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气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南
2023-12-02 15:05:02 来源：SH
气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南
一个已安装在流体管道上的调节阀，如果其口径和流量特性选择得正确的话，则调节阀的行程变化引起阀座与阀塞间的节流面积变化与流过流体量存在一定的关系。供中间试验车间等小型装置控制流量用的小流量气动调节阀，是指用于控制小于1/2时管道中小流量的调节阀。本文所介绍的小流量调节阀，与一般常用的气动薄膜调节阀的外形相似，其特点是体积小、重量轻、安装方便，其流量特性、互换性、结构等均能与大型调节阀相配合。这种调节阀亦分为气开式和气关式两类。正常控制所用的气动压力为3~15lbf/in2(表压，相当于0.2~1.0kgf/cm2)。它以聚四氟乙烯为阀杆填料，阀内节流部件可按流量的大小进行更换。其阀体可为直通型，亦可制成直角型、三通型或耐高压、高温、低温等不同型式。接管为锥形内螺纹式。其规格有1/2寸及1/4寸两种。整个阀既轻又小，可以握在手中，以不锈钢直通型阀体为例，其两种接管规格的外形尺寸及重量列入表1。材质：阀体与阀盖的材质一般为316不锈钢，亦可按需要改用其它金属或塑料及玻璃纤维等非金属。执行机构的支架及膜室的材质为铸铝，阀杆的材质为不锈钢，节流部件的材质为合金钢。
阀内件：小流量调节阀均采用单阀座结构，闷芯为锥形柱塞，系精密车制而成。流量特性为快开或线性；流通能力Cv大于0.05的兼有等百分比流量特性。流通能力Cv自3.0以下至0.0000018，阀内件尺寸分为互不相同的33种。按管尺寸为1/2时者，其Cv自3.0至0.003；接管尺寸为1/4时者，其Cv自0.32至0.0000018。相邻两档Cv的小者为大者的2/3(如阀内件代号“A”的Cv为3.0，“B”的Cv为2.0)。
密封性能（允许泄漏量）：该产品的密封性能较好，其允许泄漏量均不大于各种规格阀容量的0.1%。如需要气泡密封性能，Cv值大于0.03者可以改用软密封结构。
这里所阐述的算法是针对调节阀行程发生变化时，按不同的流量特性数学算法，某一工程实践是用人工计算出流过阀门的物料量的。为将数据进行进一步微处理数字化处理以代替人Ⅰ计算并在现场直接显示瞬间值，对用户操作指导有便，对制造商可提高附加值。
按开发的算法推算出的流量值可能精度不高，因它受多个条件约束和系统阻力降比S值影响，如果用户对流量精度不苛求，仅作为操作指导，则该算法有实用意义。可调比：小口径阀门的可调比应与大口径的一致。这种调节阀的可调比通常为50：1，即阀芯刚好离开阀座时的*小可调量乘以50即为*大可调量。该系列各种规格调节阀的可调比如图1所示。各种口径的调节阀的可调比，均随着Cv值的减少而降低，Cv值为0.003的，可调比降为25：1，小于此者逐档降低至15：1，至Cv值减小为0.00012，可调比降为10：1，再低于此值者已失去控制意义，故以下均为10：1。
气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南 主要技术参数
调节机构主要技术参数 公称通径DN(mm) G3/4 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 阀座直径DN 3 4 5 6 7 8 10 12 15 20 26 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 额定流量系数（Kv) ZMA/BP 0.08 0.12 0.2 0.32 0.5 0.8 1.2 2 3.2 5 8 12 20 32 50 80 120 200 280 450 700 1000 ZMA/BN 10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 公称压力MPA 1.6 4.0 6.4（低温型） 1.6 4.0 6.4（常温型） 4.0 6.4（中温型） 行程MM 10 16 25 40 60 100 流量特性 直线 直线、等百分比 介质温度℃ -250～-60（低温型);-20~200(常温型）；-40~450中温型） 法兰尺寸 铸铁法兰尺寸按JB78-59,铸钢法兰尺寸按JB79-59 法兰型式 法兰密封面型式按JB77-59,其中铸铁法兰按光滑式，铸钢法兰按凹式 阀体材质 MAP 低温型ZG1CR18Ni9Ti 1.6 常温型 HT200 4.0,6.4 常、中温型 ZG270-500;ZG1CR18Ni9Ti, 阀芯材质 1CR18Ni9Ti, 上阀盖型式 长颈式（低温型）普通式（常温型）；热片式（中温型） 可调比 30：1 执行机构主要技术参数 型号 ZMA/B-1 ZMA/B-2 ZMA/B-3 ZMA/B-4 ZMA/B-5 ZMA/B-6 有效面积CM2 200 280 400 630 1000 1600 行程MM 10 16 25 40 60 100 弹簧范围MPA 0.02~0.10;0.04~0.20;;0.02~0.60;0.06~0.10;0.08~0.24
气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南 主要零部件
气动薄膜调节阀,气动调节阀主要零件材料及推荐使用温度范围 零件名称 零件材料 温度范围 阀体
上下阀盖HT200 -20～+200 ZG270-500 -40～+450 ZG1CR18Ni9Ti -250～+550 阀芯、阀座、阀杆 1CR18Ni9 -250～+550 上下膜盖 A3钢板 支架、顶盘 HT200 压缩弹簧 60Si2Mn 波纹薄膜 5806胶夹480D尼龙网眼布 填料 F4 -40～+200 碳纤维 -120～+350 柔性石墨 -200～+600 许用介质压力和工作温度关系 阀体材料 公称压力
MPA介质工作温度℃ <120 <200 <250 <300 <350 <400 <425 <450 工作压力MPA HT200 1.6 1.6 1.5 ZG250-500 4 4 3.7 3.3 3 2.8 2.3 1.8 6.4 6.4 5.9 5.2 4.7 4.1 3.7 2.9 ZG1Cr18Ni9Ti 4 4 3 2.7 2.4 6.4 6.4 4.4 4.2 4
二、气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南 利用诺模图计算阀的流通能力
1、对介质为液体者，计算阀的流通能力时利用图2。
如用于比重为1.0的液体，只需自阀压降线“A”的给定阀压降值与流量线“C”上所需用的流量值连一直线，其延长线交于“E”线上的某点，即示出所需的Cv值或阀内件口径代号（若交点在两值的中间，则取其大者，下同）。如用于比重不为1.0的液体，则需先将“A”线的阀压降值与“D”线上比重为1.0的点连为一直线①；再将直线①与轴B的交点和“D”线上给定的比重（图例为0.6）连一直线②，并延长交于“A”线，得出校正的阀压降值；*后再将此校正值与“C”线上所需的流量值连一直线③，并延长交于“E”线上的某点，即示出比重不为1.0的液体所需的Cv值或阀内件口径代号。
此处所述的允许泄漏量不大于0.1%容量，属美国标准（ANSIB16-1976）第Ⅲ级；而所谓气泡级乃为该标准（第Ⅴ级），即以气体为测试泄漏的介质，在一定条件下计其泄至水中之气泡数，以定其泄漏量的大小。
可调比即调节阀所能调节的*大流量与*小流量之比。有此范围内，阀可按其流量特性工作，参见图1。2、对介质为气体者，计算调节阀的流通能力时利用图3气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南
温度（°F） 校正系数 温度（°F） 校正系数 60
100
150
200
250
300
350
400
450
5001.000
1.075
1.175
1.270
1.360
1.46
1.56
1.66
1.75
1.85550
600
650
700
750
800
850
900
950
10001.94
2.04
2.14
2.23
2.33
2.42
2.52
2.62
2.71
2.81
利用图3计算阀的流通能力亦为三步：首先将阀上游绝对压力线上的值和阀压降线上的值连一直线①；再将直线①与“A”轴的交点和比重线上给定的比重连一直线②；*后将直线②与“B”轴的交点和流量线上的设计值（或校正值）连一直线③，并延长交于Cv线，此交点即示出所需的Cv值或阀内件口径代号。
3、对介质为蒸汽者，计算阀的流通能力时利用图4。其计算亦为三步：首先将阀上游绝对压力线上的值与阀压降线上的值连一直线①；再将直线①与“A”轴的交点和蒸汽参数（过热温度）线上的给定值连一直线②；*后将直线②与“B”轴的交点和流量线上的设计值在一直线③，并延长交于Cv线，此交点即示出所需的Cv值或阀内件口径代号。气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南
气动调节阀性能参数主要技术性能指标 项目 指标值 低温型 中常温型 基本误差% 不带定位器 ±6 ±5.0 带定位器 ±1.5 ±1.0 回差% 不带定位器 5 3.0 带定位器 1.5 1.0 死区% 不带定位器 4 3.0 带定位器 0.6 0.4 额定行程偏差% ±2.5 项目 指标值 低温型 中常温型 始
终
点
偏
差
%气关 不带定位器 始点 ±6 ±5.0 终点 ±2.5 ±2.5 带定位器 始点 ±1.5 ±1.0 终点 ±1.5 ±1.0 气开 不带定位器 始点 ±2.5 ±2.5 终点 ±6 ±5.0 带定位器 始点 ±1.5 ±1.0 终点 ±1.5 ±1.0 允计泄漏量1/h 单座式 1*10-4*阀定额定容量 单座式 1*10-3*阀定额定容量 允许压差（单座调节阀） 气源
压力
MPA弹簧
范围
MPA公称通径 G3/4" 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 3 4 5 6 7 8 10 12 15 20 0.14 0.02~0.10 6.4 5.4 3.7 2.4 1.35 0.8 0.55 0.5 0.3 0.3 0.2 0.12 0.12 0.08 0.05 0.24 0.04~0.20 6.4 4.8 2.7 1.6 1.1 1 0.6 0.6 0.4 0.24 0.24 0.16 0.1 0.1 0.06~0.10 6.4 4.05 2.4 1.65 1.5 0.9 0.6 0.6 0.36 0.36 0.24 0.15 注：条件为阀杆在介质流出端、关闭时P2=0
气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南 ,气动调节阀外形尺寸外形尺寸 公称通径DN 阀
座
直
径D L 单座式调节阀 双座式调节阀 PN(MPa) H H1 H 1.6 4 6.4 低温型 常温型 中温型 低温型 常温型 中温型 H1 -250℃ -200℃ -100℃ -250℃ -200℃ -100℃ G3/4 3 200 75 气关
1175气关
1175气关
975气关
440气关
51730 4 75 30 5 75 30 6 75 30 7 75 30 8 75 气开
1215气开
1215气开
1015气开
480气开
55730 20 10 200 180 190 气关
1474气关
1274气关
1074气关
580气关
73050 12 180 190 50 15 180 190 1316 1116 685 835 50 20 180 190 气开
1511气开
1311气开
1111气开
617气开
76750 25 280 185 190 200 1516 1385 1185 754 905 115 1515 1315 1115 685 835 120 32 200 210 210 1528 1415 1215 784 935 120 1521 1321 1121 690 840 120 40 325 220 230 235 1585 1828 1628 1056 1219 130 1607 1407 1207 785 925 140 50 250 255 265 1615 1840 1640 1076 1239 145 1609 1409 1209 795 935 145 65 410 275 285 295 2028 1842 1642 1085 1248 180 1941 1741 1541 1165 1220 190 80 300 310 320 2040 1996 1796 1286 1498 195 1957 1757 1557 1095 1260 210 100 350 355 370 2196 2006 1806 1306 1518 200 1978 1775 1578 1120 1280 220 125 495 410 425 440 2206 2036 1836 1381 1593 245 2234 2034 1834 1320 1535 270 150 450 460 475 2236 1854 2068 255 2229 2029 1829 1340 1555 280 200 550 560 570 1960 2176 275 2289 2089 1889 1425 1640 320 250 600 670 740 752 380 1956 440 300 770 803 819 435 2016 475
附件（根据要求配置）
定位器，空气过滤减压阀，手轮机构，限位开关，电磁阀，阀位传送器，继动器，保位阀，其它三、气动薄膜式调节阀口径流量计算选型指南 结论
以上所介绍的内容均来源于国外资料。但原件未详述其具体结构，现就笔者多年的工作经验略作以下补充。小流量调节阀的阀芯形状基本上都是针形（或称锥形）。如流量特性要求特别精确，则可结合加工及流量测试的可能性，在实测数据中逐点的修制为锥形曲面，故一般的关键问题在于阀芯的锥度。从表3所列“节流孔相当于柱塞近似值”中可以看出，在阀全开时可能尚有一部分阀芯留在阀座孔内。因此，结合表3所列“阀座孔名义直径”，就可以较容易作出阀芯的锥度。
由于小尺寸低压阀的阀杆所受到的介质压力的影响不大，因此气动薄膜执行机构内弹簧的计算程序，是在选定膜片尺寸及行程后，再按一般圆柱形弹簧的计算方法算出弹簧各参数。
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