電動調(diào)節(jié)閥的選擇和口徑計算

摘要：在單機(jī)容量 50MW 及其以下的中小型電廠中常常采用電動調(diào)節(jié)閥作為調(diào)節(jié)手段，而電動調(diào)節(jié)閥的選擇是否適當(dāng)，直接影響自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。本文將就電動調(diào)節(jié)閥的選擇和口徑計算進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：電動調(diào)節(jié)閥；單座；雙座；流量特性；流通能力

0 引言
流體流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是改變流體流量的工具，按其調(diào)節(jié)作用分成兩類：

變壓調(diào)節(jié)。用改變壓頭來調(diào)節(jié)流量，如變速水泵、變速風(fēng)機(jī)等。
節(jié)流調(diào)節(jié)。用改變介質(zhì)的流動阻力來調(diào)節(jié)流量，如調(diào)節(jié)閥、擋板等。
變壓式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備品種較少，因此使用范圍較少。在給水調(diào)節(jié)、風(fēng)量調(diào)節(jié)等系統(tǒng)中，由于減少了動力損失，能夠獲得較大經(jīng)濟(jì)效果，因而常采用變壓式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；在大流量、高壓力的場合，節(jié)流式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作困難，常采用變壓式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

除此之外，大多數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用節(jié)流式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，即調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥有氣動和電動兩種，在中小型電廠中，由于調(diào)節(jié)閥數(shù)量有限，如果采用氣動方式，則應(yīng)配備一套儀用空壓站，投資高，因而通常采用電動調(diào)節(jié)閥。下面就電動調(diào)節(jié)閥的選擇和計算做簡單介紹。

1 電動調(diào)節(jié)閥的選擇
電動調(diào)節(jié)閥是流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)型式、口徑和流量特征等選擇是否適當(dāng)，直接影響自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)和工作安全可靠性。

1.1 電動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇
本文僅就國產(chǎn)電動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇，提出如下參考意見：

1) 當(dāng)工藝系統(tǒng)要求調(diào)節(jié)閥泄漏量小（<額定容量的 0.01%）時，首選單座調(diào)節(jié)閥，因其嚴(yán)密性能好。

2) 當(dāng)調(diào)節(jié)閥兩端差壓大時，建議選擇雙座調(diào)節(jié)閥，使之在壓差大時比單座調(diào)節(jié)閥容易開啟，但缺點(diǎn)是泄漏量大。

1.2 電動調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇
調(diào)節(jié)閥的流量特性是指流過調(diào)節(jié)閥介質(zhì)的流量與調(diào)節(jié)閥開度的關(guān)系。制造廠提供的是調(diào)節(jié)閥的理想流量特性，即在整個開度范圍內(nèi)閥門前后差壓不變時的流量特性，它表征調(diào)節(jié)閥的特性。

目前生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥，按理想流量特性分為以下四種：

直線流量特性，調(diào)節(jié)閥的流量與開度成線性關(guān)系；
等百分比（對數(shù)）流量特性，調(diào)節(jié)閥單位行程的變化所引起的流量變化與此點(diǎn)的流量成正比關(guān)系；
快開流量特性，這種流量特性在小開度時流量已很大，開度增大時流量很快達(dá)到最大；
拋物線流量特性，調(diào)節(jié)閥單位行程的變化所引起的流量變化與此點(diǎn)的流量平方根成正比關(guān)系。
由于拋物線很接近于等百分比，而快開只用于開/關(guān)控制，所以實際上作為節(jié)流調(diào)節(jié)的只有直線特性和等百分比特性的兩種調(diào)節(jié)閥。

對于一般調(diào)節(jié)系統(tǒng)，希望在小負(fù)荷時調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)小一些，以免過調(diào)和振蕩，而在大負(fù)荷時調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)大一些，所以對于負(fù)荷波動較大的系統(tǒng)宜選擇具有等百分比特性的調(diào)節(jié)閥。

2 調(diào)節(jié)閥口徑的計算
調(diào)節(jié)閥口徑的選擇，首先根據(jù)生產(chǎn)過程需要的流量 Q 和調(diào)節(jié)閥前后壓差 ΔP 計算出調(diào)節(jié)閥的公稱流通能力 C（或 Kv）。然后從產(chǎn)品系列中選擇相應(yīng)口徑的調(diào)節(jié)閥。所謂公稱流通能力 C 就是當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開，閥前后壓差為 0.1MPa，流體重度為 1g/cm3 時，每小時流過調(diào)節(jié)閥的流量，以 m3/h 或 t/h 計。流通能力的計算公式參見圖 1。對于高粘度液體應(yīng)根據(jù)雷諾數(shù)修正粘度系數(shù)，因中小型電廠極少碰到，本文從略。

圖 1 調(diào)節(jié)閥流通能力計算公式

3 計算實例
以某高新區(qū)熱電廠高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥為例，其工藝管徑為 D108×4，介質(zhì)為水，最大流量為 22t/h，介質(zhì)溫度為 200℃，工作壓力為 1.5MPa，閥前壓力為 1.5MPa，閥后壓力為 1.0MPa。

水為一般液體，其公稱流通能力為 C=9.84；應(yīng)選擇 DN32 的雙座調(diào)節(jié)閥。

4 結(jié)語
在中小型電廠設(shè)計中，最常見的就是一般液體和過熱蒸汽的調(diào)節(jié)閥的選擇和口徑計算。主要運(yùn)用于除氧器壓力與水位調(diào)節(jié)閥、高壓加熱器疏水調(diào)節(jié)閥和凝汽器 補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥的選擇上。當(dāng)泄漏量要求很小時，應(yīng)選用單座調(diào)節(jié)閥；而調(diào)節(jié)閥兩端差壓較大或嚴(yán)密性要求不高時，可選用雙座調(diào)節(jié)閥。通常計算后的調(diào)節(jié)閥通徑比管道 的通徑小，因而需要在調(diào)節(jié)閥兩端配上大小頭。