[科普中国]-压力调节阀

压力调节阀亦称自力式平衡阀、流量控制阀、流量控制器、动态平衡阀、流量平衡阀，是一种直观简便的流量调节控制装置，管网中应用流量调节阀可直接根据设计来设定流量，阀门可在水作用下，自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，无论系统压力怎样变化均保持设定流量不变，该阀这些功能使管网流量调节一次完成，把调网工作变为简单的流量分配，有效的解决管网的水力失调。流量调节阀主要应用于：集中供热（冷）等水系统中，使管网流量按需分配，消除水系统水力失调，解决冷热不均问题。

工作原理压力调节阀工作原理：

通过接收工业自动化控制系统的信号（如：4~20mA）来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。实现自动化调节功能。

种类由于气动调节阀具有本质防爆、性能可靠等优点，国内外调节阀仍以气动为主。

过去，国内正式生产的小流量调节阀。最高使用压力可达100公斤/厘米 2 ，额定的流通能力C 值可以 从0.05 到0.0012。其阀座孔径为3毫米，阀芯为圆柱形，上面刻有一道或数道V 型槽 ，阀杆行程6毫米，阀门 无配套 的定位器，因此控制精度较差。

我国也引进了小流量调节阀。流通能力约为0.001，阀芯为带有缺口的圆柱形。工作压力为300公斤/厘米 2 阀杆行程7/16英寸，阀芯为圆锥形，该阀门带有摩尔公司 的顶装定位器。

上述这类阀门的特点是结构简单，重量轻。常用的阀座孔径为1/8～1/4英寸(约为3.175A-6.35 毫米)，阀杆行程为1/4～l/2英寸(合6.35～12.7 毫米)。这类阀门的流量能力最小可以做到0.00006，以至更小。

一般地说，圆柱开槽型的阀芯，在特性化方面比圆锥形好，它可以通过改变 槽深来获得 设计特性，但后者调节可*性好，因为通过阀门的流体，分布在阀芯截面的整个圆周上。这种阀门常用在精度要求不很高的场合。但容量精度和特性的重现性较差。

阀门流通能力，主要取决于流孔直径，对于一个1/16英寸的流孔，理论上的 Cv 值约为0·06，或者说只是接近小流量的上限。要进～步减小流量，必须从根本上减小阀芯的行程或约束流孔 的开度 。1

高压差对阀芯、阀座的要求对于高压小流量调节阀，还必须考虑由主于高压和高压差带来的一系列问题。如执行机构必须具有足够的输出力，以克服介质的不平衡力，阀门零件强度问题，高压密封问题，而 最关键的是阀芯、阀座的材质和加工问题。

高压调节阀阀芯、阀座损坏原因很复杂，这里面的理论不尽相同，但普遍引起重视的是高速液(气)流相对阀芯、阀座运动引起的冲刷现象(亦 称速度 效应)和液体介质在高压差下的气蚀现象。前者损坏形式是与流线有一定关系的冲刷痕迹，后者则是海绵状孔洞。

在有气蚀产生的场合下，如果阀芯，阀座材质选用不当，少则儿天，多则几个月，阀门就将报废。

解决气蚀问题应从求避免气蚀的方法和耐气蚀 的材料着手，避免气蚀的方法有几种。

1、改进阀芯，阀座设计，使其具有合理的液流速度分布和压力分布。如小流量调节阀采用狭长通道式阀芯、阀座。阀芯、阀座孔都有很小的锥度，适用于在恒定的上游压力条件下精确地控制流量。由于这种 结构具确吸收 能量，减小气蚀的功能，据资料报导，它曾用于4200公斤/厘米 2 的压降下。

2、在 条件充许的 情况下，在液流中充气，以局部地或全部地消除低压区。

3、阀门串联使用，以减小每个阀的压降。

4、使阀前后压差低于该介质在调节阀入口温度下产生汽蚀现象的最大允许压差。

5、介质在“流开”状态下工作，允许压差比“流闭”状态大三倍多。2

结构自力式压力调节阀因为不需要其它外来能源如电源、气源，仅靠介质自身的能量来驱动，既节能又环保，使用方便，安装完毕后设定好压力值即可投入自动运行，所以在对控制精度要求不高，又缺乏电源、气源的场合，得到了越来越广泛的使用。但在使用过程中，一定要注意选型的特殊性，否则容易引起事故。在使用过程中，要注意使用的选型和安装环境，因此，详细了解自力式压力调节阀的工作原理和结构是非常重要的。

特点所谓小流量调节阀，顾名思义，就是流通能力很小的调节阀。

阀门的流通能力是在统一条件下的阀门容量指标。我国用C 值表示 。其定义为：阀门全开时，当阀前后压差为1公斤/厘米 2 ，介质重度为1克/ 厘米 3 时 ，每小时流过阀门的介质量(米 3 /时)。对于不可压缩流体，在充分湍流的状态下阀门的流通能力仅仅取决于阀本身的结构。在计算所需的阀门流通能力时，应注意介质不同或流动条件不同时， 阀内流动 状态会有很大的差异。

在小流量情况下，尤其是粘性流体和低压下工作时，流体的主约束往往是层流或层流和湍流的混合态。层流时，经过阀门的介质流量和阀前后压差呈线性关系。而在层流和湍流混合态下，随着雷诺数的增加，即使压差不变，流经阀门的介质量也会增加。在完全湍流时，流量才不随雷诺数变化而变化。尽管如此，选择小流量调节阀，仍然用传统的方法和计算公式进行。但是其计算值和实际值偏离很大，据资料介绍在 Cv=0.01以下时，它只是作为一个容量指标，具有参考意义而已。实际流通能力应根据经验确定。

随着流通能力减小，阀门的可调比将下降。但最少也能保证10:l到15:1之间，如果可调比再小，就难以进行流量的调节。

阀门在串联使用时，随着开度变化，,阀前后压差也有变化，因此使阀门的工作特性曲线偏离理想特性。如果管路阻力大，直线性会变成快开特性，而丧失调节能力。等百分比特性将变成直线特性。小流量情况下，由于很少有管路阻力，上述特性畸变就不大了，对等百分比特性，实际上也就没有必要。从制造的角度来说， Cv =0.05以下时，也不可能再产生等百分比的侧面形状。因此，对小流量阀主要的问题是如何将流量控制在所需要的范围之内。

从经济效果出发，使用者希望一个阀门可同时用于截流和调节，也是可以做到的。但对于调节阀来说，主要是实现对流量的控制，关闭是次要的。认为小流量阀本身流量很小，在关闭时很容易实现截流，是错误的。国外对小流量调节阀泄漏量一般也做了规定。当Cv 值为10 时 ，该阀门的泄漏量规定为：在3.5 公斤/厘米。气压下，泄漏量为最大流量的1 % 以下。1

用途自力式压力调节阀(以下简称压力阀)是一种无需外来能源而只依靠调介质自身的压力变化进行自动调节压力的节能型产品.具有测量、执行、控制的综合功能。广泛适用于石油、化工、冶金、轻工等工业部门及城市供热、供暖系统。本产品可用于非腐蚀性〔最高温度350℃〕的液体、气体和蒸汽等介质的压力控制装置。

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学