化工行业调节阀的应用

调节阀是通过改变节流方式来控制流量的，它既是一种有效的调节手段，同时又是一个会产生节流能耗的部件。随着装置高负荷运行，调节阀的腐蚀、冲刷、磨损、振动、内漏等问题不断发生，从而导致调节阀的使用寿命缩短、工作可靠性下降、进而引起工艺系统和装置的生产效率大幅度下降，严重时可以导致全线停车。这在视质量和效益为生命的企业管理中尤为重要和紧迫。因此，如何选择和安装好调节阀，使调节阀在一个高性能状态下运行将是一个很关键的问题。

在选择调节阀时，首先收集完整的工艺流体物理特性参数和调节阀的工作条件，主要包括流体成分、温度、密度、粘度、正常流量、最大流量、最小流量、最大流量和最小流量下的进出口压力、最大切断压差等。在确定调节阀的具体选择之前，还必须充分掌握和确定调节阀本身的结构、形式、材料等特点，技术需要关注流量特性、压降、闪蒸、气体腐蚀、噪声等问题。

一、流量特性的选择

调节阀的流量特性是指介质流过阀的相对流量与相对位移之间的关系。选择的一般原则是，调节阀的流量特性应与调节对象特性和调节器特性相反，使调节系统的综合特性接近线性。选择通常是在工艺系统的要求下进行的，但也考虑了许多实际情况，现在分别解释。

1.直线流量调节阀

线性流量特性是指调节阀的相对流量与相对位移之间的线性关系，即单位位移变化引起的流量变化是常数。线性流量特性阀的选择一般为：①差压变化小，几乎恒定；②工艺系统主要参数呈线性变化；③大部分系统压力损失分布在调节阀上(开度变化较小)；④外部干扰小，给定值变化小，可调范围要求小。

2.等百分比调节阀

等百分比流量特性也称为对数流量特性。是指单位相对位移变化引起的相对流量变化与相对流量成正比。也就是说，随着相对流量的增加，调节阀的放大系数发生了变化。等百分比特性阀的优先级为：①实际可调范围大；②开度变化，阀上差压变化较大；③管道系统压力损失大；④工艺系统负荷波动较大；⑤调节阀通常在小开度下运行。

除上述两种常见的流量特性外，还有其他流量特性的调节阀，如抛物线特性和快速打开特性。在密封结构中，如果流量特性精度要求较高，则可选择高精度流量特性的金属密封型，而软密封型精度较低。

考虑调节阀压降系统

调节阀作为过程控制系统中的终端部件，是最常用的执行器。根据过程控制系统的要求，调节阀应具有低能耗工作的工作特性，并能与系统完全匹配。但在使用调节阀时，这两个要求不能同时满足，甚至相互矛盾。为了获得相同的流量，选择一个小口径的调节阀，尽管其他阻力不变，但总阻力必须相对较大，形成一个大的系统总压降。如果物流的驱动力是由泵产生的，这意味着必须选择功率较大的泵和电机，这将不可避免地带来较大的能耗。

当管道系统中介质流量增加时，流体通过管道上各种安装部件产生的流体压降也会发生一系列动态变化。调节阀作为管道流体控制的主要部件引起的流体压降是一个非常重要和容易被忽视的因素。在分析与调节阀相关的系统问题时，不仅要考虑调节阀本身，还要考虑调节阀压降对系统动态平衡的影响。

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4.调节阀的闪蒸和气蚀

调节阀内流动的液体经常出现闪蒸和气蚀。它们的发生不仅会影响直径的选择和计算，还会导致严重的噪声、振动、材料损坏等。在这种情况下，调节阀的工作寿命将大大缩短，应特别注意选择和使用。

正常情况下，作为液体状态的介质，流入、流经和流出调节阀时保持液体。闪蒸作为液体状态的介质，流入调节阀时为液体。当流经调节阀中的缩流处时，流体压力低于气化压力，液体介质成为气体介质，其压力不会回复到气化压力以上。

闪蒸就像一种喷砂现象，它作用于阀体和管道的下游部分，对调节阀和管道的内表面造成严重的侵蚀，同时也降低了调节阀的循环能力。气蚀作为液体状态的介质，流入调节阀时为液体，流体压力低于气化压力，液体介质成为气体介质，然后其压力恢复到气化压力，最后在流出调节阀前变成液体。气蚀的存在可以根据一些现象进行初步判断。当气蚀开始时，它会发出嘶嘶声。当气蚀发展到完全稳定时，调节阀会发出嘎嘎声，就像流过调节阀时碎石发出的声音一样。气蚀对调节阀和内部部件的损害也很大，同时也降低了调节阀的循环效率，就像闪蒸一样。因此，必须采取有效措施防止或最大限度地减少闪蒸或气蚀的发生：（1）尽量将调节阀安装在系统的最低压力下游或出口板上部件（2），以有效地改变调节阀的上游或出口（2）。它可以改变调节阀调节阀中的流量变化，从而增加内部压力；（4）尽量选择硬调节阀。因为在气蚀发生时，对于这种调节阀，它具有一定的耐腐蚀性和耐磨性，可以在一定条件下存在气蚀，不会损坏调节阀的内部部件。相反，对于软材料的调节阀，由于其耐腐蚀性和耐磨性差，当气蚀发生时，调节阀的内部部件很快就会磨损，因此在气蚀条件下无法正常工作。

简而言之，目前还没有工程材料能够适应严重条件下的气蚀，只能综合分析客观情况，选择相对合理的解决方案。

5.调节阀的噪声分析

气蚀和噪声是控制高压差流体中调节阀的两大公害。调节阀上的噪声是石化生产中的主要污染源。在使用过程中，除了选择低噪声结构的调节阀外，改变阀的操作条件是消除或减少气蚀和噪声的基本方法。调节阀工作时，应注意其噪声状况。分析噪声生产机制可以更好地监控调节阀的工作状态，有效处理问题。以下是一个例子。

(1)机械振动——如果阀芯在套筒内水平移动，阀芯与套筒之间的间隙可以尽可能小，或者使用硬表面的套筒。

（2）固有频率振动，如阀芯或其他部件，具有固有振动频率，可通过特殊铸造或锻造处理改变阀芯的特性，必要时更换其他类型的阀芯。

（3）阀芯不稳定性——如果由阀芯振荡位移引起的流体压力波动引起的噪声，通常是由调节电路执行器等阻尼因素引起的，可以重新调节阻尼系数或在阀芯位移方向上添加减振设施。

(4)介质的机械流动性——当介质在管道或调节阀中流动时，也会发出噪音。这里不详细说明这种情况(气蚀也会产生噪音)。

二、结语

调节阀的选择和应用是一项专业、技术领域广泛的系统工作。我们不仅要充分了解其理论特点，还要结合实际使用经验进行综合分析和判断，科学结合理论和实践，做好这项工作。