調節閥結構與性能分析
1 概述
液態流體通過調節閥節流截面時，由于節流面的收縮，導致流體流速增加，壓力下降。當壓力降低至液體的蒸發壓力下時，液體中會產生“蒸汽泡”。如果流體流出縮流截面的出口壓力低于液體的蒸發壓力，則“汽泡”繼續形成，稱之為“閃蒸”。如果流體流出縮流截面的出口壓力大于液體的蒸發壓力，則“汽泡”受擠而破碎。因破碎產生的沖擊波，極高的壓力撞擊閥瓣或管壁的金屬表面。由于反復撞擊，一方面，導致金屬表面疲勞，產生表面缺陷。另一方面，撞擊破壞了金屬表面的鈍化膜覆蓋層。在更新鈍化膜的過程中，母體金屬被消耗，即產生汽蝕，汽蝕導致了金屬表面的磨損與破壞。破裂的汽蝕氣泡是產生噪聲的主要原因之一，噪聲量與汽蝕程度有關。
 （注：圖中所示為CX2000電氣閥門定位器）
FISHER調節閥在結構設計及材料選擇方面具有防汽蝕降噪聲的特點。
2 性能分析
以FISHER的SAR10.1-ED型調節閥（6英寸）為例（圖1），分析該閥特點和性能。
2.1 基本參數
閥門類型：截止型調節閥（低復原型）
驅動方式：電動380V
定位器信號輸出：4~20mA
輸送介質：飽和蒸汽水
介質壓力：0.5MPa
介質溫度：263℃
連接方式：法蘭
閥體材料：WCB
內件結構：平衡式閥瓣組件
閥籠材料：416SS
閥座材料：416SS
閥瓣材料：17-4PHSS
內孔口徑：136.5mm
填 料：石墨
泄 漏 率：Ⅳ級。
2.2 流量調節特性
調節閥的流量系數（閥全開）Cv=305。工作流量系數最小時為7.01，最大時為217.25。壓力恢復系數為30。閥門最小聲級54.2dB，最大聲級76.6dB。
2.3 工作原理
流體按箭頭所示方向進入閥門，并通過導向筒上端的孔迅速進入平衡室。由于流體均衡作用于導向筒的內腔及外端，使得閥桿作用于導向筒的力趨于均衡，執行機構的載荷不隨流體壓力的變化而過度變化，因此，運行過程中不平衡力小，穩定性好，不易振動，閥門內件不易損壞。隨著閥桿帶動導向筒向上運動，流體進入閥籠的第一、二層節流孔，直至流出調節閥體。導向筒的上下運動，改變著閥籠上節流孔的數量，即流體流過節流孔的節流面積。形成各種流量特性，并實現流量的調節。
3 特點
3.1 防汽蝕
FISHER調節閥改變了單座式與雙座式截止形調節閥的結構設計模式，采用對夾聯接頂部置入的籠型導向筒提升結構。由于汽蝕是由流體速度與壓力之間的能量轉換引發的。因此，降低流體在閥瓣內的流速，是防止汽蝕的措施之一。
流體從法蘭進入閥體及閥座，產生一次壓降，然后進入閥瓣內腔及第一平衡室。根據作用與反作用的原理，流體在閥瓣內由于壓力的平衡，流速得以減緩。當導向筒隨閥桿提升時，流體通過節流孔進入閥籠的第二平衡室，流體從第二平衡室通過閥籠的第二層節流孔流出時，流速的變化也是緩沖式的。2層節流孔的排列屬非同心通孔，錯位排布，利于流體在第二平衡室內的緩沖。
3.2 降噪聲
在液體工況下，控制閥產生噪聲的主要原因之一是汽蝕，因此抑制噪聲和防止汽蝕有關�；\型導向筒提升方式的設計結構既能防止汽蝕，也能減小噪聲。閥籠上的節流小孔，由于孔徑小、數量多，流體流經小孔產生的噪聲強度很快下降。2層節流孔的設計，使噪聲衰減的更大。
3.3 易密封
該閥的非固定式閥座，使加工容易，維修方便，通用性強。自緊式填料設計，考慮了低壓大流量流體流經閥體時，介質對填料反向作用降低，可能引起閥桿處泄漏，在填料函中加有彈簧，同時使用兩種不同材質，不同形狀的雙層填料，用于填料自緊。
4 結論
FISHER（6英寸）-SAR10.1-ED調節閥，無論對于液體，還是氣體，其閥體及閥內件的設計和材質選用，均充分考慮了汽蝕、沖蝕、噪聲控制及介質腐蝕等情況，因此可以實現并完成工藝流量調節。
作者：陸輝
來源：互聯網
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