本文講述了控制閥的四種流量特性、常用閥門(mén)結構特點(diǎn)和閥門(mén)流量系數，說(shuō)明閥體結構決定了閥門(mén)的流量特性、適用的工況和流量系數。因此，控制閥閥體選型應根據工藝設計要求，結合閥體結構特點(diǎn)，選擇控制性能佳、使用壽命長(cháng)、投資成本低的閥門(mén)。

引言：

控制閥（包括自力式壓力調節閥、氣動(dòng)薄膜調節閥、電子式電動(dòng)調節閥、氮封閥等）被廣泛用于石油、化工、制藥、電力等行業(yè)的管道流體輸送系統中，控制閥的種類(lèi)、規格和分類(lèi)方式多種多樣?？刂崎y普遍應用于高溫、高壓、強腐蝕、易燃、易爆、易閃蒸、易氣蝕、高粘度、易結晶等介質(zhì)中，控制閥的適用工況因為閥體結構的不同而不同，沒(méi)有一種閥門(mén)是普遍適用的。閥體結構選型是保證控制閥功能、控制精確性和穩定性，避免事故發(fā)生的重要工作之一。本文重點(diǎn)講述常用閥門(mén)的結構特點(diǎn)和適用工況，根據工藝設計參數和介質(zhì)性質(zhì)，對閥體結構和材質(zhì)進(jìn)行選型指導。

1、流量特點(diǎn)

閥門(mén)流量特性：流體流過(guò)閥門(mén)時(shí)，閥門(mén)相對開(kāi)度與閥門(mén)相對流量之間的函數關(guān)系，即Q/Qmax=f（L/Lmax），式中，Q-閥門(mén)某一開(kāi)充時(shí)的流量；Qmax-閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的流量；Q/Qmax-閥門(mén)相對流量；L-閥門(mén)某一開(kāi)度的行程；Lmax-閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的行程；L/Lmax-閥門(mén)相對開(kāi)度；閥門(mén)的不同流量特性曲線(xiàn)圖，橫座標為閥門(mén)的相對開(kāi)度，縱坐標表示閥門(mén)的相對流量?？扉_(kāi)型、直線(xiàn)型、拋物線(xiàn)型、等百分比型是閥門(mén)常見(jiàn)的四種流量特性。

（1）快開(kāi)流量特性：曲線(xiàn)就是快開(kāi)流量特性曲線(xiàn)，閥門(mén)在小開(kāi)度時(shí)流量就有較大的增加且很快達到較大；大開(kāi)度時(shí)，流量不明顯，一般用于開(kāi)關(guān)控制和程序控制。

（2）直線(xiàn)流量特性：閥門(mén)的相對流量與相對開(kāi)度流量變化偏大，大開(kāi)度流量變化偏??；小負荷，調節性能靈敏，穩定性低，大負荷時(shí)，響應遲緩。

（3）拋物線(xiàn)流量特性：拋物線(xiàn)流量特性介于直線(xiàn)和等百分比特性之間。

（4）等百分比流量特性：閥門(mén)單位開(kāi)充變化引起流量變化的百分率相等；不論是小開(kāi)充，還是大開(kāi)度，閥門(mén)始終工作平穩，響應靈敏及時(shí)。

小結：控制閥按功能分為切斷閥和調節閥，根據本節所述，具有快開(kāi)流量特性的閥門(mén)一般用于切斷和接通介質(zhì)的兩位閥；具有直線(xiàn)流量特性。拋物線(xiàn)流量特性和等百份比流量特性的曲線(xiàn)一般是用于調節流量、壓力、液位或組分的調節閥。

2、閥門(mén)結構

閥門(mén)的結構決定閥門(mén)的性能，閥體選型就是結構選型，本節將介紹常用閥門(mén)的結構及對應的性能特點(diǎn)和適用工況。

（1）直能單座閥：?jiǎn)伍y芯，易保證密封，泄漏量??；從左往右流，介質(zhì)底進(jìn)高出（即流開(kāi)型），也可從右往左，高進(jìn)底出（流閉型），都是S型流路，介質(zhì)對閥芯產(chǎn)生的不平衡推力大，允許壓差??；圓周節流，節流面積小，顆粒介質(zhì)不易通過(guò)，易卡堵，防堵性能差；因此，直通單座閥一般適用于泄露要求較嚴，壓差不大，介質(zhì)干凈的場(chǎng)合。

（2）直通雙座閥：雙閥芯，流量較大；介質(zhì)從左往左路流，介質(zhì)分別從下閥燕高進(jìn)底出，從上閥芯底進(jìn)高出，即雙S流路，力平衡式結構，使用壓差較大；兩個(gè)圓周節流，節流面積小，顆粒介質(zhì)更易卡堵，防堵性能差。因此，直通雙座閥一般適用于泄露要求低，壓差較大，介質(zhì)干凈的場(chǎng)合。

（3）角形閥：?jiǎn)伍y芯，容易密封泄露量??；介質(zhì)流向呈直角型，介質(zhì)對閥芯的不平衡推力大，閥門(mén)的使用壓差??；當閥門(mén)口徑較小時(shí)因介質(zhì)對閥芯的不平衡推力作用面積小，常用于高壓差場(chǎng)所；閥體結構簡(jiǎn)單易煅造，高壓場(chǎng)所易使用；角形閥體流路簡(jiǎn)單，自潔性能好。因此角閥一般應用于泄露量小、高壓、不潔凈介質(zhì)及需要角形連接的場(chǎng)所。

直通單座閥、直通雙座閥和角行程閥門(mén)的閥芯不同，流量特性對應的閥芯形狀不同。

（4）套筒閥：套筒閥無(wú)套筒時(shí)，閥內件結構類(lèi)似直通單座閥。套筒閥為雙密封結構，一是閥芯與閥座形成密封面；二是套筒導向結構與密封環(huán)形成的密封面。易密封，泄露量??；閥芯由套筒導向垂直運動(dòng)，閥芯開(kāi)平衡孔，釋放部分流體壓力，使閥芯平衡運動(dòng)不振蕩；由于套筒和平衡孔存在，流路復雜，更容易卡堵。但套筒閥具有降低噪音和減小共振的功能。因此，套筒閥常用于高壓差、泄露要求高，介質(zhì)潔凈，需要減振降噪場(chǎng)合，一般做調節閥使用。

小結：綜上所述，不同西方圣人閥門(mén)所適應的工況不同，具有的流量特性也不同，在閥門(mén)選型過(guò)程中，應當根據閥門(mén)功能、閥門(mén)前后壓差、泄漏量大小及介質(zhì)是否含有顆粒物初步確定閥門(mén)的結構。

3、閥門(mén)材質(zhì)選擇影響因素

（1）閃蒸和氣蝕：閃蒸指液體流經(jīng)閥門(mén)時(shí)因壓力變化，下流壓力低于其飽和氣體的現象；氣蝕指液體流經(jīng)閥門(mén)時(shí)因壓力變化，液體-飽和氣體-液體，這就是氣蝕發(fā)生的過(guò)程。閃蒸和氣蝕閥門(mén)公稱(chēng)通徑的計算和選擇應考慮介質(zhì)的閃蒸和氣蝕現象，防止因閃蒸和氣蝕產(chǎn)生的噪聲、振動(dòng)、閥內件和密封結構破壞。其中閥內件和密封結構破壞會(huì )使閥門(mén)推動(dòng)控制功能，造成工藝參數控制困難。閥蒸和氣蝕不可能避免，國內外閥門(mén)廠(chǎng)家的處理方法就是根據工藝參數和介質(zhì)性能選擇合理的結構并采用鈷、鉻、鎢等硬質(zhì)合金堆焊密封面和閥芯。因此，閃蒸和氣蝕應通過(guò)閥體結構和閥內件材質(zhì)選型預防。

（2）介質(zhì)溫度、壓力、濃度

在超高溫、超低溫、高壓差及強腐蝕性介質(zhì)情況下，閥內件的力學(xué)性能會(huì )降低，會(huì )因強度不夠導致閥內件變形；介質(zhì)對閥內件的腐蝕情況會(huì )隨著(zhù)介質(zhì)的溫度、壓力、濃度的變化而變化。因此應了解常用（WCB、304、316、316L、鎳基合金、雙相不銹鋼、蒙乃爾合金、哈氏合金等）材質(zhì)的適用溫度范圍和力學(xué)性能同時(shí)掌握工藝介質(zhì)的屬性，使選擇的閥內件具有耐磨、耐沖刷、耐腐蝕性。

小結：隨著(zhù)閥門(mén)加工、裝配技術(shù)的進(jìn)步，閥門(mén)工作壓力達到1000MPa，工作溫度范圍從負270℃至1500℃；合理的閥門(mén)結構和合理材質(zhì)選擇才能發(fā)揮閥門(mén)的佳性能。閥門(mén)材質(zhì)的選擇應考慮金屬性能的同時(shí)了解金屬價(jià)格，力求選擇性?xún)r(jià)比高的材質(zhì)。

4、流量系數

（1）閥門(mén)流量系數：閥門(mén)全開(kāi)狀態(tài)下，閥門(mén)前后壓差一定的情況下，流體通過(guò)閥門(mén)的流量。是衡量閥門(mén)流通能力的指標通常用Cv和Kv表示，Cv是英制單位的流量系數，Kv公制單位的流量系數，Cv=1.156Kv。

（2）Cv值比較：當閥門(mén)Cv值越小，表示介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)時(shí)的阻力越大，壓力損失也越大，反之亦然。同樣結構的閥門(mén)，閥門(mén)的流量系數隨閥門(mén)尺寸的變化而變化，口徑越大，Cv值越大，如DN100蝶閥的Cv值大于DN50蝶閥的Cv值。同樣尺寸的閥門(mén)，閥門(mén)的流量系數隨閥門(mén)結構變化而變化，如直通單座閥Cv值小于球閥Cv值小于蝶閥Cv值。對于截止閥，同樣結構和尺寸的閥門(mén)因介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的方向不同（流開(kāi)、流閉兩種情況），流量系數也不同，流開(kāi)閥門(mén)的Cv值大于流閉閥門(mén)的Cv值。

小結：流通能力是調節閥的重要參數，它反映注體通過(guò)調節閥的能力。一般閥門(mén)在開(kāi)度50%-80%之間控制性能較好，閥門(mén)壽命也易于保證。Cv值選擇較大，較小開(kāi)度就可獲得較大流量，使工藝控制不夠平穩；Cv值選型較小，因閥門(mén)節流導致閥前壓力較高，閥后流量不足等現象。Cv選型不當，閥門(mén)控制精度低、壽命縮短，對生產(chǎn)裝置也是一個(gè)安全隱患。因此，通過(guò)流量系數Cv值計算確定調節閥的公稱(chēng)通徑應綜合考慮閥門(mén)大Cv值、小Cv值、額定Cv值和調節余量等因素。

總結：

綜上所述，閥門(mén)的選型應深入了解工藝需求和工況條件，選擇符合實(shí)際工藝參數（溫度、壓力、流量）結構、材質(zhì)和口徑的閥門(mén)。本文對提高閥門(mén)控制能力、減少閥門(mén)故障率，降低成本具有實(shí)際的指導意義。