三通控制閥的原理及設計應用探討

三通控制閥的原理及設計應用探討
摘 要： 通過對控制閥的原理、流量特性、結構類型的闡述，介紹了三通控制閥在藍星0kt/a有機硅單體工程項目中的應用。
1 控制閥的節流原理
  從流體力學的觀點看，控制閥是一個局部阻力可以變化的節流元件，對不可壓縮流體，由伯努利方程可以求得通過控制閥的流體流量（如式（1）。






    式中 qV———體積流量；

    p1———閥前壓力；

    p2———閥后壓力；

    A———節流面積；

    ξ———控制閥的阻力系數；

    ρ———流體的密度。

  由式（1）可見，當A一定，p1–p2不變時，qV僅隨控制閥阻力系數的變化而變化：若ξ減小，則qV增大；反之，若ξ增大，則qV減小。控制閥就是根據控制信號的大小和方向改變閥芯的行程來改變閥的阻力系數，以達到調節流體流量的目的。






    式中C———控制閥的流通能力。

  C的定義：溫度為5～40℃的水，當控制閥全開，閥兩端的壓差為0.1MPa，每小時流經控制閥的流量數（m3/h）。中國控制閥流量系數將由C系列變為KV系列。C和KV之間的關系為：KV=1.01C。

    2 控制閥的流量特性

    指介質流過控制閥的相對流量與控制閥的相對開度之間的關系，如式（2）所列。

    qV/qVmax=f（l/lmax）（2）

    式中qV/qVmax———相對流量，即控制閥某一開度下的流量與全開流量之比；

    l/lmax———相對開度，即控制閥某一開度下的行程與全開時行程之比。

  一般來說，改變控制閥的閥芯與閥座之間的節流面積便可調節流量，但實際上由于各種因素的影響，在節流面積變化的同時，還會發生閥門前后壓差的變化，而壓差的變化也會引起流量的變化。因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性。

    2.1 理想流量特性

  控制閥在前后壓差恒定的情況下得到的流量特性稱為理想流量特性（也叫固有流量特性）。理想流量特性取決于閥門本身（閥芯輪廓曲線、加工粗糙度等），廠家提供的樣本上就是這種特性。較為典型的理想流量特性有直線流量特性、等百分比（對數）流量特性、快開流量特性和拋物線流量特性。