì)產(chǎn)生較大噪音。

當(dāng)閥兩端壓差較大時(shí)（達(dá)到幾個(gè)MPa），就要進(jìn)行噪音的控制，并在招標(biāo)書(shū)應(yīng)明確要求。

▲ 采用降低流體動(dòng)力噪音的閥內(nèi)件；

▲ 對(duì)于高壓差比（△P/P1＞0.8）的應(yīng)用場(chǎng)合，利用串聯(lián)限流方法，在調(diào)節(jié)閥后加裝在線擴(kuò)散器或消聲器。Fisher采用此方法。

▲ 采用厚壁管。

智能一體化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算與選型

一、調(diào)節(jié)閥流量計(jì)算的核心原理

調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算基于流體力學(xué)中的伯努利方程和連續(xù)性方程，核心參數(shù)為流量系數(shù)（Cv或Kv）。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISA-75.01，液體介質(zhì)的流量計(jì)算公式為：

[ Q = C_v \sqrt{\frac{\Delta P}} ]

其中，( Q )為流量（加侖/分鐘），( \Delta P )為壓差（psi），( G )為液體比重（水=1）。對(duì)于氣體或蒸汽，需引入膨脹系數(shù)( Y )和壓縮因子( Z )，公式調(diào)整為：

[ Q = C_v \sqrt{\frac{\Delta P \times P_1}{G \times T \times Z}} ]

（( P_1 )為入口壓力，( T )為溫度）。

二、不同介質(zhì)的計(jì)算方法差異

1. 液體流量計(jì)算：需考慮黏度修正。例如，高黏度液體（如原油）需引入雷諾數(shù)修正系數(shù)，黏度超過(guò)50 cP時(shí)誤差可達(dá)15%（參考《控制閥手冊(cè)》第4版）。

2. 氣體流量計(jì)算：臨界流與非臨界流區(qū)分。當(dāng)壓差比( \Delta P/P_1 > 0.5 )時(shí)，需按臨界流公式計(jì)算，此時(shí)流量?jī)H與入口壓力相關(guān)。

3. 蒸汽流量計(jì)算：飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽公式不同。飽和蒸汽的密度需查焓熵表，而過(guò)熱蒸汽需額外引入溫度修正因子。

三、實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵參數(shù)選擇

• 流量系數(shù)Cv/Kv：1 Cv≈1.16 Kv（美標(biāo)與歐標(biāo)轉(zhuǎn)換）。例如，某DN50閥門在壓差2 bar時(shí)Cv=120，對(duì)應(yīng)流量為85 m³/h（水介質(zhì)）。

• 閥門特性曲線：線性、等百分比、快開(kāi)特性曲線會(huì)影響實(shí)際流量調(diào)節(jié)范圍。等百分比曲線適用于壓差變化大的場(chǎng)景，調(diào)節(jié)比可達(dá)50:1。

四、計(jì)算案例與驗(yàn)證

以某工廠蒸汽系統(tǒng)為例：

• 已知條件：蒸汽壓力( P_1=10 , \text )，溫度( 180^\circ \text )，需求流量( 2000 , \text )。

• 計(jì)算步驟：

1. 查表得蒸汽密度( \rho=5.15 , \text^3 )；

2. 假設(shè)選型Cv=45，反推壓差( \Delta P=1.2 , \text )；

3. 校核閥門開(kāi)度是否在30%-70%的理想調(diào)節(jié)區(qū)間。

五、常見(jiàn)誤區(qū)與優(yōu)化建議

• 忽略介質(zhì)相變：高溫高壓水可能閃蒸為蒸汽，導(dǎo)致計(jì)算偏差，需引入兩相流公式。

• 閥門安裝影響：直管段不足（如小于10倍管徑）會(huì)導(dǎo)致流量系數(shù)誤差達(dá)10%-20%（ASME B16.34建議）。

通過(guò)上述方法，用戶可結(jié)合工藝條件準(zhǔn)確計(jì)算調(diào)節(jié)閥流量，確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。

智能一體化電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量計(jì)算與選型調(diào)節(jié)閥的選型步驟：

1 、確定工況條件

a 、P1、△P、Q、T1，流體特性，允許噪音等；

b 、選擇閥體和閥內(nèi)件要求的合適的壓力等級(jí)。

2 、調(diào)節(jié)儀表?xiàng)l件：流量特性、作用形式、調(diào)節(jié)儀表輸出信號(hào)、位置反饋信號(hào)等。

3 、管道連接條件：公稱壓力、連接型式、管道尺寸、材質(zhì)等。

4 、計(jì)算初始Cv值：檢查汽蝕和噪音水平。

5 、選擇閥體、閥內(nèi)件尺寸。

a 、根據(jù)要求的Cv值，選擇閥體和閥內(nèi)件尺寸；

b 、注意行程、閥內(nèi)件組別和關(guān)閉等級(jí)。

6 、選擇閥體、閥內(nèi)件材料。

7 、選擇閥內(nèi)件類型。

a 、如果沒(méi)有噪音或汽蝕，選擇標(biāo)準(zhǔn)閥內(nèi)件；

b 、如果噪音很高，選擇降噪閥內(nèi)件；

c 、如果噪音很高，并有汽蝕，選擇特殊閥內(nèi)件。

8 、綜合工藝等條件確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式。

9 、確定調(diào)節(jié)閥附件。

10 、填寫(xiě)選型表或規(guī)格。

調(diào)節(jié)閥的選型計(jì)算：

1 、Kv、Cv的計(jì)算

根據(jù)伯努利方程可以得出：

則流量系數(shù)Kv：

同樣的方法，可以得出Cv＝1.16Kv

▲上面的計(jì)算式推導(dǎo)是有條件的：流體不可壓縮、流動(dòng)穩(wěn)定、紊流、不發(fā)生相變。

但實(shí)際應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上述范圍，下面就常見(jiàn)的工況給出不同的計(jì)算式。

a 、液體

一般的液體的Kv采用右式計(jì)算：

高粘度液體應(yīng)對(duì)右式進(jìn)行修正，這里不講。

b 、氣體

當(dāng)△P＜0.5F _L ² P1：

當(dāng)△P≥0.5F _L ² P1：

c 、飽和蒸汽

當(dāng)△P＜0.5F _L ² P1：

式中G——蒸汽流量（t/h）

當(dāng)△P≥0.5FL ² P1：

d 、過(guò)熱蒸汽

當(dāng)△P＜0.5F _L ² P1：

式中tsh——蒸汽過(guò)熱度（℃）

當(dāng)△P≥0.5F _L ² P1：

2 、額度流量系數(shù)的確定

根據(jù)計(jì)算得出的Kv和選定的調(diào)節(jié)閥型式在該閥型的流量系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列中，選擇適當(dāng)?shù)腒vmax，條件是：40%≤Kv/Kvmax≤85%

在選擇Kvmax時(shí)，應(yīng)盡量Kv/Kvmax≤85%

3 、可調(diào)比驗(yàn)算

Kvmax 選定后，需驗(yàn)算調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比RT，按下式計(jì)算：

RT≥3 即滿足要求。式中壓降分配比S見(jiàn)下式：

S≥0.3 時(shí)，可不進(jìn)行可調(diào)比驗(yàn)算。

4 、開(kāi)度驗(yàn)算

根據(jù)Kv、Kvmax和流量特性，驗(yàn)證調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。一般要求最大流量時(shí)閥開(kāi)度不超過(guò)90%。可按下式計(jì)算：

固有直線流量特性調(diào)節(jié)閥：

固有等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥：