控制阀小白第一课：控制阀选型的要点（45年经验老工程师分享）(图文)

控制阀小白第一课：控制阀选型的要点（45年经验老工程师分享）

近几年安全生产问题频频被大众所关注，相信大家还记得《烈火英雄》这部基于真实事件改编的电影，讲述了一次重大火灾事故中，消防员们英勇无畏地与火魔搏斗，最终成功控制了火势，保护了民众的生命财产安全。在这部电影中，一个特别的情节是消防员需要关闭一个大型的石油储罐阀门，以切断燃料供应，防止火势蔓延。这个阀门的转动需要8000圈才能完全关闭，耗时长达六个小时，这反映了 控制阀选型在极端条件下的重要性 和挑战。

可以说控制阀的选型对于工业过程控制系统来说至关重要，它直接影响到生产效率、能源消耗、产品质量以及系统的稳定性和安全性。以下是控制阀选型重要性的几个关键方面：

1） 精确控制 ：控制阀是过程控制系统中的执行器，负责调节流体的流量，以达到设定的工艺条件。一个正确选型的控制阀可以提供所需的精确控制，确保过程变量（如温度、压力、流量）维持在目标范围内。

2） 节能和成本效益 ：不当的选型可能导致控制阀在非最优工况下运行，造成能量浪费和不必要的成本开支。例如，过大的控制阀会导致泵送或压缩设备工作在更高的能耗状态，而过小的控制阀则可能限制流体流动，影响生产效率。

3） 响应速度和稳定性 ：控制阀的响应速度和动态特性对其所处的闭环控制回路的稳定性有重大影响。不合适的选型可能会导致控制回路振荡，影响过程的稳定性和安全性。

4） 维护和使用寿命 ：控制阀的不当选型可能会加速其磨损和故障，导致频繁的维护和更换，增加运营成本。例如，过大的控制阀长期处于小开度工作，可能因流体侵蚀而提前损坏。

5） 适应性和灵活性 ：随着工艺条件的变化，一个可调范围宽广且选型适当的控制阀可以更好地适应不同工况，无需频繁更换或调整。

6） 安全性 ：在某些关键应用中，如紧急关断或放空系统，控制阀的可靠性和响应时间直接关系到人员和设备的安全。

7） 合规性和标准 ：许多行业都有严格的安全和环保法规，控制阀的选型需要符合相应的标准，避免违规风险。

那么 作为一名控制阀行业的小白，该如何来掌握控制阀选型的要点呢？ 这里我们不讲复杂的分析，分享一个拥有 45年控制阀行业从业经验的老工程师的选型要点 ，一起来学习一下。

图1：不同尺寸阀门的安装特性曲线展示（这两个阀门是等百分比流量特性的阀门）

图1描绘了两个不同尺寸的阀门在同一系统中的安装特性曲线，这些阀门均采用等百分比流量特性设计，而系统本身含有大量管道。

值得注意的是，两条曲线在规定最大流量550加仑每分钟（gpm）之前，呈现出接近线性的流量特性。其中，3英寸阀门（绿色曲线）的选型恰到好处，而6英寸阀门（红色曲线）则明显过大。

3英寸阀门之所以选型得当，是因为它遵循了一条经验法则： 在最大要求流量550gpm时，阀门的开度应在60%～80%之间 。这条规则对阀门用户而言是极为有利的，因为它巧妙地平衡了充分利用阀门控制范围与提供良好流量调节的需求，同时确保了充足的安全余量。

3英寸阀门能够在550gpm的基础上额外处理约20%的流量，这通常是足够的；相比之下，6英寸阀门则能在同一基础上处理高达60%的额外流量，显然超出了实际需求。

那么， 恰当的选型如何转化为更佳的控制效果呢？

如果3英寸阀门在正确选型的情况下，其开度每增加1%，流量将相应增加8gpm。

而若6英寸阀门同样增加1%的开度，则流量将激增20 gpm。

所有阀门在操作过程中都存在一定的粘滞性。 随着时间推移，特别是在频繁调整填料的情况下，阀门的最小移动增量可能固定在1%左右。

因此，假设在理想状态下，这些阀门能够以1%的开度增量进行精准定位，那么3英寸阀门便能实现8gpm的流量微调，而6英寸阀门的流量控制则仅限于20gpm的增量。

通常， 控制阀选型过大，其控制精度随之下降 。 理想的阀门最小开度应保持在20%左右，以确保在低流量区域有足够的安全缓冲。 然而，这一目标并非总是易于实现。有几个关键点应当铭记于心： 在最大要求流量时，阀门开度位于60%～80%的控制阀，将展现出最佳的控制性能。

对于 全通径球阀、分段球阀及高性能蝶阀，其正确选型往往意味着比管道小两号 。

而 直通控制阀的恰当选型则通常要求比管道小一号 。为了规避控制范围低端可能遇到的难题，阀门开度不宜远低于20%，只要条件允许。

阀门制造商发布的Cv值表格通常从10%起步，这意味着更低开度下的阀门行为鲜为人知。

过大的控制阀在实践中十分常见。在进行选型计算时，压力降（ΔP）的确定不可随意，必须依据系统在各设计流量率下的静态分析结果。

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