标题调节阀流通能力的提高过程和现状

     本世纪初，调节阀刚诞生的时候，主要用于锅炉-蒸汽机系统；当时蒸汽的压力，温度参数并不高，系统亦较简单，调节阀只要能实现自动调节就行了，对于它的流通能力，流量特性等技术性能要求也不高。但是随着火电站、大型化工厂、输油管线、万吨巨轮的出现，蒸汽的压力温度不断提高，工作过程的环节也增多，自动化程度的要求也随之提高，这样对系统中的调节阀不但要求有足够的可靠性，还要求有较高的调节精度。这就促使调节阀行业研究阀的流通能力、流量特性等技术性能，研究如何正确地计算、选用阀门。1944美国梅索尼兰公司首先发明了调节阀流通能力测试方法，采用流量系数C值衡量一个阀的流通能力大小，这个方法很快被全世界的同行采用。当时对大量采用的球状阀进行了测试，流通能力较低，用一个相对流量系数C/D²表示（其中D—公称通径的英时数），当时只有7.7，随后由于调节阀行业的不断努力，六十年代为10，七十年代提高到11~13，目前最高值为15.4。

     降低调节阀的流动阻力，也就是提高它的流通能力有着普遍的经济效益。以一个2"口径的球状阀为例，其流量系数C值列表如下（见表一），用Q=C＊（△P/r）^1/2来分析，当Q相等时，C值增大，△P^1/2可以相应减小，就是说在调节阀进出口的压降△p以二次方关系随C值下降。例如同样一台Dg2"的调节阀从四十年代到现在流通通力增加了一倍，△p值只要原来的25%，这对于大量采用调节阀的过程控制系统来说，可以省大量的能耗。另外从通常使用的Dg25~Dg100口径范围来看，（见表二）七十年代较小一档口径的流通能力几乎都超过了四十年代时较大一档口径的流通能力。目前最先进的水平，较小一档口径的流通能力又接近了六十年代大一档口径的流通能力。这样从七十年代起，由于流通能力的提高，所选用的调节阀口径与四十年代相比都可以缩小一档口径；那么按目前常用的双座阀Dg25~Dg100范围内来计算，平均重量可减轻20%，每台平均减轻10公斤左右，按我厂前几年的统计这处型号占总产量的80%以上，国内近年来总产量约四万台，按这个比例推算，每年可省500吨左右的钢材，这是一个可观的数字，另外对用户来说节省投资，减轻装置的总产量；由于以上两方面的原因，高流通能力的球状阀调节用户是欢迎的。

表1 Dg2"球状阀数据 

表2 Dg25~Dg100口径调节阀C/D²值 

     也许有人问，既然如此，为什么调节阀的流通能力提高得很慢？从四十年代算起，过了二十年左右才提高了30%，又过十年，在六十年代的基础上又提高了10~30%。这里原因很多。其中主要的有：一是流体力学理论上的发展，不断地为阀门设计者提供理论依据和计算方法。二要降低调节阀的流动阻力，必须做很多艰苦繁琐的测试工作。在设计阀体内部流道时，反复修改、试验。以常用的双座阀为例，口径Dg25~Dg300有12档口径规格，每个规格要设计一个阀体，阀体设计得满意了，相应要设计阀芯；每个规格至少有二种流量特性的阀芯，每种流量特性一般必须测试十个工作点。为了避免测量值的偶然性，每个工作点必须连续测试三次后取平均值；这样一种流量特性的阀芯即使一次试验成功，也得测试三十次。假如其中有一个工作点不符合标准要求，必须修改相邻的几个工作点。再作流量测试、直至满意为止，六十年代以前，阀门的流量测试基本上采用秒表记时，量筒存水，水银柱测差压的传统方法，因此测量速度较慢，要加工很多试验件，要花很多精力和投资。由于这些原因，调节阀制造厂一般不轻易改动阀的流道和阀芯。到了七十年代，美国等发达国家采用了新技术，因此产品设计、样机测试的周期大大缩短了。1983年我们在美国梅索尼兰公司和费尔希公司考察时，看到他们的设计工程师采用电脑辅助设计，阀体内流道型线，等强度曲线在终端屏幕上显示出平面图样和透视图样；在流量试验室内，采用电子称，流量计和微处理机，试验时特性曲线上立即显示在终端上，加上机械加工的速度加快，因此试制周期缩短了。所以七十年代后调节阀流通通力提高的速度加快了，七十年代C/D²上升到11~13，目前又提高到15.4。

     目前调节阀行业，调节阀流量能力最高的是美国梅索尼兰和费希尔两个公司的套筒阀，具体见表三。从表中可见日本山武一霍尼威尔公司的VDC型套筒阀，从六十年代生产后，虽然生产量很大。可是流通能力较小，C/D²还小于10。他们从七十年代末开始，对于如何降低调节阀流阻、提高流通能力作了长时间的研究开发，终于在八五年公布了改型的CV3000-HCB型套筒阀，在1"~8"口径范围内，C/D²值从9.23上升到12.71,提高了37.7%，取得了可喜的成就，赶上了国际先进水平。据有关资料看出日本同行也花了二十年的时间，他们为此付出的物力和人力也是很大的。

  表3 国外几种流通能力较高的球状调节阀品种