ZAZS/ZAZSC電動(dòng)角形調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算    

在不同的自控系統(tǒng)中，流量、介質(zhì)、壓力、溫度等參數(shù)千差萬別，而調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)又是在100KPa壓差下,介質(zhì)為常溫水時(shí)測試的，怎樣結(jié)合實(shí)際工作情況決定閥的口徑呢？顯然，不能以實(shí)際流量與閥流量系數(shù)比較（因?yàn)閴翰睢⒔橘|(zhì)等條件不同），而必須進(jìn)行Kv值計(jì)算。把各種實(shí)際參數(shù)代入相應(yīng)的Kv值計(jì)算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作條件下所需要的流量轉(zhuǎn)化為該條件下所需要的Kv值，于是根據(jù)計(jì)算出的Kv值與閥具有的Kv值比較，從而決定閥的口徑，zui后還應(yīng)進(jìn)行有關(guān)驗(yàn)算，進(jìn)一步驗(yàn)證所選閥是否能滿足工作要求。  同類產(chǎn)品還有電子式直行程電動(dòng)角型調(diào)節(jié)閥。

  口徑計(jì)算步驟   

 從工藝提供有關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)到zui后口徑確定，一般需要以下幾個(gè)步驟：    

（1）計(jì)算流量的確定。根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)的狀況，決定計(jì)算的zui大工作流量Qmax和zui小工作流量Qmin。    

（2）計(jì)算壓差的決定。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)選定S值，然后決定計(jì)算壓差。    

（3）Kv值計(jì)算。根據(jù)已決定的計(jì)算流量、計(jì)算壓差及其它有關(guān)參數(shù)，求出zui大工作流量時(shí)的Kvmax。    

（4）初步?jīng)Q定調(diào)節(jié)閥口徑，根據(jù)已計(jì)算的Kvmax，在所選用的產(chǎn)品型式系列中，選取大于Kv-max并與其接近的一檔Kv值，得出口徑。    

（5）開度驗(yàn)算。    

（6）實(shí)際可調(diào)比驗(yàn)算。一般要求實(shí)際可調(diào)比應(yīng)大于10。  

  （7）壓差校核（僅從開度、可調(diào)比上驗(yàn)算還不行，這樣可能造成閥關(guān)不死，啟不動(dòng)，故我們增加此項(xiàng)）。    

（8）上述驗(yàn)算合格，所選閥口徑合格。若不合格，需重定口徑（及Kv值），或另選其它閥，再驗(yàn)算至合格。

ZAZS/ZAZSC電動(dòng)角形調(diào)節(jié)閥電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)    

由于老式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性差，因此選用較少，不得已只好采用“氣動(dòng)閥+電氣閥門定位器+氣源”的復(fù)雜組合方式，其目的就是繞開電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通過近二十年電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展，尤其是近十年電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的問世，它可靠性高、重量輕、外觀美，所以其應(yīng)用迅猛發(fā)展，大有取代“氣動(dòng)閥+電氣閥門定位器+氣源”之勢，我們不得不對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)另眼相看了。   調(diào)節(jié)閥選型計(jì)算：
       調(diào)節(jié)閥是自控系統(tǒng)中的執(zhí)行器，智能調(diào)節(jié)閥在化工行業(yè)的廣泛應(yīng)用，是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化程度的重要環(huán)節(jié)。調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用效果直接表現(xiàn)在系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)上。作為過程控制的終端元件，除調(diào)節(jié)閥自身品質(zhì)、用戶的正確安裝、使用和維護(hù)外，正確地計(jì)算相關(guān)參數(shù)值和恰當(dāng)?shù)倪x型十分關(guān)鍵。
       調(diào)節(jié)閥按其所用能源可分為氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)。調(diào)節(jié)閥包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩部分。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種。筆者主要介紹CV3000氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥的選型與相關(guān)參數(shù)的選擇和計(jì)算。調(diào)節(jié)閥的選型是一種很繁瑣的工作，它不僅在其自身的計(jì)算和選擇，更需要有多專業(yè)的協(xié)調(diào)和配合，還應(yīng)考慮安裝的規(guī)范等。下面臺(tái)臣閥門為大家詳細(xì)介紹一下調(diào)節(jié)閥選型原則。
調(diào)節(jié)閥選型原則：
【固有流量特性】化工行業(yè)過程控制中，要求調(diào)節(jié)閥有大的調(diào)節(jié)范圍，開度和閥的壓差變化也要相對(duì)較大，因此大部分調(diào)節(jié)閥均采用等百分比流量特性。
【調(diào)節(jié)閥材料選擇】閥體耐壓等級(jí)、使用溫度范圍、耐腐蝕性能和材料都不應(yīng)低于工藝連接管道材料的要求，一般選用鑄鋼和鑄不銹鋼材料閥體。如果介質(zhì)為水蒸氣、含水較多的濕氣體或易燃流體，則不宜采用鑄鋼閥體。到目前為止，zui耐腐蝕的材料為聚四氟乙烯，且襯聚四氟乙烯閥的成本相對(duì)特殊合金材料閥的價(jià)格優(yōu)勢明顯。因此，在耐腐蝕方面，應(yīng)*襯聚四氟乙烯的產(chǎn)品；但溫度大于180℃，PN大于1.6MPa時(shí)應(yīng)選用特殊合金材料，且應(yīng)包含接觸介質(zhì)的部分。
【型式、泄漏量、流向和填料材料】在化工生產(chǎn)過程控制中，工藝介質(zhì)的控制要求一般為泄漏量小、流量控制也小且并閥的前后壓差也要小，因此大部分采用單座閥；但在一些特殊工況或公用工程的控制中要求閥前后的壓差大且泄漏量要求不嚴(yán)時(shí)，則采用套筒閥；泄漏量高且溫度不高的采用軟閥座，反之采用金屬閥座；其他也會(huì)有些特殊的閥門，如切斷式O型球閥等，此處不再贅述。
重點(diǎn)討論化工行業(yè)中主要采用的單座閥。單座閥的流向一般采用流開型。單座閥填料一般采用V型聚四氟乙烯，高溫環(huán)境中采用柔性石墨。
【上閥蓋型式】結(jié)合工藝過程，介質(zhì)溫度低于－20℃的采用長頸型閥蓋，介質(zhì)溫度高于200℃的采用散熱型閥蓋，有毒有害且耐壓等級(jí)要求不高的采用波紋管密封型閥蓋，其他則采用普通型閥蓋。
CV3000調(diào)節(jié)閥分為常溫型、伸長型（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）和波紋管密封型，閥蓋型式的選擇與介質(zhì)溫度、特性相關(guān)，根據(jù)具體選型確定。
【口徑的確定原則】根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20507-2014，選擇閥尺寸的原則有：一是閥全開時(shí)，應(yīng)至少通過正常流量的1.25倍；二是閥的特性和經(jīng)濟(jì)性。一般情況下，希望在正常流量時(shí)閥的開度范圍：線性閥位70%，等百分比閥位80%。然后計(jì)算出流量系數(shù)C計(jì)值（C計(jì)值是基于正常流量Q和正常流量時(shí)閥上的壓差Δp計(jì)算所得），適當(dāng)放大后圓整為C選，zui后以C選與閥門的選型資料比較來確定閥的口徑。其中圓整放大系數(shù)m=C選/C計(jì)，線性閥的m值不小于1.63，等百分比閥的m值不小于1.97。
結(jié)合CV3000調(diào)節(jié)閥的選型材料，引入Cv值，Cv值是閥處于全開狀態(tài)，兩端壓差為0.07kgf/cm2的條件下，60℉（15.6℃）的清水每分鐘通過閥的美加侖數(shù)?，F(xiàn)給出化工行業(yè)常用的3種相態(tài)介質(zhì)的Cv值計(jì)算方法：
a.液相其中G為比重，水的比重為1；p1、p2為閥全開時(shí)進(jìn)、出口壓力，kPa；Q為zui大流量，m3/h。
b.氣相Cv值的計(jì)算，當(dāng)Δp＜p1/p2時(shí)Cv=；當(dāng)Δp≥p1/p2時(shí)。其中Q為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下zui大流量，Nm3/h；T為流體溫度，℃；Δp=p1－p2。水蒸氣Cv值的計(jì)算，當(dāng)Δp＜p1/2時(shí)當(dāng)Δp≥p1/2時(shí)Cv=WK/（0.1205p1）。其中W為zui大流量，kg/h；K=1+（0.0013×過熱溫度）。過熱溫度是進(jìn)口側(cè)壓力（p1）下飽和溫度（Ts）和介質(zhì)入口溫度（T1）之差；飽和蒸汽場合的過熱溫度為0。由于化工行業(yè)采用的水蒸氣基本為飽和蒸汽，則以K=1作為計(jì)算依據(jù)。
根據(jù)以上不同相態(tài)介質(zhì)Cv值的計(jì)算式可以計(jì)算出Cv值，再根據(jù)Cv進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比選擇，選出更適合的額定Cv值。雖然Cv值的計(jì)算結(jié)果是*的，但調(diào)節(jié)閥的類別選擇卻不是*的，因此在選擇過程中需要有一定的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的抉擇。
調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用形式：
      執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇重點(diǎn)要考慮閥全關(guān)的輸出推力滿足一定要求，控制閥關(guān)閉時(shí)應(yīng)有足夠的閥座密封壓力。結(jié)合CV3000調(diào)節(jié)閥選型，主要可以考慮閥座的允許壓差，即控制閥關(guān)閉時(shí)的密封壓力，但由于閥進(jìn)出口壓力條件不準(zhǔn)確，因此可以閥前zui大壓力的一定安全倍數(shù)下（一般1.5倍）的允許壓差來選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
      氣開和氣關(guān)主要是從工藝安全的角度進(jìn)行考慮的，在CV3000調(diào)節(jié)閥選型中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇已經(jīng)考慮了氣開和氣關(guān)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇還涉及彈簧范圍的選擇，確定工作彈簧范圍涉及計(jì)算輸出力去克服不平衡力。若有困難，應(yīng)將條件（主要是閥關(guān)時(shí)的壓差）告訴制造廠，協(xié)助計(jì)算并調(diào)好彈簧和工作范圍后再出廠。
調(diào)節(jié)閥附件選擇：上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。
      調(diào)節(jié)閥的附件有很多，常用的有保位閥、減壓閥、電氣閥門定位器及手輪等。減壓閥主要用于穩(wěn)定接入調(diào)節(jié)閥的氣源壓力，保證閥門的正常運(yùn)行；電氣閥門定位器能使調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，且重要場合需要定位器自帶閥位反饋；保位閥的應(yīng)用也主要是滿足工藝要求，保證閥門事故狀態(tài)處于原開度，維持工藝控制穩(wěn)定；手輪的選擇主要用于大口徑、貴金屬閥門及需要限制開度等的場合，但工藝安全聯(lián)鎖和危險(xiǎn)區(qū)域不應(yīng)設(shè)置。且氣源接口規(guī)格也應(yīng)進(jìn)行核實(shí)，為氣源管的選擇提供有效幫助。
調(diào)節(jié)閥選型實(shí)例：
      在化工公用工程中，水蒸氣的運(yùn)用頗為廣泛?，F(xiàn)以水蒸氣介質(zhì)為例進(jìn)行調(diào)節(jié)閥的選型說明。一個(gè)罐體設(shè)備夾套加熱控制閥的條件：介質(zhì)為飽和水蒸氣，操作溫度150℃，操作密度2.547kg/m3，動(dòng)力粘度0.014mPa·s，泄漏等級(jí)10-3；信號(hào)中斷時(shí)閥位有FC（初始為關(guān)閉），zui大、正常狀態(tài)；zui小流量為60、35、0kg/h，閥前全關(guān)/正常/全開壓力（表壓）為0.5/0.4/0.3MPa，閥后全關(guān)/正常/全開壓力（表壓）為0.4/0.3/0.2MPa，管道材料20#碳鋼，管道規(guī)格Φ32mm×3mm（DN25mm）。
結(jié)合以上選型原則和CV3000的選型資料，進(jìn)行相應(yīng)的Cv值計(jì)算和其他項(xiàng)的選擇。
       根據(jù)以上選型原則，需采用流量特性為等百分比、流向?yàn)榱鏖_型、閥體WCB（鑄鋼），閥內(nèi)件不銹鋼，閥上蓋型式常溫型，填料材料V型聚四氟乙烯的調(diào)節(jié)閥，由于泄漏量要求不高且溫度偏高則選擇金屬閥座（泄漏量可達(dá)10-4），再根據(jù)閥工作壓力選擇閥的公稱壓力為PN16，然后通過Cv值確定調(diào)節(jié)閥閥型式、口徑，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣開關(guān)的選擇。
Cv值的計(jì)算。因p1=0.5×100+98.067=598.067kPa，p2=0.4×100+98.067=498.067kPa，Δp=p1－p2=100kPa，p1/2=598.067/2=299.0335kPa，則Δp＜p1/2；因?yàn)槭秋柡驼羝溥^熱溫度為0，則K=1。
當(dāng)Δp＜p1/2時(shí)，p1+p2=1096.134kPa，Cv=，通過圓整放大系數(shù)m=C選/C計(jì)，從而按選型資料進(jìn)行圓整確定額定Cv值。
由于選用的是等百分比，則m應(yīng)不小于1.97，則圓整后的選型Cv=1.411×1.97≈2.78。其中W為zui大流量，kg/h，有65kg/h≥35×1.25=43.75kg/h，則選擇zui大流量65kg/h；R為可調(diào)比（一般可選擇50∶1）；98.067kPa為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的壓力值。
與臺(tái)臣公司生產(chǎn)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的選型樣本資料對(duì)比，確定額定Cv=4.0。再根據(jù)經(jīng)濟(jì)性考慮，應(yīng)選擇公稱通徑DN×閥座直徑dn=25×14。
調(diào)節(jié)閥參數(shù)的選擇：
      由于工藝要求信號(hào)中斷時(shí)閥位為關(guān)，則應(yīng)選擇氣開閥，再結(jié)合廠家的標(biāo)準(zhǔn)配置，選擇為小口徑單座閥HLS，執(zhí)行機(jī)構(gòu)HA2R，供氣壓力140kPa，彈簧壓力20～100kPa，對(duì)應(yīng)的允許壓差2MPa，已滿足閥前zui大壓力的一定倍數(shù)（此倍數(shù)可按現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定，一般按大于1.5倍選擇）。附件根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行相應(yīng)的選擇，可選性價(jià)比高的電氣閥門定位器及減壓閥等。綜上所述，zui后確定的調(diào)節(jié)閥：小口徑單座閥HLS-16K，Cv值為4.0，公稱通徑×閥座直徑=25×14，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為HA2R，供氣壓力140kPa，等百分比流量特性，泄漏量10-4，V型聚四氟乙烯，常溫型上閥蓋型式，金屬閥座，閥體/座/芯材料為WCB/不銹鋼/不銹鋼。附件根據(jù)工藝要求進(jìn)行合理的選擇，且氣源接口也應(yīng)進(jìn)行核實(shí)確定。

電動(dòng)角形調(diào)節(jié)閥DKZ直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)   

 它是七十年代設(shè)計(jì)的老產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)見圖4－11。它可配用DFD電動(dòng)操作器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)的無干擾切換、中途限位、遠(yuǎn)程控制等。DKZ執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為普通型和隔爆型兩種，其推力范圍是40～1600kgf，行程是10—100mm。   

主要存在的問題是：

①可靠性差；

②伺服放大器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)分開安裝，使用不方便；

③笨重，zui小規(guī)格DKZ－1100重達(dá)38kg，zui大規(guī)格DKZ—5600重量高達(dá)150kg；

④外形尺寸大，需占據(jù)較大的安裝空間。如此看來，DKZ的應(yīng)用將會(huì)越來越少。 

電動(dòng)角形調(diào)節(jié)閥DKJ角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)    

它與DKZ同屬七十年代設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其特點(diǎn)與DKZ*，只是輸出的是角行程，用于角行程類調(diào)節(jié)閥。其結(jié)構(gòu)見圖4－12。    它的缺點(diǎn)除與DKZ*外，另有兩個(gè)缺點(diǎn)：①無防爆結(jié)構(gòu)；②需另設(shè)置一個(gè)角鐵零件再與閥連接，這種連接方式笨重、落后又復(fù)雜。它同DKZ一樣屬淘汰品種。 
電動(dòng)角形調(diào)節(jié)閥S系列（SKZ、SKJ）電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)    

為解決上述DKZ、DKJ存在的問題，在80年代對(duì)它們進(jìn)行了改進(jìn)型設(shè)計(jì)，原DKZ改進(jìn)后為SKZ，原DKJ改進(jìn)后為SKJ。    改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)為：

①將DKZ頂置位閥改在了側(cè)面；使高度有所降低；

②頂置的手輪也改在側(cè)面了，降低了高度，方便了手動(dòng)操作；

③在可靠性方面作了一定的改進(jìn)；

④較DKZ、DKJ減輕30％（普通型）、防爆型減輕20％；

⑤角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)增加了直連式連接方式。    但仍存在的問題有：它仍然局限在老式的DKZ、DKJ的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，沒有得到根本性的突破，如可靠性問題、重量問題、外觀問題、伺放另外安裝問題等，較好地解決這些問  DKJ電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)題，還是下述的電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。