调节阀又称控制阀，它是按照控制信号的方向和大小，通过改变阀芯行程来改变阀的阻力系数，达到调节流量的目的。

流量调节阀与不是全开就是全闭的断流阀不同，它可能有无数个工作位置。调节阀的节流作用与断流阀的断流作用在要求上是完全不同的。虽然调节阀可能有附加的断流要求，但因为在许多调节阀结构中控制时主要目的，而断流作用式次要的，所以调节阀并没有良好的断流特性。因此，一般的作法是在一个系统中既装上断流阀，也装上调节，保留各自不同的作用。

调节阀的主要类型

根据不同的使用要求，调节阀有:直通双座调节阀、直通单座调节阀、低温调节阀、三通调节阀、小流量调节阀、套筒调节阀、波纹管密封调节阀、角形调节阀、高压调节阀、隔膜调节阀、偏心调节阀、阀体分离调节阀和蝶阀等。下面以直通单座调节阀为例，介绍调节阀的基本结构。

图2-1表示一个常用的直通单座阀。它是由上阀盖、下阀盖、阀体、阀座、阀芯、阀杆、填料和压板等零件组成的。阀芯和阀杆连接在一起，连接方法可用紧配合销钉固定或螺纹连接销钉固定。上、下阀盖都装有衬套，为阀芯移动起导向作用；由于上、下都有导向作用，所以称为双导向。阀盖的斜孔连通它的内腔和阀后内腔，当阀芯移动时，阀盖内腔电解质很容易通过斜孔流入阀后，不会影响阀芯的移动。

这种阀门的阀体内只有一个阀芯和一个阀座，特点是泄漏量小，易于保证关闭，甚至完全切断，因此，结构上有调节型和切断型，它们的区别在于阀芯形状不同，前者为柱塞型，后者为平板型。它的另一个特点是介质对阀芯推力大，即不平衡力，特别是在高压差、大口径时更为严重，所以仅适用于低压差场合，否则应该适当选用推力大的执行机构或配以阀门定位器。

阀有正装和反装两种类型，当阀芯向下移动时，阀芯与阀座之间流通面积减小，称为正装；反之，称为反装。调节阀的公称直径DN和阀座直径dN 标志着阀门规格的大小。

调节阀的流量特性

在选用流量调节阀时，最重要的标准之一是它的流量特性。调节阀的流量特性取决于它固有的流量特性。固有的流量特性表示为在恒温和阀门两边压力降不变的情况下，通过阀门的流量与控制元件位置 (阀杆行程)的函数关系，即:

通常的流量特性有线性的、改进线性的、等百分比的以及平万根 (快速开启)的。这些特性曲线的比较见图2-2

图2-2调节阀流量特性的比较

(1) 线性流量特性

线性流量特性阀门的流量与阀门位置成线性变化。对于线性控制阀来说，表示流量与阀门开启度间函数关系的一般方程是:

流量与阀门开启度成线性特性的图形，在直角坐标系上是一条直线。

(2)抛物线流量特性

抛物线流量特性是流量与控制元件位移的平方成正比。对于抛物线特性的控制阀来说表示流量与阀门开启度函数关系的一般万程是:

抛物线流量特性中流量变化率与阀门开启度的比值为常数。当画在对数?对数坐标纸上时，抛物线特性为一直线。抛曲线流量特性的一般数学表达式是:式中n是任意实数。

(3)改进的线性特性

有一种将抛物线特性与线性特性相结合的流量控制特性叫做改进的线性特性。这种改进的线性特性在阀门开启度的前30%范围内是一条抛物形的特性曲线，但在这以后，直到接近于流量的80%或90%的范围内均是线性特性。从这里开始，直到全开位置，改进的线性特性类似于乎方根特性。

(4)等百分比流量特性

等百分比流量特性也叫做指数或对数特性，是当行程(开启度)变化一个单位量时，流量变化的百分比相同的一种特性。这种形式的控制特性是在开启度由10%变至70%时流量的变化为10%，而开启度由60%变到70%时流量的变化同样是10%。对于等百分比控制阀来说，表示流量与阀门开启度间函数关系的一股方程是:

表示等百分比特性的流量与阀门开启度的关系的图形，当流量作为对数纵坐标划在半对数坐标纸上是一条直线，而画在直角坐标纸上是一条指数曲线。

(5)平方根(快速开启)流量特性

平方根流量特性是流量与控制元件位移的平方根成正比的一种特性，表示流量与阀门开启度间因数关系的一般方程是:

这种类型的特性通常叫做快速开启特性。

调节阀执行机构的选择

为了使调节阀能正常工作，配用的执行机构要能产生足够的输出力来克服各种阻力，保证高度的密封或阀门的开启。

对于所用的气动、电液、电动执行机构，一般都没有复位弹簧。作用力的大小与它的运动方向无关，因此，选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力或电机大转动力矩。

对于单作用气动执行机构，输出力与阀门开度有关，调节阀上出现的力也将影响运动特性，因此，要求在整个调节阀的开度范围建立力平衡。如果执行机构的输出力为F，它的力平衡方程式为:

其中主要是指作用在阀芯上的不平衡力和不平衡力矩。

(1)不平衡力和不平衡力矩

流体通过调节阀时，阀芯受到静压和动压的作用，产生使阀芯上下移动的轴向力和阀芯旋转的切向力。对于直线位移的调节阀来说，轴向力直接影响阀芯位移与执行机构信号力的关系，因此，阀芯所受到的轴向合力称为不平衡力。对于角位移调节阀，如蝶阀、球阀、偏旋阀等，影响其角位移的是阀板轴受到的切向合力矩，称之为不平力矩。

影响不平衡力和不平衡力矩的因素很多，例如，阀的结构类型、口径、流体物理状态等。如果工艺介质及调节阀都己确定，不平衡力和不平衡力矩主要与阀前后的压差有关，也与流体与阀芯的相对流向有关。

流体流向不同时，阀芯所受的不平衡力并不一样，图2-3表示较大口径的单座阀正装阀芯在两种不同流向下，压差不变时不平衡力与位移行程之间的关系曲线。图中假定使阀杆受压的不平衡力为“十”，使阀杆受拉伸的不平衡力为“-”。图中上面一种在流体流动时候使阀芯打开，称为流开状态。下面一种在流体流动时使阀芯关闭，称为流闭状态。

图2-3的曲线表明:阀芯在全关位置时的不平衡Ft最大，随着阀芯开启而逐渐变小。

(2)调节阀的允许压差

调节阀两端的压差增大时，其不平衡力或不平衡力矩也随之增大。当执行机构的输出力小于不平衡力时，它就不能在全行程范围内实现输入信号和阀芯位移的准确关系。由于对确定的执行机构，其最大输出力时固定的，故调节阀应限制在一定的压差范围内工作。

水击现象

水击现象:在有压管道系统中，由于某一管路中的部件工作状态的突然改变，就会引起管内液体流速的急剧变化，同时引起液体压强大幅度波动，这种现象称为水击现象。

阀门急速开启和关闭会引起水击现象。因阀门急速关闭引起水击而产生的水压，随阀门关闭速度而有所不同，但其数值高于千时水压的几倍到几十倍，这样高的压力可使管段破裂或使弯曲管段脱出，对给水设施有很大的危害。

调节阀内的汽蚀和闪蒸

在很多有水力机械的地万，经常可以看到调节阀、减压阀等节流阀的阀瓣和阀座等零件内部产生磨痕、深沟及凹坑，这些大多是由汽蚀和闪蒸吻，引起的。闪蒸是一种非常快速的转变过程，当流动液体的下游压力低于它的饱和压力时就会出现闪蒸。而当阀门中液体的下游压力又升回来，且高于饱和压力时，就会产生气蚀现象。在气蚀过程中饱和气泡不再存在，而是迅速爆破变回液态。

就调节阀而言，不论是气蚀还是闪蒸都会造成以下既方便的损害：

(1)材质的损坏：气泡破裂会产生极大的冲击力，足以严重地冲击损伤阀座、阀芯、阀体，尤其在高压差的情况下，就连极硬的阀芯、阀座也只能使用很短的时间。

(2)振动：汽蚀和闪蒸还带来阀芯的振动，这种振动包括垂直震动和水平振动，它们分别来自流体对阀芯的垂直撞击与水平撞击，其寄过造成机械磨损和破坏，调节阀控制不可靠，阀杆折断。

(3)噪声：噪声一般来自三个方面：阀芯振动造成的噪声；汽蚀造成的噪声；高速气体造成的气体动力噪声。

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