长庆油田分公司第一采气厂陕西榆林719000
摘要：我国正处在飞速发展的阶段，尤其是在现代化工工业的自动控制中，对调节阀的需求和应用也会越来越高。在调节控制回路中使用调节阀进行流量、液位、压力、温度控制。控制效果的好坏，调节阀工作寿命的长短，主要取决于调节阀的选型是否合理。
关键词：调节阀；选型；口径；闪蒸；气蚀；噪音
一、概述
调节阀是工艺管路中的最终控制元件，在各个行业中有着广泛的应用。随着市场的快速发展，调节阀的需求量在不断的增加，同时对调节阀产品的要求也越来越高。调节阀工作寿命的长短，主要取决于调节阀的选型是否合理。合理的选型不但可实现优化控制、提高生产效率；还可延长阀门的使用周期，降低维护费用及生产成本。
二、调节阀介绍
调节阀作为一种常见的控制元件，其主要作用是通过调节器发出的控制信号，来改变调节参数，把被调参数控制在工艺所要求的范围内，以实现生产过程的自动化。
（一）调节阀工作原理
同普通阀门一样，调节阀是一个通过改变其局部阻力，进行调节功能的节流元件。常见的气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的推力部件，当定位器得到4-20mA信号时，控制电磁阀打开，使得仪表压空进入执行机构，转动阀杆使阀体动作，当到达需要指定开度时，位置反馈使得定位器停止信号输出，维持当前位置。当需要关闭阀门时，定位器得到关闭信号，使电磁阀停止供气，阀门关闭。当需要从满度减少开度时，定位器输出气源压力会减弱，弹簧自身反作用力致使阀门向关闭方向动作，直至信号压力与弹簧压力平衡，到达指定开度，以此来控制该介质流量。
（二）调节阀的流量特性
理想流量特性是指：假定阀前后压差不变，介质流过阀门的相对流量与相对位移间的关系，主要有直线、等百分比、抛物线及快开特性等四种。直线特需性的相对行程和相对流量成直线关系，单位性的变化所引起的流量变化的不变的；抛物线特性流量按行程的二次方成比例变化；等百分比特性调节阀，随阀门行程的增加，流量相对变化值恒定不变，对载荷波动有较强的适应性。从上述三种特性的分析可以看出，就其性能来讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。
三、调节阀选型研究
（一）调节阀口径的选定
调节阀实际运行过程中，口径过小，会使调节阀不能通过工艺对象要求的最大流量，或使能耗增加；口径过大，不仅使投资增加，而且使调节阀经常在小开度条件下工作，可调比减小，调节性能变坏，容易造成控制系统不稳定。
（二）调节阀闪蒸、气蚀分析与处理
1、闪蒸和气蚀的影响
闪蒸的影响主要是物理损害，闪蒸对调节阀的阀芯会产生严重的冲刷破坏，其特点是受冲刷表面有平滑抛光的外形，气蚀的损害发生在非常接近气泡破裂的地方。闪蒸和气蚀都可能带来阀芯的振动，包括垂直振动和水平振动，它们分别来自流体对阀芯的垂直撞击和水平撞击，其结果是造成机械磨损和破坏，调节阀性能变差，甚至阀杆折断。
2、闪蒸和气蚀防护措施
1）通过选用硬度更高的材料制作阀内件，如堆焊司太硬质合金能更好地应对恶劣工况，有效延长阀门使用寿命。
2）在同样的工况条件下，选择压力恢复系数低的单座阀要比选择压力恢复系数高的球阀或者蝶阀能更好地控制阀后气相，从而减轻或防止出现空化。
3）当闪蒸或气蚀发生时，由于部分介质气化，体积增大，应适当选择更大流通系数的阀门。
（三）调节阀噪音控制方法
调节阀由于自身振动及空气动力学原因产生的噪音都很小，因此主要针对流体动力学噪音。
1、闪蒸工况调节阀的噪音控制方法
常用的方法是对被冲刷区域的材质进行表面硬化处理，处理方法包括三种：①将阀座及阀芯表面进行喷涂处理，可喷涂碳化钨、碳化铬或斯泰莱等硬质合金来提高受冲刷部位的硬度；②将阀座及阀芯表面进行堆焊处理，通常堆焊斯泰莱以提高受冲刷部位的硬度；③将阀座及阀芯表面进行渗氮处理，提高其表面硬度和耐磨性、耐腐蚀性。
2、气蚀工况调节阀的噪音控制方法
1）采用具有高压多级减压内件的调节阀。由于多级减压分散了流束功率，因此降低了声音转化的效率。
2）增加具有背压装置的限流孔板分压。由于增加了背压装置，使声音频谱发生部分转移，达到降低噪音的目的。
3）将接触气蚀气泡的阀内表面与气泡隔离开，并硬化处理会受到气蚀冲击的阀芯及阀座表面，同时在阀体出口处加衬套管来保护受气蚀冲击的部位。阀体出口处加衬套管作为补充的阀体设计防止了液体在阀体内壁上的冲撞，保护了调节阀受冲刷部位，同时减弱了部分噪音。
4）阀后加消音器来分压及分噪音。这种方法实质是将气蚀工况转化为闪蒸工况来处理，所以应用中需同时对阀内件做硬化处理以保护调节阀。
（四）其他工况下调节阀选型
1、温度条件
1）高温条件
采用具有高温强度的壳体材料和内件材料，所用材料不能因高温作用而粘结、塑变，温度极高时，适用的阀形有节流阀、蝶阀。
2）低温条件
冰霜会造成阀杆填料的撕裂，破坏密封，可使用伸长型阀盖。
针对低温场合的阀门材料选择通常是阀体和上阀盖用CF8M，阀内件用300系列不锈钢。
2、流通能力条件
1）大流通能力
a、采用笼式结构的阀体型式，超长的阀芯行程以及扩展式出口管道连接口，降低大口径阀门的噪音输出[11]。
b、执行机构可选用长行程、双作用气缸式。
2）小流量控制
a、在球形调节阀的阀芯上铣出小槽和V形槽，也可以得到很小的流量系数。
b、可以采用长锥形结构。可以根据需要挑选行程短、功率大、压差大的小流量阀。
3、腐蚀和磨损条件
1）选择的阀体流道要光滑，流线形的阀体结构能防止颗粒的直接撞击，可避免涡流并减少磨损。
2）在腐蚀的介质条件下，选择结构简单可以增加衬里的调节阀，可选用奥氏体不锈钢或者双相不锈钢、特殊合金（蒙乃尔）的单座、双座调节阀，或选用隔膜阀、加衬蝶阀、球阀等类型。
3）如果介质是极强的有机酸或无机酸，则可以用全钛调节阀。
4、粘性介质条件
1）对粘性高的液体，调节阀的流路越简单越好。
2）适用于粘性的介质的调节阀有球阀、V形球阀、隔膜阀、带导流孔的平板闸阀及偏转阀。管夹阀的应用虽然很有限，但用于粘度较好的液硫时性能却很好。
四、结论与认识
1）在调节阀口径选择方面，利用膨胀系数法计算出最大流量下的流通能力，选择调节阀的额定流通能力和公称直径，并用最小流量系数法进行可调范围验算。
2）在调节阀闪蒸、气蚀方面，首先介绍闪蒸及气蚀的形成机理，其次介绍其对调节阀的危害影响，最后给出其治标、治本两种防护措施。
3）在噪音控制方面，给出在闪蒸、气蚀两种工况下调节阀的噪音控制方法。
4）在调节阀选型方面，分别给出温度条件（高温、低温）、流通能力条件（大流通能力、小流量控制）、腐蚀和磨蚀条件、粘性介质四种不同工况下调节阀的选型要求。
参考文献
[1]张玉润,祝和云等.低压降比调节阀与节能[M].北京:化学工业出版社,1994:80~87.
[2]薛永飞.调节阀流量特性控制分析[J].河南纺织高等专科学校学报.2003(2):67~69.
[3]房汝洲.调节阀设计及应用实务全书[M].北京:中国知识出版社,2006:899~901.
[4]李红梅,庞秀伟,刘慧峰.调节阀气蚀与闪蒸控制[J].阀门,2003(2):36~38.