【精选】小流量调节阀的小流量的CV值_实现调节阀的切断功能

发布时间 : 2019-05-27

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小流量调节阀所说的小流量是指Cv值为0.05或者更小。

在工业系统的许多应用中，对常压下的少量物料或极高压差下稍大的物料量都要求有精确的控制，这时计算的Cv值都是很小的，这可以用在产量极少的中间试验装置或用在把少量试剂添加到大量工艺流体的工业设备。

在考虑使用这些小流量调节阀时，选用的准则和那些常规调节阀大不相同，例如：和调节阀串接的摩擦损失很小，也没有不利的泵压头特性，不要求有真正的等百分比特性。主要的设计问题是认真研究实际需要的流量范围。CV值越小就越成为理论值。它们作为流通能力的指标是有用的，但精确性和重复性却值得怀疑，因为在许多情况下，由于通过节流部分的流体可能是层流，也可能是层流和紊流的混合，这种混合流动随阀门行程的变化或流动调节而改变。

从设计观点上看，需要流体节流的实际尺寸确实很小，但许多小流量的应用涉及到高压差并伴随磨损的问题，这个事实就带来更多的难题。

在标准阀的设计中，流通能力主要由阀座孔的直径来决定，当流体能力减少，实际的小直径达到1/16英寸，这样，孔的理论CV值近似于0.06或者接近于小流量范围的上限，主要用减少阀芯行程或者限制通道口开度的方法来使它更进一步减小。

对于少数严格的使用场合，可以利用锥形针或带铣槽的柱塞在孔中调节，孔径范围从1/8英寸到1/4英寸，这种类型的阀门行程约为1/2英寸，这种小流量阀内件在工厂应用时可安装在普通直通阀的阀体中，但可以显著减小阀体和执行机构两者的尺寸。这种调节阀重量轻、紧凑、很适用于实验装置的操作。

前面已经说过，当尺寸减小时，小流量调节阀内件的CV值的意义不大，幸而，在阀座孔得到很大的有效流量范围。除了阀行程可以调整之外，阀内件易于替换，而且，若用许多一样的阀门，维修几套阀内件的费用也不高，因为对一样的阀体，都是可以互换的。

用常规公式来计算所要求的CV值，然后为所用的特定阀门选用接近大尺寸的阀内件，例如实际操作时这些阀内件太小流量，小流量调节阀的小流量的CV值可以用简单地增加阀行程或者稍微修正阀芯的方法来提高流通能力。

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在使用时，调节阀往往会出现调节阀切断不好，泄漏大等故障。除因堵卡、允许压差过小而被顶开等原因造成的泄漏增加外，绝大部分都是由于调节阀的结构缺陷和选型不当造成的。而现代工业对调节阀的要求越来越高，在要求较高的应用场合都会对调节阀提出切断要求，因此切断功能是调节阀的一个重要的使用功能和内在质量指标（对切断等级的划分及标准见相关资料）。因此要格外注意。

一、结构型式的选择

双密封类调节阀（如双座阀、双密封套筒阀等）主要的缺点之一就是泄漏大。但上世纪80年代以前，盛行套筒阀，然而套筒阀有许多不足：零件多、可靠性差、备件难、维护难、切断效果不理想等等。实际上，这是设计思路陷入了误区，与其在阀体的“心脏”内作如此复杂的改动，倒不如通过外部调整来实现。因此，应选择单密封类调节阀。这样，密封问题、可靠性问题、维修和备件问题均被一一解决了。此时，解决矛盾的重点转化为介质对阀的不平衡力增大的问题，解决它仅需配强力活塞执行机构、加粗阀杆即可。这种通过外部来解决的办法显然比通过内部的复杂改进要容易得多，与其说这是办法问题，还不如说这是思路问题。到九十年代时，人们开始寻找结构更简单、密封更可靠的切断阀。这时，发现角行程阀比直行程阀（单座阀、套筒阀、闸阀）更具有优越性，于是产生了三偏心切断蝶阀、全功能切断阀、硬密封切断球阀。

二、密封面的选择

（1）面对面密封：

常见的柱塞阀芯，其密封面为60℃的小锥面，阀座也是60℃的小锥面，此小锥面的宽度通常在0.5mm～2mm之间，要密封好就必须保证两个锥面良好接触。但事实上，它始终受到加工误差的影响(如同心度、不圆度、倾斜度等)，其密封效果不十分理想。这类阀的泄漏率通常为 10－4，经过精密的研磨可达10－6，只能达到较好的密封等级。

（2）球面密封：

利用阀芯的球面转动与固定的阀座小锥面相切，它们之间为线接触调节，实现调节阀的切断功能这就比上述面对面密封的效果好。华林公司推出的全功能超轻型阀、球面密封蝶阀等就是采用这一思路来制作的，其泄漏率可达10－6～10－8，高性能的三偏心蝶阀可高达10－8，以至零泄漏。

三、密封材料的选择

（1）软密封

除耐腐蚀的衬里阀门外，一般的软密封阀指阀芯或阀座两者之一采用非金属材料（主要为聚四氟乙烯，还有橡胶等）的密封形式的阀。

（2）硬密封

硬密封再堆焊耐磨合金等是切断阀的佳选择。

（1）软密封，切断效果好，但不适宜用于含颗粒介质，一旦划伤，泄漏会急剧增加。因此，条件允许时尽量选用硬密封。全功能超轻型阀硬密封可达10－7～10－8，三偏心蝶阀可达零泄漏。

（2）对密封耐磨性的考虑：除选硬密封外，对泄漏要求10－6以上的切断型调节阀，应该(或者说必须)堆焊耐磨合金以提高密封的耐磨性、耐冲蚀、耐划伤的能力，提高阀的寿命。

（3）对高温介质的切断调节阀在室温下组装的，在高温下工作，温度变化几百度。热膨胀会改变装配时建立的密封比压。过紧，密封面会卡住，运动时会严重擦伤，拉伤；过松，密封压不够，两种情况泄漏都会急剧增加。解决的好办法是用弹性阀座来吸收这一变化造成的差异。通常有三种弹性方案：①弹簧式；②薄片式柔性金属环；③刚柔相济的弹性阀座。后者好，即有柔性克服热膨胀，又有刚度并堆耐磨合金来提高耐磨面的可靠性。

（4）对含颗粒的冲蚀介质，要考虑阀芯避让开高速介质的直接冲蚀。直行程阀、蝶阀都不具备这一功能，而全功能超轻型阀偏心旋转具有这一特点。遇此，应选后二种阀。

（5）对于硬密封，必须有足够的硬度差，同一硬度材料“互不相让”，容易擦伤。

（6）对所配执行机构应增大推力和刚度，使之动作自如。

五、切断阀主要阀型

按上述分析，切断阀的主要阀型如下，选择切断阀应综合考虑泄漏率、介质种类、介质温度、流量系数等各种参数和性价比。在如下优选秩序中，先考虑硬密封，再考虑软密封。

（1）全功能超轻型调节阀

（2）三偏心金属硬密封蝶阀

（3）双偏心球面密封蝶阀

（4）球阀

（5）偏心旋转阀

（6）单座阀

（7）单座套筒阀