以偏心旋轉(zhuǎn)閥（凸輪撓曲閥)為例談?wù)務(wù){(diào)節(jié)閥開度驗算計算方法的確定

廣華

一、概述：

針對特定工況選擇合適的閥門，在流體控制領(lǐng)域中是至關(guān)重要的。而流量系數(shù)的計算與開度的驗算等是正確選擇合適閥門的第一步，要保證閥門計算的正確性，正確的選擇計算參數(shù)是必不可少的。在實際工程應(yīng)用中，有一些閥門企業(yè)調(diào)節(jié)閥選型時調(diào)節(jié)閥開度的驗算公式選擇存在著誤區(qū)，尤其對偏心旋轉(zhuǎn)閥的開度驗算，本文著重介紹和說明偏心旋轉(zhuǎn)閥計算過程中等分比流量特性開度驗算公式的確定，以達到閥門正確選型的目的。

二、調(diào)節(jié)閥開度驗算

在對調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)計算完成后，需對閥門的開度進行驗算。閥門的開度不僅與調(diào)節(jié)閥的理想流量特性（固有流量特性）有關(guān)，而且還與工作流量特性有關(guān)。一般要求閥門的最大開度在90%左右，不能太小，否則會使可調(diào)比縮小，閥門口徑偏大，影響調(diào)節(jié)性能和不經(jīng)濟。最小開度不小于10%，否則流體對閥芯、閥座的沖蝕較嚴重，容易損壞閥芯而使特性變壞，甚至調(diào)節(jié)失靈。下面首先來介紹有關(guān)調(diào)節(jié)閥開度驗算的幾個術(shù)語：

流量特性：調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度之間的關(guān)系。

                                             

理想流量特性：調(diào)節(jié)閥在壓差一定的情況下得到的流量特性稱為理想流量特性，又稱為固有流量特性。

工作流量特性：在調(diào)節(jié)閥壓差是變化的情況下，調(diào)節(jié)閥的相對開度與相對流量之間的關(guān)系稱為工作流量特性。

相對開度：驗算閥門開度時，流量特性必須要考慮到閥門的理想流量特性（固有流量特性）和工作流量特性。應(yīng)按不同的流量特性進行驗算，因為，不同的流量特性其相對開度和相對流量的對應(yīng)關(guān)系是不一樣的。

對于在串聯(lián)管路工作條件下的調(diào)節(jié)閥，其開度驗算公式：

直線流量特性開度驗算：

由直線流量特性方程

由直線流量特性方程（式2），可得直線流量特性條件下開度的驗算公式，見式3

等百分比流量特性方程：

由等分比流量特性方程（式4），可得等分比流量特性條件下開度的驗算公式，見式5

在調(diào)節(jié)閥的實際選型計算中，其開度是按照調(diào)節(jié)閥的工作流量特性來驗算的。大多數(shù)閥門的理想流量特性與工作流量特性和調(diào)節(jié)閥特性是一致的，其驗算方法按理想流量特性的對應(yīng)公式進行驗算。但對于偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥、隔膜閥等閥門的驗算時，其理想流量特性與調(diào)節(jié)閥特性會出現(xiàn)不一致的情況（要靠定位器凸輪板曲線等方法實現(xiàn)），如偏心旋轉(zhuǎn)閥的理想流量特性為直線流量特性，調(diào)節(jié)閥特性有相當多的應(yīng)用場合要求為等百分比特性。在實際工作及工程項目中經(jīng)常會出現(xiàn)閥門開度驗算概念混淆情形，造成調(diào)節(jié)閥品質(zhì)下降和影響工程正常運行的后果。

三、調(diào)節(jié)閥特性

前面已介紹了調(diào)節(jié)閥的流量特性，下面來介紹調(diào)節(jié)閥特性：

調(diào)節(jié)閥特性：調(diào)節(jié)閥的特性是指被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量與控制閥門的定位器相對壓力信號（或電信號）之間的關(guān)系。

其任意一點的調(diào)節(jié)閥特性數(shù)學(xué)式可表達式為：

式中：為調(diào)節(jié)閥特性，相對開度（相對行程）與相對壓力信號（或電信號）之比，稱為調(diào)節(jié)閥位移特性。

為調(diào)節(jié)閥流量特性。

從上可知，調(diào)節(jié)閥的流量特性是不變的，要改變調(diào)節(jié)閥特性，就只有改變調(diào)節(jié)閥的位移特性。

例如：偏心旋轉(zhuǎn)閥的理想流量特性為線性，我們來分析以下其位移特性與理想流量特性一致及不一致的情況：

1、偏心旋轉(zhuǎn)閥定位器信號與行程一一對應(yīng)成線性關(guān)系，即位移特性與理想流量特性一致，見表1及圖1：

表1.

由表1及圖1可知，當調(diào)節(jié)閥的相對開度與調(diào)節(jié)閥的相對壓力信號（或電信號）相等時，即調(diào)節(jié)閥位移特性為1時，調(diào)節(jié)閥特性就等于調(diào)節(jié)閥的流量特性，也就是說，調(diào)節(jié)閥流量特性為線性，其調(diào)節(jié)閥特性亦為線性。

2、偏心旋轉(zhuǎn)閥定位器信號與行程一一對應(yīng)成等百分比關(guān)系，即位移特性與理想流量特性不一致，見表2及圖2：

表2.

由表2及圖2可知，當調(diào)節(jié)閥的相對開度與調(diào)節(jié)閥的相對壓力信號（或電信號）不相等時，調(diào)節(jié)閥特性為調(diào)節(jié)閥的改良流量特性；對于表2偏心旋轉(zhuǎn)閥數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)閥特性為等百分比特性。

四、結(jié)論

從式3和式5可以得出，調(diào)節(jié)閥開度驗算，是由其理想流量特性導(dǎo)出的計算公式，只是在實際調(diào)節(jié)閥計算選型時，開度驗算需按調(diào)節(jié)閥的工作流量特性進行驗算。從式6和式7可以得出，調(diào)節(jié)閥特性是調(diào)節(jié)閥位移特性與流量特性的乘積。即在實際工程應(yīng)用中，要求的調(diào)節(jié)閥流量特性，往往為調(diào)節(jié)閥特性。

當調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)一定時，根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量特性的定義----調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度之間的關(guān)系。其理想流量特性是不變的。

因此，在進行調(diào)節(jié)閥選型計算時，調(diào)節(jié)閥的開度驗算，應(yīng)按其理想流量特性導(dǎo)出的對應(yīng)的開度公式去驗算。對于偏心旋轉(zhuǎn)閥，由于其理想流量特性為線性，無論其調(diào)節(jié)閥特性是線性還是等百分比，其開度驗算均應(yīng)按照線性流量特性導(dǎo)出的對應(yīng)的開度公式去驗算。

五、結(jié)束語

根據(jù)不同的工況條件，選擇合適的計算方法，提高調(diào)節(jié)閥選型計算的正確性，是正確選擇閥門和用好閥門的基礎(chǔ)，從而使裝置準確、安全、高效的運行。