《調節閥知識大全》來自日本橫河電機,內容涉及調節閥執行機構、閥體、執行機構輔助設備、調節閥動作、調節閥流量特定、調節閥流量系數計算等方面知識,對大家全面了解調節閥大有幫助。
在過程控制領域,通常會使用調節閥作為流量、壓力、溫度和液位等過程量的操作設備。由執行機構和閥體兩部分構成,與各種輔助設備(如定位器、電磁閥、升壓器、速度控制器、鎖閉閥等)組合使用可以實現多種功能。
執行機構
根據操作信號以及驅動源消失時的動作方向和流量特性,執行機構和閥體可以有多種不同的結構,此處僅對其中具有代表性的結構進行說明。
調節閥執行機構有氣動式、電動式及電液聯動式,氣動式裝置又分為隔膜式及氣缸式。根據操作信號和驅動源消失時的動作不同,執行機構有正向型、逆向型、無定向型和保持型。正向型在操作信號和驅動源消失時閥門軸會上升,而逆向型則會下降。


執行機構結構原理示意圖
閥體
閥體種類多于驅動裝置種類,根據閥門類型、口徑大小和流體條件進行選擇。有角形閥、三通閥、隔膜閥、閘閥、蝶閥、球閥、偏心旋轉閥等。
球形閥是見的類型。將氣壓控制信號傳輸給執行機構,即氣缸式或隔膜式氣動執行機構,使閥桿上下動作。

如下圖所示,閥桿上下動作,可以改變閥塞與閥座之間的空間,從而改變流量。 
閥的類型與特點








調節閥的流量特性
調節閥流量特性主要有直線、等百分比、快開和拋物線四種流量特性。本站《》文章中有詳細介紹,在此不再敘述。
安裝在實際的控制過程中時,閥門差壓會隨流量的變化而變化。即小流量時配管部分的壓力損失較小,閥門差壓會變大,而流量大時閥門差壓變小。這種有別于固有特性的閥門特性稱為有效的流量特性。
快速啟動特性的內閥為盤狀,主要用于開啟/關閉動作。
調節閥閥芯曲面形狀
閥門的流量控制特性由閥門的流量特性和工藝配管、泵等的組合情況決定,根據各控制對象和系統中閥門壓損所占比率在下表中進行選擇。
由于配管的壓力損失是與流量的平方成比例增加,如果閥門本體的特性呈簡單線性變化,流量小時閥門差壓增大,稍微開啟閥門流量就會很大,流量大時閥門壓差減小,流量不能與閥門的開度成正比。為此,加入配管和泵的特性,實現與流量大小無關,僅與閥門開度成比例變化的流量控制是設計等百分比特性的目的所在。
配管系統和壓力損失
調節閥的動作
根據驅動裝置與閥體的組合可選擇調節閥動作。

驅動裝置與閥體的組合以及閥動作(單座閥的示例)
閥動作包括正動作、逆動作、保持型動作3種方式。隔膜式和氣缸式等氣動式驅動的正動作方式是通過氣壓信號的增加使閥門關閉的方法,又稱為“AIR TO CLOSE”。逆動作方式是通過氣壓信號增加使閥門開啟的方法,又稱為“AIR TO OPEN”或“AIRLESS TO CLOSE”。電操作信號可通過定位器轉換為氣壓信號。操作信號中止或空氣源中斷及停電時,請考慮程序的安全性、合理性選擇閥門關閉或開啟。
例如,在水與酸混合的程序中通過閥控制酸量時,若在電信號線斷線或空氣信號配管泄漏、空氣源中斷以及停電時,關閉酸控制閥是安全及合理的做法,應采用逆動作閥。
調節閥口徑選擇
閥門口徑選擇是根據流體的特性及使用條件,通過計算選出最合適的口徑,計算出必須的流量的容量系數Cv值,對照需要的閥門口徑與閥門容量系數Cv值進行選擇。
1、Cv值的定義
閥門差壓為1psi(0.07kg/cm2=7kPa),常溫水以每分鐘1加侖(3.785升)的速度流動時,將流量容量系數Cv的值定義為1。
2、Cv值的計算
①液體Cv值的計算
②氣體Cv值的計算
③蒸汽Cv值的計算

3、SI單位系中的定徑方式
定義Av值、Cv值。但是,目前使用比較廣泛的是Cv值。
4、閥門Cv值的計算方法
Cv值分為要求Cv和閥Cv兩種。要求Cv根據閥門差壓和流體條件進行計算。閥Cv是指閥門流通能力,是由閥門的形狀與口徑決定的。選擇閥口徑,要選擇閥Cv比要求Cv略大的閥門。對于Cv無須進行精確的計算。
①Cv的計算
流體為液體時 
②閥門Cv值的簡單估算法
1英寸球形閥的Cv值約為10。Cv值隨閥門口徑倍數的平方上下變動,所以2英寸的Cv值約為40。
③計算示例
我們打開水龍頭洗手時的流量大約為5L/min(0.3m3/h),水壓為0.05MPa左右,開方后約為0.22,所以:
口徑為13mm的閥門的Cv值約為3,口徑為8mm的閥門的Cv值約為1,所以可以確保提供充足的水量。自來水管道通常使用13mm(1/2inch)管和8mm(1/3inch)管,可見,這是能夠取得平衡的合適口徑。