標題調節閥流通能力的提高過程和現狀

     本世紀初，調節閥剛誕生的時候，主要用于鍋爐-蒸汽機系統；當時蒸汽的壓力，溫度參數并不高，系統亦較簡單，調節閥只要能實現自動調節就行了，對于它的流通能力，流量特性等技術性能要求也不高。但是隨著火電站、大型化工廠、輸油管線、萬噸巨輪的出現，蒸汽的壓力溫度不斷提高，工作過程的環節也增多，自動化程度的要求也隨之提高，這樣對系統中的調節閥不但要求有足夠的可靠性，還要求有較高的調節精度。這就促使調節閥行業研究閥的流通能力、流量特性等技術性能，研究如何正確地計算、選用閥門。1944美國梅索尼蘭公司首先發明了調節閥流通能力測試方法，采用流量系數C值衡量一個閥的流通能力大小，這個方法很快被全世界的同行采用。當時對大量采用的球狀閥進行了測試，流通能力較低，用一個相對流量系數C/D²表示（其中D—公稱通徑的英時數），當時只有7.7，隨后由于調節閥行業的不斷努力，六十年代為10，七十年代提高到11~13，目前最高值為15.4。

     降低調節閥的流動阻力，也就是提高它的流通能力有著普遍的經濟效益。以一個2"口徑的球狀閥為例，其流量系數C值列表如下（見表一），用Q=C＊（△P/r）^1/2來分析，當Q相等時，C值增大，△P^1/2可以相應減小，就是說在調節閥進出口的壓降△p以二次方關系隨C值下降。例如同樣一臺Dg2"的調節閥從四十年代到現在流通通力增加了一倍，△p值只要原來的25%，這對于大量采用調節閥的過程控制系統來說，可以省大量的能耗。另外從通常使用的Dg25~Dg100口徑范圍來看，（見表二）七十年代較小一檔口徑的流通能力幾乎都超過了四十年代時較大一檔口徑的流通能力。目前最先進的水平，較小一檔口徑的流通能力又接近了六十年代大一檔口徑的流通能力。這樣從七十年代起，由于流通能力的提高，所選用的調節閥口徑與四十年代相比都可以縮小一檔口徑；那么按目前常用的雙座閥Dg25~Dg100范圍內來計算，平均重量可減輕20%，每臺平均減輕10公斤左右，按我廠前幾年的統計這處型號占總產量的80%以上，國內近年來總產量約四萬臺，按這個比例推算，每年可省500噸左右的鋼材，這是一個可觀的數字，另外對用戶來說節省投資，減輕裝置的總產量；由于以上兩方面的原因，高流通能力的球狀閥調節用戶是歡迎的。

表1 Dg2"球狀閥數據 

表2 Dg25~Dg100口徑調節閥C/D²值 

     也許有人問，既然如此，為什么調節閥的流通能力提高得很慢？從四十年代算起，過了二十年左右才提高了30%，又過十年，在六十年代的基礎上又提高了10~30%。這里原因很多。其中主要的有：一是流體力學理論上的發展，不斷地為閥門設計者提供理論依據和計算方法。二要降低調節閥的流動阻力，必須做很多艱苦繁瑣的測試工作。在設計閥體內部流道時，反復修改、試驗。以常用的雙座閥為例，口徑Dg25~Dg300有12檔口徑規格，每個規格要設計一個閥體，閥體設計得滿意了，相應要設計閥芯；每個規格至少有二種流量特性的閥芯，每種流量特性一般必須測試十個工作點。為了避免測量值的偶然性，每個工作點必須連續測試三次后取平均值；這樣一種流量特性的閥芯即使一次試驗成功，也得測試三十次。假如其中有一個工作點不符合標準要求，必須修改相鄰的幾個工作點。再作流量測試、直至滿意為止，六十年代以前，閥門的流量測試基本上采用秒表記時，量筒存水，水銀柱測差壓的傳統方法，因此測量速度較慢，要加工很多試驗件，要花很多精力和投資。由于這些原因，調節閥制造廠一般不輕易改動閥的流道和閥芯。到了七十年代，美國等發達國家采用了新技術，因此產品設計、樣機測試的周期大大縮短了。1983年我們在美國梅索尼蘭公司和費爾希公司考察時，看到他們的設計工程師采用電腦輔助設計，閥體內流道型線，等強度曲線在終端屏幕上顯示出平面圖樣和透視圖樣；在流量試驗室內，采用電子稱，流量計和微處理機，試驗時特性曲線上立即顯示在終端上，加上機械加工的速度加快，因此試制周期縮短了。所以七十年代后調節閥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。

     目前調節閥行業，調節閥流量能力最高的是美國梅索尼蘭和費希爾兩個公司的套筒閥，具體見表三。從表中可見日本山武一霍尼威爾公司的VDC型套筒閥，從六十年代生產后，雖然生產量很大�？墒橇魍�能力較小，C/D²還小于10。他們從七十年代末開始，對于如何降低調節閥流阻、提高流通能力作了長時間的研究開發，終于在八五年公布了改型的CV3000-HCB型套筒閥，在1"~8"口徑范圍內，C/D²值從9.23上升到12.71,提高了37.7%，取得了可喜的成就，趕上了國際先進水平。據有關資料看出日本同行也花了二十年的時間，他們為此付出的物力和人力也是很大的。

  表3 國外幾種流通能力較高的球狀調節閥品種