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调节阀阀笼导向阀体的特性化更新日期:2014-08-05

在配备阀笼导向阀内件的阀体里,阀笼缸壁上的流体开口或窗口的形状决定了流量特性。当阀芯从阀座环上移开时,阀笼的窗口被打开以允许流体通过阀门。标准阀笼已经经过设计以提供线性、等百分比和快开的固有流量特性。注意图3-28 所示的阀笼窗口形状的区别。由使用这些阀笼的阀门提供的流量/ 行程关系等同于动力学轮廓的阀芯所展示的线性、快开和等百分比曲线(图3-29)。

图3-28.-直通式调节阀阀体的特性化阀笼

调节阀(控制阀)的阀笼导向阀内件比传统的阀体组件具有一个明显的***势:内部零部件的维护和更换得到了很大的简化。阀门的固有流量特性可以很容易地通过安装一个不同的阀笼而得以改变。互换阀笼以获得不同的固有流量特性不需要改变阀芯或阀座环。图示的标准阀笼可用于平衡或不平衡式阀内件结构。软阀座在需要时可以作为阀座环里的一个保留插入件提供,而且与阀笼或阀芯的选择无关。
阀笼的互换性可以扩展到能够降噪声或抗气蚀的特殊阀笼型式。这些阀笼提供修正的线性固有流量特性,但是要求流体以特定的方向流过阀笼开口。因此,可能有必要把管线里的阀体反向以获得正确的流向。

图3-29.-直通式调节阀固有流量特性曲线


1、特性化的阀芯
阀芯,一个直通式调节阀(控制阀)组件的可移动部件,提供可变化的对流体流动的限制。阀芯类型是单独设计的,以提供不同的流量特性、获得特定的导向方法或与阀座环的对中配合、或者取得特殊的关闭或抵抗破坏的能力。阀芯是为二位式或调节式控制而设计的。在二位式应用场合,阀芯由执行机构定位在阀门组件行程范围内的二个极限点中的一个。在调节式控制场合,阀芯可以定位在行程范围内由过程要求规定的任意点。
靠近阀座环的阀芯表面轮廓有助于确定一个传统的直通式调节阀(控制阀)的固有流量特性。随着执行机构在其行程范围内移动阀芯,无阻塞流通区域的大小和形状会发生改变,取决于阀芯的轮廓。当一个恒定的压差维持在阀门两端时,百分比的流通能力与百分比的总行程范围之间的变化关系可以用图来表示(图3-29),且定义为阀门的固有流量特性。通常指定的固有流量特性包括:
线性流量特性-具有理想的线性固有流量特性的阀门会在行程范围内产生直接与阀芯行程量成正比例的流量。例如,在50%的额定行程处,流量是50% 的流量;在80%的额定行程处,流量是80%的流量;等等。随着阀芯行程的改变,流量的改变是恒定的。具有线性特性的阀门常常指定用于液位控制以及需要恒定增益的流体控制场合。

等百分比流量特性-理想地,对于阀芯行程的相等增量,流量对于行程的改变可以表示为在改变时的流量的一个恒定的百分比。观察到的流量对于行程的变化在阀芯接近阀座时相对较小,而当阀芯几乎全开时相对较大。因此,具有固有等百分比流量特性的阀门在行程范围的下限部分会提供精确的调节式控制,而随着阀芯渐渐接近全开位置,会快速增加流通能力。具有等百分比流量特性的阀门可用于压力控制场合、大部分的压力降正常地由系统本身吸收而相对小部分留给调节阀(控制阀)的场合、以及预期有高度变化的压力降情况的场合。在大部分的实际系统里,入口压力会随着流量的增加而减少,一个等百分比的特性是合适的。由于这个原因,等百分比成为常见的阀门特性。
快开流量特性-具有快开流量特性的阀门在低行程位置提供的流量改变。流量曲线在前面40%的阀芯行程内基本上都是线性的,后面明显地变平,表明随着行程接近全开位置流量的增加很小。有快开流量特性的调节阀(控制阀)常用于开/ 关场合。在开/ 关场合,随着阀门开始打开,很快地建立起巨大的流量。结果是它们常常用于释放阀门的应用场合。快开阀门也可以选用于许多与线性流量特性被推荐使用的相同场合,因为快开特性在到达70% 的流量前是线性的。在由阀芯行程产生的流通面积与阀座的流通面积相等时,线性度急骤地减小。对于一个典型的快开调节阀(控制阀)(图3-30),这种现象发生在阀芯行程等于四分之一的阀座直径。

图3-30.-直通式调节阀提供快开流量特性的典型结构