k301單座調(diào)節(jié)閥畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p>　　作 者： 郝永吉 學(xué) 號(hào)： 2014412040108 </p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) &

2、lt;/p><p>　　題 目： K301單座調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì) </p><p>　　指導(dǎo)者： 張?bào)銤?副教授 </p><p>　　評(píng)閱者： </p><p>　　2017 年 6 月 吉 林

3、</p><p>　　題目：K301單座調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　工程自動(dòng)控制和儀器為我國國民經(jīng)濟(jì)和每個(gè)部門重要基礎(chǔ)技術(shù)裝備。在生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥在弱動(dòng)力級(jí)和執(zhí)行流動(dòng)流體控制所需的強(qiáng)動(dòng)力級(jí)功能之間，實(shí)現(xiàn)了必需的能量擴(kuò)大功能，為控制系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，對(duì)維續(xù)現(xiàn)代工程制造的產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約

4、成本，降低功耗，提升效益相當(dāng)重要。</p><p>　　本課題在詳細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析了國內(nèi)外目前調(diào)節(jié)閥技術(shù)的發(fā)展情況和已有調(diào)節(jié)閥的性能水平。通過對(duì)國外調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢的調(diào)研，舉例指出了現(xiàn)階段傳統(tǒng)單座調(diào)節(jié)閥的缺點(diǎn)和短板。根據(jù)實(shí)際工況和我國工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，引進(jìn)國外單座調(diào)節(jié)閥的領(lǐng)先科技，研發(fā)出新式的更適合現(xiàn)代工業(yè)需求的單座調(diào)節(jié)閥。本課程設(shè)計(jì)主要攻克的關(guān)鍵技術(shù)為：閥體內(nèi)采用S型介質(zhì)流通方案，因?yàn)榱骶€式流道可以

5、明顯降低壓降損耗，并使閥體通流性能增強(qiáng)。閥體內(nèi)主要零件設(shè)計(jì)，降低調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體泄漏，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減少制造成本。提供更高的流量可調(diào)范圍。</p><p>　　相信不遠(yuǎn)的未來，隨著各方面技術(shù)的不斷進(jìn)步和提高，將有更多創(chuàng)新技術(shù)的調(diào)節(jié)閥問世。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單座調(diào)節(jié)閥；閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)；可調(diào)范圍</p><p><b>　　</b></p&

6、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　第1章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1 問題的提出- 1 -</p><p>　　1.2單座調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)的目的及意義- 1 -</p><

7、;p>　　1.3國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展水平概況- 2 -</p><p>　　1.4論文的主要內(nèi)容- 3 -</p><p>　　第2章 調(diào)節(jié)閥總體方案的設(shè)計(jì)計(jì)算- 5 -</p><p>　　2.1閥體形式的選擇與設(shè)計(jì)- 5 -</p><p>　　2.1.1閥體結(jié)構(gòu)形式- 5 -</p><p>　　2.1

8、.2壁厚的選擇與計(jì)算- 7 -</p><p>　　2.2 閥體連接形式的選擇與設(shè)計(jì)- 9 -</p><p>　　2.3上閥蓋設(shè)計(jì)- 9 -</p><p>　　2.4閥芯設(shè)計(jì)- 10 -</p><p>　　2.5閥芯導(dǎo)向型式- 11 -</p><p>　　2.6閥座設(shè)計(jì)- 11 -</p>

9、;<p>　　2.7閥桿設(shè)計(jì)- 11 -</p><p>　　2.8執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇及內(nèi)零件簡介- 12 -</p><p>　　第3章 單座調(diào)節(jié)閥的流量特性及其選擇- 16 -</p><p>　　3.1可調(diào)范圍- 16 -</p><p>　　3.2 流量特性- 18 -</p><p>　　

10、3.2.1理想流量特性- 18 -</p><p>　　3.2.2工作流量特性- 19 -</p><p>　　第4章 調(diào)節(jié)閥的發(fā)展與展望- 21 -</p><p><b>　　結(jié)論- 22 -</b></p><p><b>　　致謝- 23 -</b></p><

11、p>　　參考文獻(xiàn)- 24 -</p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　1.1 問題的提出</b></p><p>　　現(xiàn)代化工業(yè)主要以先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)為基礎(chǔ)。根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展歷程和技術(shù)革新來分析，控制技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步意義重大。雖然多種新型的控制技術(shù)接連涌現(xiàn)，但是最核心的控制

12、技術(shù)不會(huì)改變。不斷更新?lián)Q代的只是技術(shù)工具。傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制方式已不能完善的調(diào)控現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，現(xiàn)用模擬電路、數(shù)字化過程控制、微機(jī)編程軟件控制等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行創(chuàng)新?，F(xiàn)代數(shù)字化儀表的研制和應(yīng)用加快了工業(yè)自動(dòng)化的腳步。代表性的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：檢測、控制和執(zhí)行?，F(xiàn)階段，數(shù)字技術(shù)與微型處理器技術(shù)對(duì)監(jiān)測與控制技術(shù)的影響巨大，對(duì)相關(guān)工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域帶來的促進(jìn)作用已是眾所周知，尤其是為成產(chǎn)過程提供控制的產(chǎn)品調(diào)節(jié)閥，更有飛速的進(jìn)步。雖然

13、傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品已經(jīng)投入到工業(yè)成產(chǎn)中，但現(xiàn)代化工業(yè)所需的是更為優(yōu)秀的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品，所以如何生產(chǎn)出適用于現(xiàn)代機(jī)電一體化控制技術(shù)的單座調(diào)節(jié)閥，并能提高調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量等級(jí)，更有效更安全地進(jìn)行操作，更充分地利用與節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，都將給調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)提出新的課題， 人們已經(jīng)對(duì)調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)提出更嚴(yán)格、更高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　放眼未來，人們將要面對(duì)的難題還會(huì)很多，例如生產(chǎn)原料供應(yīng)不足，煤、石油、天然氣等化石

14、能源的越用越少。人類社會(huì)對(duì)生產(chǎn)力的需求。人們對(duì)好的工作條件的需求。人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展等。為解決這些與人類生活息息相關(guān)問題，都要改善和改造原有的過程控制系統(tǒng)，或是創(chuàng)造出更先進(jìn)的過程控制元件，而這樣的控制系統(tǒng)的誕生就要求有更先進(jìn)的調(diào)節(jié)閥技術(shù)[1]。</p><p>　　1.2單座調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)的目的及意義</p><p>　　提升調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量、功能和適用范圍，對(duì)現(xiàn)代化工業(yè)的意義非同尋常，而生產(chǎn)制

15、造出可以適合各個(gè)方面要求的新型調(diào)節(jié)閥則是當(dāng)務(wù)之急。因單座調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的限制，其只能在大部分工況中適用。本課題設(shè)計(jì)目的是使單座調(diào)節(jié)閥向著現(xiàn)代化工業(yè)所需求方向設(shè)計(jì)：</p><p>　　穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品質(zhì)量，安全便捷的操作。在成產(chǎn)過程控制中，調(diào)節(jié)閥與控制管路中的流體相直接接觸，如果發(fā)生故障，后果十分嚴(yán)重。在石油工業(yè)中，再整條生產(chǎn)線中，多種生產(chǎn)設(shè)備密集地集中檢測與調(diào)制。多數(shù)操控都是在高溫低壓或高溫高壓中完成的，介質(zhì)大部

16、分為易燃易爆的油品。因此，調(diào)節(jié)閥的安全可靠和防火防爆性能應(yīng)該受到高度重視。在化工廠內(nèi)，過程控制更為復(fù)雜，溫度、壓力、流量和液體位置的四大熱工變量對(duì)調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量要求更為苛刻。在電力生產(chǎn)中，火力發(fā)電廠要對(duì)鍋爐進(jìn)行控制，鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)水位的控制，都要求調(diào)節(jié)閥具有高的控制精確度與控制的靈敏性。</p><p>　　自然生活環(huán)境的保護(hù)與資源的充分利用也是調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的問題。調(diào)節(jié)閥可能對(duì)環(huán)境造成大氣污染和噪音等問題，

17、所以本課題的設(shè)計(jì)應(yīng)解決或改善以下問題。第一，設(shè)備泄漏直接造成了原料與能源浪費(fèi)，并造成環(huán)境的污染，對(duì)員工的健康造成威脅，還可能引起重大安全事故。大氣污染的防止，要求閥座密封良好。因此，密封方法與材料的選用應(yīng)該達(dá)到密封要求。當(dāng)流通介質(zhì)存在毒性時(shí)，如一氧化氮、二氧化硫等介質(zhì)，就應(yīng)用波紋管密封或更安全可靠的密封方法。第二，調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)中，噪音污染比較嚴(yán)重。因?yàn)檎{(diào)節(jié)閥的應(yīng)用一定會(huì)造成流體壓強(qiáng)降低。速度變化與閥體振動(dòng)，所以噪聲不可避免，在過程控制中

18、，電動(dòng)機(jī)、葉片、變速器、煤爐、調(diào)節(jié)閥等，調(diào)節(jié)閥的噪音占比例較大。所以本課題研究的目的是要控制它的噪音等級(jí)的大小。</p><p>　　現(xiàn)如今社會(huì)對(duì)能源的消費(fèi)和需求越來越大，人們也在尋找節(jié)約傳統(tǒng)能源和制造新能源途徑，所以單座調(diào)節(jié)閥還要以節(jié)約能源和適應(yīng)于新能源為目的方向設(shè)計(jì)和制造。也只有這樣才能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)的資源節(jié)約與新能源的應(yīng)用需求，同時(shí)還能為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本。</p><p>　　1

19、.3國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展水平概況</p><p>　　全球閥門市場總值約為400億美元。隨著歷史的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化成度的提高調(diào)節(jié)閥的技術(shù)水平也突飛猛進(jìn)，從原理較為簡單的自力式穩(wěn)壓器發(fā)展到全智能數(shù)字化的控制閥，大約歷經(jīng)100年的時(shí)間。目前調(diào)節(jié)閥在工業(yè)生產(chǎn)中地位已非常重要，自簡易的熱互換器溫度調(diào)節(jié)閥到復(fù)雜的調(diào)控系統(tǒng)的正常工作，都必須要有調(diào)節(jié)閥的調(diào)控。以下列舉了兩個(gè)調(diào)節(jié)閥技術(shù)較為發(fā)達(dá)的國家和我國的調(diào)節(jié)閥發(fā)展過程。</p

20、><p>　　美國是全球經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的國家，一直以來是的閥門生產(chǎn)制造強(qiáng)國。在第二次世界大戰(zhàn)后期成產(chǎn)研發(fā)了大約全世界一半的閥門，但后來由于其他國家閥門自產(chǎn)能力的提高美國閥門產(chǎn)品在世界上的比例呈減少趨勢。近幾年美國閥門行業(yè)增長甚微，某些增長因素被某些行業(yè)的萎縮相抵消了，雖然如此，美國閥門公司依然占據(jù)了全球閥門市場的 40%。TYCO 國際公司是美國一家全球五百強(qiáng)企業(yè)，其下屬的TYCO流體控制公司是世界最大的閥門、執(zhí)行器生

21、產(chǎn)企業(yè)，此公司名下有六十多個(gè)自主的品牌，可以制造最完備的調(diào)節(jié)閥類成品，擁有完善的閥門調(diào)控技術(shù)鏈條。美國的FLOWSERVE公司為世界最早的可以自主研發(fā)流體控制元件和相關(guān)維護(hù)與更新服務(wù)的公司。其最早研發(fā)了調(diào)節(jié)閥頂部導(dǎo)向和底部導(dǎo)向技術(shù)，最早研發(fā)了首臺(tái)通用調(diào)節(jié)閥，最早發(fā)明了用于控制閥口徑計(jì)算與工作過程中可以準(zhǔn)確的測量其噪聲的方法。大大簡化了閥門口徑的設(shè)計(jì)概念。</p><p>　　英國是最先完成工業(yè)化的國家，是世界工業(yè)

22、制造業(yè)基地。在閥門的國際貿(mào)易中英國的閥門銷量處于領(lǐng)先地位，幾乎全部的制造廠在閥門設(shè)計(jì)和制造方面都應(yīng)用了自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)與工藝過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。其中英國ABB公司為研發(fā)與生產(chǎn)控制閥門的技術(shù)處于領(lǐng)先地位，如今也是歐洲最大的控制閥生產(chǎn)企業(yè)之一。HOPKINGSANS歷經(jīng)近半個(gè)世紀(jì)的積累與發(fā)展，閥門研發(fā)經(jīng)驗(yàn)也非常成熟。英國的SPARAX公司，該公司歷史悠久，目前為全球最大的蒸汽系統(tǒng)閥門生產(chǎn)和供應(yīng)商，其產(chǎn)品廣泛，主要有鍋爐控制系統(tǒng)、單項(xiàng)截流閥、自力

23、式溫度壓力控制閥、蒸汽疏水閥、凝結(jié)水回水泵、流速計(jì)、換熱器模塊、潔凈蒸汽機(jī)、截止閥、止回閥等產(chǎn)品、氣動(dòng)電動(dòng)控制閥和控制器。</p><p>　　我國在20世紀(jì)40年代，角形調(diào)節(jié)閥、蝶閥、隔膜調(diào)節(jié)閥和球閥先后問世。20世紀(jì)50年代，球閥的使用很受工業(yè)生產(chǎn)的歡迎。還使用三通閥替代兩臺(tái)單座閥投入系統(tǒng)使用。20世紀(jì)60年代，套筒閥的研發(fā)很快受到重視且成為主流產(chǎn)品。20世紀(jì)70年代，偏心旋轉(zhuǎn)閥問世。20世紀(jì)80年代中期，我

24、國從日本引進(jìn)了CV3000精小型閥。主要特點(diǎn)是小型化和高容量化。從此以后我國開始擁有了自主研發(fā)的精小型閥類產(chǎn)品。20世紀(jì)90年代末，全功能超輕型調(diào)節(jié)閥問世，這是首個(gè)由中國人自主研發(fā)的新種類閥門。21世紀(jì)，智能數(shù)字化閥門的問世，為調(diào)節(jié)閥歷史掀開了嶄新的一頁。目前智能數(shù)字化調(diào)節(jié)閥的制造更能適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的工況需求。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，都能夠研制成智能化控制系統(tǒng)。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)上配以全電子式閥位定位器，并用先進(jìn)的電子元件代替磁力馬達(dá)，

25、就能夠應(yīng)用PID（比例—積分—微分）運(yùn)算。先進(jìn)的智能化調(diào)節(jié)閥把閥體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電氣轉(zhuǎn)換定位器結(jié)合在了一起，且配備現(xiàn)場顯示儀、微機(jī)處理器、液位感應(yīng)儀、溫度、位置傳感儀、先進(jìn)的數(shù)字量子輸入輸出電路模塊。并可以與計(jì)算機(jī)和電腦傳輸數(shù)據(jù)端連接?，F(xiàn)行研制的智能數(shù)字化調(diào)節(jié)閥已可以把全部控制系統(tǒng)整合在閥</p><p>　　1.4論文的主要內(nèi)容</p><p>　?。?）論文分析了調(diào)節(jié)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，針對(duì)

26、調(diào)節(jié)閥的技術(shù)背景和發(fā)展趨勢進(jìn)改進(jìn)與設(shè)計(jì)，并與傳統(tǒng)單座閥比較，分析其綜合性能，適用范圍及對(duì)實(shí)際使用工況的適用能力，提出單座調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)方向。</p><p>　　（2）對(duì)單座調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的研究與優(yōu)化，制定設(shè)計(jì)內(nèi)容，優(yōu)化比較單座調(diào)節(jié)閥內(nèi)部主要零件，分析調(diào)節(jié)閥的適用工況環(huán)境，對(duì)閥內(nèi)主要零件分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高其使用壽命與使用范圍，還要對(duì)核心元件地主要研究內(nèi)容設(shè)列數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行理論分析與公式計(jì)算。</p>

27、<p>　?。?）對(duì)單座調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量研究設(shè)計(jì)，并對(duì)各種流量特性經(jīng)行分析。關(guān)鍵對(duì)閥體零件件進(jìn)行殼體密封試驗(yàn)、上密封試驗(yàn)與整機(jī)密封試驗(yàn)。在流量試驗(yàn)中，根據(jù)兩類流量特性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，列出流量特性表格。</p><p>　?。?）對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行羅列研究，總結(jié)調(diào)節(jié)閥的工作表現(xiàn)和理論計(jì)算的偏差。找出偏差成因，然后進(jìn)行完善。</p><p>　?。?）通過本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)單座調(diào)節(jié)閥技

28、術(shù)提出一些遇到的實(shí)際問題，并表明看法。</p><p>　　第2章 調(diào)節(jié)閥總體方案的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　2.1閥體形式的選擇與設(shè)計(jì)</p><p>　　單座調(diào)節(jié)閥是管路中關(guān)鍵的組成單位，確保調(diào)控管路系統(tǒng)的安全運(yùn)行，要對(duì)閥門的研制工作提出很多難題。所以，單座調(diào)節(jié)閥的研制一定要符合工作流體的壓力、溫度、 腐蝕等介質(zhì)工況條件對(duì)單座調(diào)節(jié)閥的使用要求。本課題中K30

29、1單座調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下條件：</p><p>　?。?）閥門口徑：100mm；</p><p>　?。?）壓力等級(jí)：4Mpa；</p><p>　?。?）最大行程：30mm；</p><p>　?。?）適用于有沖刷、氣蝕等嚴(yán)峻條件的工況；</p><p>　?。?）泄漏量小，容易保證密封，泄漏量滿足標(biāo)準(zhǔn)ANSI B

30、16.104Ⅳ要求；</p><p>　　2.1.1閥體結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　目前單座閥閥體應(yīng)用比較普遍，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，通流能力良好。單座閥主要適用在閉合時(shí)密閉成度高的工況，可以實(shí)現(xiàn)本課題的設(shè)計(jì)適用條件。單座閥體變化形式多，可通過改變閥內(nèi)部件進(jìn)行修改，用以減小或增大流通能力、降低噪聲和改善氣蝕的設(shè)計(jì)要求。單座閥閥體型式能制造為直通式、角形、棒形和分體式結(jié)構(gòu)。</p>

31、<p>　　角形閥通常為單座閥。其主要適用水塔供水、制熱系統(tǒng)排水。因其體積較小還可用于彎管的管道連接處。</p><p>　　棒形閥體主要應(yīng)用于化工廠內(nèi)的具有高腐蝕性的管路介質(zhì)。主其要是用金屬棒料和有機(jī)塑料研制生產(chǎn)。因?yàn)橄∮薪饘俸辖鹂梢杂行У牡挚垢g，鍛造棒形閥體可以較鑄造閥體成本低。</p><p>　　雙座閥閥體結(jié)構(gòu)一般較一樣口徑的單座閥閥體流通能力強(qiáng)，不過閥座的閉合等級(jí)僅

32、能達(dá)到Ⅱ級(jí)。雙座閥閥體結(jié)構(gòu)主要適用石油化工調(diào)控高粘度的流體介質(zhì)，或有顆粒、污染物和閥內(nèi)件有流體污染物的工況條件。</p><p>　　三通閥體主要適用合流或分流工況條件。</p><p>　　直通式閥體的材質(zhì)種類繁多，其口徑最大可為400mm，公稱壓力可以達(dá)到 ANSI2500等級(jí)。閥體結(jié)構(gòu)簡單，能夠滿足大部分的工況要求，所以本課題K301單座調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用直通式單座閥體結(jié)構(gòu)見圖2-1。&l

33、t;/p><p>　　圖2-1 單座閥閥體</p><p>　　閥體材料選取多種多樣，主要看其工況條件的要求。單座閥閥體結(jié)構(gòu)簡單，滿足多種的工況要求，且連閥體接端尺寸大，介質(zhì)通道為流線型，維修簡單。閥體流道采用S型設(shè)計(jì)，可有效減少壓降損失，大大增強(qiáng)通流能力。</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　

34、　式中： F — 流通面積， m 2</p><p><b>　　ξ — 阻力系數(shù)；</b></p><p>　　C—調(diào)節(jié)閥的通流能力；</p><p>　　C值的大小與閥門的結(jié)構(gòu)有關(guān)。所以，調(diào)節(jié)閥的不同結(jié)構(gòu)形式，其阻力與通流能力都不相同。如果閥體的流道設(shè)計(jì)不正確，阻力系數(shù) ξ 升高，調(diào)節(jié)閥的流通能力也會(huì)減小。</p><

35、;p>　　調(diào)節(jié)閥主要有兩種阻力損失，第一是閥體流道的阻力損失，表示式為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中： —閥體流道部分阻力損失；</p><p>　　—閥體流道總阻力系數(shù)；</p><p>　　—閥體流道內(nèi)流體平均流速；</p><p>　　

36、第二是節(jié)流部分局部阻力損失。從上式中可知，希望閥體流道阻力降低，就一定要將阻力系數(shù)減小與流體流速下降，主要是流體速度。因?yàn)榱魉倥c阻力損失成平方關(guān)系。之前的閥體通道，內(nèi)截面積較公稱通徑截面積小。因此，當(dāng)流體流入閥體之后平均流速將會(huì)升高，通道內(nèi)的各個(gè)部分的介質(zhì)速度或多或少，流體流向也不停的改變，介質(zhì)還有可能在死角里形成渦流。 當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流口閥芯和閥座之間環(huán)隙的時(shí)候，流道面積減小，造成局部阻力系數(shù)增大，且流速也開始升高阻力損失增大。本課題設(shè)

37、計(jì)的閥體結(jié)構(gòu)，進(jìn)口段管口逐漸擴(kuò)大，流道口截面積按一定比例逐漸變大，而當(dāng)?shù)匠隹诙螘r(shí)管口逐漸減小，設(shè)計(jì)成這樣可以實(shí)現(xiàn)流體進(jìn)入閥體后減速的效果。介質(zhì)流到節(jié)流口之前，流道面積比公稱通徑的截面積至少增大20%。這樣的設(shè)計(jì)能使局部阻力系數(shù)和介質(zhì)流速同時(shí)降低，有效減少了閥體對(duì)于流體的阻力損失。</p><p>　　閥體材料的選擇。由表格2.1中材料ZG0Cr17Ni12Mo2滿足k301單座調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)與使用要求。所以閥體材料

38、選用ZG0Cr17Ni12Mo2[3]。</p><p>　　表2-1 閥體材料選取標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　2.1.2 壁厚的選擇與計(jì)算 </p><p>　　閥體壁厚的設(shè)計(jì)。已知：</p><p>　　T—調(diào)節(jié)閥最大設(shè)計(jì)溫度；</p><p><b>　　—調(diào)節(jié)閥公稱壓力；</b></p

39、><p>　　因閥體做整機(jī)水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用壓力為1.5倍公稱壓力，故計(jì)算閥體壁厚時(shí)，P = 1.5PN；</p><p>　　式中： —閥體中腔最大內(nèi)徑；</p><p>　　—溫度為T時(shí)，閥體材料許用拉應(yīng)力；</p><p>　　—算上腐蝕余量后的壁厚；</p><p>　　—算上鑄造誤差與流體腐蝕等條件附加的裕量（單

40、位 mm）。</p><p><b>　　（2-3）</b></p><p>　　表2-2 閥門殼體最小壁厚 （mm）</p><p>　　所以根據(jù)公式（2-2）與表2.2可得閥體壁厚為8mm。</p><p>　　2.2 閥體連接形式的選擇與設(shè)計(jì)</p><p&g

41、t;　　調(diào)節(jié)閥裝入管道有三個(gè)裝入方式，螺栓旋緊帶墊片法蘭連接、旋入式管螺紋連接與焊接連接。小型調(diào)節(jié)閥通常用旋入式管螺紋連接，它比法蘭連接更加節(jié)約成本。特定的螺紋為閥體上的錐型管內(nèi)螺紋，即美國管道螺紋，簡稱NPT。其和管路端匹配的外螺紋連接組合為金屬與金屬的密封。管螺紋連接常用做小于口徑為DN50的閥門，且用于高溫工作系統(tǒng)。如非要將閥體在管路中拆卸出來進(jìn)行維護(hù)或更換，拆卸過程應(yīng)該和繁瑣，因?yàn)橐獙㈤_法蘭連接處斷開并才能將閥體從管路旋出。 &

42、lt;/p><p>　　合金鋼和鋼的閥體標(biāo)準(zhǔn)連接方式為螺栓緊固帶墊片法蘭連接。閥門很容易從管道上拆下，用于較廣泛的工作壓力范圍。法蘭連接端適用的溫度范圍為-273℃~ +515℃的任何口徑調(diào)節(jié)閥。法蘭連接采取平面型允許配對(duì)法蘭與夾持在法蘭之間的墊片全面地接觸。旋緊法蘭螺栓，墊片被壓入配合法蘭的U形槽內(nèi)，確保法蘭面密封良好，墊片通常是軟鐵。所以本課題采用標(biāo)準(zhǔn)連接形式，即螺栓緊固帶墊片法蘭連接。</p>&

43、lt;p><b>　　2.3上閥蓋設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在閥體中上閥蓋的一側(cè)受到閥內(nèi)介質(zhì)的壓力，其余閥體處于相同的工況條件，受到的流體腐蝕性與壓力也都相同，所以選用材料也和閥體相同。采用螺栓連接法蘭式常溫型（-17~230℃）上閥蓋，如圖2-2。上閥蓋提供負(fù)載力以防止上閥蓋與閥體之間以及閥座與閥體之間的泄漏。上閥蓋也為套筒提供對(duì)中配合。上閥蓋的上部提供與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接的結(jié)構(gòu)，

44、使閥配套多彈簧薄膜氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖2-2 單座閥常溫型上閥蓋</p><p>　　在高溫或低溫工況下，使用伸長型上閥蓋，如圖2-3。這樣可以將填料函位置移到距極限過程溫度很遠(yuǎn)的位置，這使填料溫度依舊控制為允許值里，避免填料變質(zhì)引起的泄漏。因上閥蓋承受與閥體同樣的壓力及腐蝕性作用，因此在材料選擇上及壁厚的計(jì)算上與閥體相同，不另作設(shè)計(jì)說明[4]。</p>&

45、lt;p>　　圖2-3 單座閥高溫上閥蓋 </p><p><b>　　2.4閥芯設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在直通式單座調(diào)節(jié)閥中閥芯為能上下動(dòng)作的組成零件。對(duì)流體的流動(dòng)進(jìn)行改變或截止。閥芯型式的設(shè)計(jì)是與其他設(shè)計(jì)分開的，用來得到變化的流量性能，得到設(shè)計(jì)需要的導(dǎo)向方式和閥座居中配合的基準(zhǔn)。還能獲取需要的關(guān)閉或抗損壞的性能。單座柱塞式閥芯主要適用在對(duì)泄漏量要求

46、較為苛刻的工作系統(tǒng)中，閥芯工作時(shí)進(jìn)入閥座里，控制改變閥芯的位置，就可以調(diào)控閥內(nèi)流量及壓力。單座柱塞式閥芯的生產(chǎn)較為經(jīng)濟(jì)，且調(diào)控精度高密封性好，但是在高壓差工況不平衡力大，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)大，不能很好的發(fā)揮作用，因此其只適用于低壓差工況環(huán)境。</p><p>　　目前，閥芯型面的設(shè)計(jì)只能基于在流量試驗(yàn)的條件下通過圖解法設(shè)計(jì)。并且閥芯型面的設(shè)計(jì)在國內(nèi)外都沒有更好的解決辦法。因?yàn)橐朐O(shè)計(jì)閥芯型面就必須要了解閥體的阻力系數(shù)，

47、并且相同口徑的閥體阻力系數(shù)不一定相同。即使流通能力、流量特性相同，閥芯的型面也不同。因此，要想設(shè)計(jì)閥芯型面就要知道閥體的結(jié)構(gòu)和阻力系數(shù)。然而確定閥體阻力系數(shù)的方法只有進(jìn)行試驗(yàn)。還有調(diào)節(jié)閥節(jié)流性能只可在原理上認(rèn)為和孔板類的節(jié)流裝置類似，不過調(diào)節(jié)閥變化的節(jié)流裝置，其設(shè)計(jì)也要采取反復(fù)的試驗(yàn)測得數(shù)據(jù)才可以。因此，目前生產(chǎn)廠商通常采用技術(shù)成熟的型面尺寸，然后再進(jìn)行流量試驗(yàn)反復(fù)打磨型面尺寸直到適合流量特性需求。所以，本文不再論述閥芯的具體設(shè)計(jì)過程。

48、</p><p><b>　　2.5閥芯導(dǎo)向型式</b></p><p>　　閥芯的導(dǎo)向性能精確是閥芯和閥座的準(zhǔn)確對(duì)中配合以及對(duì)通流介質(zhì)的準(zhǔn)確控制意義重大。本課題采用頂導(dǎo)向型式，這樣閥桿與閥芯在能保證同軸度的同時(shí)，還可以進(jìn)行精確的連接。這樣在上閥蓋接近閥體中腔的位置嵌入導(dǎo)向套，閥桿在導(dǎo)向套中運(yùn)動(dòng)，得到閥芯導(dǎo)向。</p><p><b>

49、;　　2.6閥座設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于結(jié)構(gòu)、尺寸與工藝方法的制約，在閥體上直接加工閥座密封面難度較大，并且不同材料的閥體與合金結(jié)合的能力也相差很多。因此，不可以在閥體上堆焊出密封型面，要采用分離式閥座，然后用石墨加金屬纏繞墊密封的方法在閥座與閥體之間進(jìn)行密封。然后用螺紋連接的壓緊力來密封閥座下端面和閥體的連接。本課設(shè)中，閥座下密封面較窄，更利于生產(chǎn)中作為閥座中軸線垂直度的基準(zhǔn)。<

50、/p><p>　　圖 2-4 單座閥閥座</p><p>　　閥芯、座材料選用0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2Ti，根據(jù)流體情況，進(jìn)行硬化處理。</p><p><b>　　2.7閥桿設(shè)計(jì)</b></p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)將推力或拉力傳遞給閥桿，閥桿再將力傳遞給閥芯，來實(shí)現(xiàn)閥芯開閉的目

51、的。與此同時(shí)，閥桿還要受到流體的動(dòng)力沖擊與密封填料的摩擦力。本課題閥桿設(shè)計(jì)，來自結(jié)構(gòu)尺寸的制約，通常在明確尺寸之后，再對(duì)拉壓應(yīng)力采取校對(duì)。閥桿因受到介質(zhì)的沖擊而承受扭轉(zhuǎn)力矩，但此力矩很小，故在閥桿設(shè)計(jì)中不做考慮[5]。</p><p>　　閥桿受到的最大軸向力計(jì)算：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中：—開

52、啟瞬時(shí)閥桿的總軸向力；</p><p>　　—介質(zhì)對(duì)閥芯的作用力；</p><p>　　—閥桿與填料之間的摩擦力；</p><p>　　—介質(zhì)作用在閥桿上的軸向力；</p><p>　　拉應(yīng)力校核： （2-5）</p><p>　　式中：—閥桿所受

53、的應(yīng)力；</p><p>　　—閥桿最小截面積（多為螺紋根部或者退刀槽的面積）；</p><p>　　—材料的許用拉應(yīng)力；</p><p>　　2.8執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇及內(nèi)零件簡介</p><p>　　要選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就必須準(zhǔn)確地計(jì)算出與其所配調(diào)節(jié)閥的允許壓差，而確定調(diào)節(jié)閥所承受不平衡力的大小則是計(jì)算允許壓差的重要條件。因此，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選取

54、必須分析并計(jì)算不平衡力產(chǎn)生的原因。</p><p><b>　　不平衡力</b></p><p><b>　　+</b></p><p><b>　　行程</b></p><p><b>　　- </b></p><p>　　圖2-

55、5 單座閥不平衡力與行程關(guān)系圖</p><p>　　當(dāng)介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥時(shí)，閥芯表面承受介質(zhì)靜壓與動(dòng)壓因素形成的軸向力與切向力。通常工況中，所有作用力的合力絕對(duì)值不為零。因此，閥芯一般會(huì)產(chǎn)生軸向位移或切向旋轉(zhuǎn)的趨勢。對(duì)于直行程調(diào)節(jié)閥，不平衡力為閥芯的軸向合力值，它可直接作用在其行程點(diǎn)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用信號(hào)。而切向力對(duì)位移影響較小，設(shè)計(jì)中僅需計(jì)算防軸向力措施。</p><p>　　圖2-5為大口徑單

56、座閥在兩種流向中，壓差一定時(shí)不平衡力和行程的連系圖線。圖線指出，全閉位置閥芯閥芯受到的不平衡力最大。隨著閥芯的開啟而慢慢降低，閥芯開度到中點(diǎn)時(shí)，因?yàn)榻橘|(zhì)動(dòng)壓的作用，不平衡力的值很難用公式表示。但在確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力時(shí)，關(guān)鍵參考全關(guān)時(shí)最大值，并且此時(shí)不平衡力可用介質(zhì)流體的靜壓與壓差對(duì)閥芯、閥桿的作用公式表示。</p><p>　　設(shè)不平衡力為Ft，則：</p><p><b>　　

57、（2-6）</b></p><p>　　式中：P1 —閥前壓力；</p><p><b>　　P2 —閥后壓力；</b></p><p>　　?P —P1 ? P2；</p><p>　　d g —閥芯直徑；</p><p>　　d s —閥桿直徑；</p><p&

58、gt;　　若閥芯處于流體流出端如圖2-6。</p><p>　　圖2-6 單座閥閥芯處于流體流出端示意圖</p><p>　　如果這時(shí)不平衡力的趨勢為壓縮閥桿方向設(shè)為“+” ；趨勢為拉伸閥桿方向設(shè)為“—” 。在此情況下，F(xiàn)t 始終為正值，閥桿受壓。</p><p>　　若閥芯處于流體流入端如圖2-7。則 Ft 為：</p><p><b

59、>　?。?-7）</b></p><p>　　在這種情況下，若d s ≥ d g ，F(xiàn)t 為正，閥桿受壓，多見于小流量單座閥和小口徑高壓閥。若根據(jù)（2-7）式，F(xiàn)t 為正，閥桿受壓，F(xiàn)t 為負(fù)，閥桿受拉。因此，同一個(gè)調(diào)節(jié)閥處于所有行程區(qū)間因?yàn)椋母淖兺瑯涌墒归y桿所受的不平衡力方向發(fā)生改變。而DN100的單座調(diào)節(jié)閥由于比小得多，因此在通常的工況系統(tǒng)中下閥桿僅受拉力作用。</p>&l

60、t;p>　　圖2-7 單座閥閥芯處于流體流入端示意圖</p><p>　　綜合以上計(jì)算與敘述條件得出K301單座調(diào)節(jié)閥的閥桿所受的不平衡力主要為軸向拉力，所以應(yīng)選取反作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)（信號(hào)壓力增加時(shí)推桿向上動(dòng)作）。</p><p>　　氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及原理。由于本設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容為K301單座調(diào)節(jié)閥閥體的結(jié)構(gòu)及閥體主要主要零件設(shè)計(jì)。所以本課題選用的的反作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)

61、構(gòu)在此只做簡單的結(jié)構(gòu)及原理敘述，不做深入探討。</p><p>　　氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用壓縮空氣為動(dòng)力，其構(gòu)成簡單、動(dòng)作安全穩(wěn)定、輸出動(dòng)力大、維修維護(hù)簡單并有防高溫防爆等特點(diǎn)。因此，普遍應(yīng)用于煉油、化工、冶金、電力等部門，尤其使用于易燃易爆的石油、化工等嚴(yán)苛的工況制造過程。但氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)為延遲大，傳輸距離較近（150m以內(nèi)），不可和先進(jìn)的數(shù)字化裝備連接。</p><p>　　氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

62、有兩類常見型式：薄膜式和活塞式。薄膜式和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)還可以分成帶彈簧與不帶彈簧型式兩類。帶彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)比無彈簧執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出動(dòng)力小，成本低。而活塞式比薄膜式輸出動(dòng)力大，但造價(jià)高。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還可分成正作用和反作用兩種型式。當(dāng)信號(hào)壓力增大時(shí)推桿向下移動(dòng)的稱為正作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)；信號(hào)壓力增大時(shí)推桿向上移動(dòng)的稱為反作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)。反作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖2-8所示[6]。</p><p>　　1—上膜蓋 2—波紋膜片

63、 3—下膜蓋 4—密封膜片 5—密封環(huán) 6—填塊 </p><p>　　7— 信號(hào)壓力輸入口 8—推桿 9—壓縮彈簧 10—支座 11—彈簧座 </p><p>　　12—襯套 13—調(diào)節(jié)件 14—行程表尺 15—閥桿連接螺母</p><p>　　圖2-8 反作用式氣動(dòng)薄膜（有彈簧）執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖</p><p>　　第3章 調(diào)節(jié)閥流量

64、特性及其選擇</p><p><b>　　3.1可調(diào)范圍</b></p><p>　　調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍指調(diào)節(jié)閥能夠調(diào)控的最大流量與最小流量的比值。即：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　為調(diào)節(jié)閥能夠調(diào)節(jié)流量的最低值，但不是調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)的泄漏量，即。通常最小可調(diào)流量為

65、最大流量的（2～4）%，而泄漏量只為最大流量的（0.01～0.1）%。</p><p>　　當(dāng)調(diào)節(jié)閥上壓差為固定值時(shí)，此刻的可調(diào)范圍叫做理想可調(diào)范圍。</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　理想可調(diào)范圍為調(diào)節(jié)閥能夠調(diào)控的最大與最小C值的比值，并由設(shè)計(jì)決定。 在自控方向思考，可調(diào)范圍更大。但因?yàn)槭苷{(diào)節(jié)閥閥芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的

66、制約，不可過小，所以單座調(diào)節(jié)閥的理論可調(diào)區(qū)間通常都小于50：1?，F(xiàn)在我國制造的調(diào)節(jié)閥理論可調(diào)區(qū)間通常定為30：1。在現(xiàn)實(shí)制造時(shí)，單座調(diào)節(jié)閥上壓差是跟著串聯(lián)管道阻力的改變而改變，調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍也會(huì)跟著改變。調(diào)節(jié)閥真正可以調(diào)控的最大流量與最小流量的比值就是實(shí)際可調(diào)范圍。</p><p><b>　?。?）串聯(lián)管道</b></p><p>　　由于管路中介質(zhì)流量的加大串聯(lián)管

67、道阻力損耗也隨著加大，但是閥門上壓差相應(yīng)減小。因此使得調(diào)節(jié)閥可以通流的峰值流量降低，因此當(dāng)管路串聯(lián)時(shí)，閥門的實(shí)際可調(diào)區(qū)間相應(yīng)減小。</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：—調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的壓差；</p><p>　　—調(diào)節(jié)閥全閉時(shí)的壓差（式中可認(rèn)為是總壓差）；</p><p>　　—調(diào)節(jié)

68、閥完全打開時(shí)壓差和總壓差的比值；</p><p>　　S值降低（串聯(lián)阻力損耗增大時(shí)），實(shí)際可調(diào)范圍就下降。</p><p><b>　?。?）并聯(lián)管道時(shí) </b></p><p>　　當(dāng)啟動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥時(shí)，其實(shí)際可調(diào)范圍表示如下：</p><p><b>　　（3-4）</b></p>

69、<p>　　令 （3-5）</p><p><b>　　=總管路最大流量</b></p><p>　　則 </p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　1—閥芯 2—型面曲線 3

70、—流通面積（A）4—閥座</p><p>　　圖3-1 閥芯閥座節(jié)流面積示意圖</p><p>　　由于調(diào)節(jié)閥的最小流量通常較旁路流量小得多，因此可調(diào)范圍可表示為全部管路的最大流量和旁路流量的比值，和調(diào)節(jié)閥的自身可調(diào)節(jié)范圍無關(guān)。旁路閥的打開會(huì)大大減小調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)范圍，其減小效果比串聯(lián)管更大。</p><p>　　因?yàn)樵趯?shí)工況調(diào)控中調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍都將減小，所以在

71、調(diào)節(jié)閥的計(jì)算選擇時(shí)，串聯(lián)管道工況應(yīng)該適當(dāng)增加S值，并且調(diào)節(jié)閥的旁路應(yīng)量不要開啟，確保調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍保持最大。此外，調(diào)節(jié)閥長時(shí)間工作，腐蝕沖刷或汽蝕現(xiàn)象會(huì)對(duì)閥芯、閥座產(chǎn)生侵蝕致使可調(diào)范圍降低，影響調(diào)節(jié)閥工作性能[7]。</p><p>　　單座調(diào)節(jié)閥的理想可調(diào)范圍是閥芯與閥座間最大節(jié)流面積與最小節(jié)流面積的比值。公式如下：</p><p><b>　?。?-6）</b>

72、</p><p>　　理想狀態(tài)時(shí)，無壓力損失，，</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中：—最大開度時(shí)的介質(zhì)流速；</p><p>　　—最小開度時(shí)的介質(zhì)流速；</p><p>　　—最大節(jié)流面積（見圖3-1）；</p><p>　　—最小

73、節(jié)流面積（見圖3-1）；</p><p>　　由公式計(jì)算和現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)我們將K301單座調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍設(shè)計(jì)為30：1。</p><p><b>　　3.2 流量特性</b></p><p>　　流量特性對(duì)于調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)實(shí)工況中意義重大，不同的流量特性能夠改變整個(gè)控制回路的控制性能。因此設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥時(shí)，一定要設(shè)計(jì)不同的流量特性來適應(yīng)不同控制特性需求

74、。</p><p>　　流量特性的定義：調(diào)節(jié)閥的流量特性指介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開度之間的關(guān)系。即；調(diào)節(jié)閥某一開度流量與全開流量之比，調(diào)節(jié)閥某一開度行程與全開行程之比。</p><p>　　流量特性分為理想流量特性和工作流量特性，理想流量特性是在調(diào)節(jié)閥前后壓差一定的情況下（ ?P = 常數(shù) ），得到的流量特性關(guān)系稱為理想流量特性。工作流量特性是在調(diào)節(jié)閥前后壓差變化的情況下，閥的

75、相對(duì)開度與相對(duì)流量的關(guān)系，稱為工作流量特性。</p><p>　　3.2.1 理想流量特性</p><p>　　調(diào)節(jié)閥理想流量特性如下表3-1：</p><p>　　表3-1 調(diào)節(jié)閥四種理想流量特性</p><p>　　3.2.2工作流量特性</p><p>　　調(diào)節(jié)閥在串聯(lián)管道中的工作流量特性：調(diào)節(jié)閥安裝在管道系統(tǒng)之

76、內(nèi)，因?yàn)槿サ粽{(diào)節(jié)閥之外管路、機(jī)械元件、設(shè)備等都具有阻力。而其阻力損耗隨著流經(jīng)管路的介質(zhì)流量成冪次增長。所以當(dāng)系統(tǒng)兩端壓差一定時(shí)，調(diào)節(jié)閥內(nèi)的壓差應(yīng)該跟著流量增大而減小，流通調(diào)節(jié)閥流量的流量改變也將因這個(gè)壓差的而改變。所以此刻的流量特性將會(huì)隨之變化，變?yōu)楣ぷ髁髁刻匦浴?lt;/p><p>　　調(diào)節(jié)閥在并聯(lián)管道中的工作流量特性：調(diào)節(jié)閥通常會(huì)具有旁路，以備調(diào)節(jié)系統(tǒng)損壞時(shí)手動(dòng)控制使用，但當(dāng)因生產(chǎn)量增大或其他素因使調(diào)節(jié)閥流量不能

77、提供工藝需求時(shí)，在無可選擇的條件時(shí)，也可將旁路閥開啟一部分，確保管路流量增大來供應(yīng)工藝生產(chǎn)需求，但在這種情況下管路中流量是調(diào)節(jié)閥流量和旁路流量兩者的總和。</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知：串聯(lián)管路的工況對(duì)流量特性的影響較并聯(lián)管路工況變量大，對(duì)可調(diào)范圍的影響比并聯(lián)管路小。當(dāng)串聯(lián)管路工況最大流量降低時(shí)，并聯(lián)管路工況最大流量增大。串聯(lián)管路工況，小開度時(shí)放大系數(shù)增大，但大開度時(shí)放大系數(shù)減小。并聯(lián)管路工況，放大系數(shù)在所有

78、開度總比之前減小。</p><p>　　閥芯的設(shè)計(jì)型面有等百分比、直線、快開流量特性。其中快開流量特性通常適用在兩位式調(diào)節(jié)與程序控制。等百分比流量與直線流量特性特性要看實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)工況確定。通常當(dāng)所選調(diào)節(jié)閥長時(shí)間工作于小開度時(shí)，等百分比閥最為適用，直線閥因?yàn)槠湫￠_度時(shí)放大系數(shù)大，并且易產(chǎn)生波動(dòng)加速閥芯閥座間的磨損，損壞閥的密封性。若通流閥門的流體中含有固體懸浮污染物時(shí)，如果為主要確保閥芯的使用壽命，適合選用直線

79、特性閥，因?yàn)橹本€特性的閥芯曲面不容易被磨損。</p><p>　　因此，綜合上文所述并結(jié)合本課題K301單座調(diào)節(jié)閥的適用工況為有沖刷、氣蝕等嚴(yán)峻的工況條件，所以本設(shè)計(jì)選用直線流量特性[8]。</p><p><b>　　調(diào)節(jié)閥的發(fā)展與展望</b></p><p>　　由于被控制系統(tǒng)的多樣化，因此要求調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)具有多樣化，材料可選范圍大。 隨著現(xiàn)

80、代工業(yè)化的飛速發(fā)展，調(diào)節(jié)閥技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展由為迫切。相信未來調(diào)節(jié)閥技術(shù)的發(fā)展將主要體現(xiàn)在以下方面：</p><p>　?。?）拓展調(diào)節(jié)閥功能及適用范圍，設(shè)計(jì)研發(fā)更先進(jìn)的電動(dòng)執(zhí)行器，研制機(jī)電一體化類智能產(chǎn)品，在數(shù)字化、智能化領(lǐng)域制造出更先進(jìn)調(diào)節(jié)閥。</p><p>　?。?）應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，節(jié)省時(shí)間精力和設(shè)計(jì)成本。</p><p>　?。?

81、）調(diào)節(jié)閥的數(shù)字智能化。把一切控制電路全部集中在閥中，統(tǒng)一為完備的工作現(xiàn)場控制系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)更為精確的、智能的與遠(yuǎn)程信息化的調(diào)控。</p><p>　　總之，不停地將新的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和新的科技成果應(yīng)用到調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)中，才會(huì)推動(dòng)調(diào)節(jié)閥技術(shù)的革新；同時(shí)，調(diào)節(jié)閥技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新與實(shí)踐也將給社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)電一體化的完善起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用[9]。</p><p><b>　　結(jié)

82、 論</b></p><p>　　調(diào)節(jié)閥對(duì)于控制系統(tǒng)的意義重大，調(diào)節(jié)閥的性能將直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的控制能力。</p><p>　　在課題的研究及設(shè)計(jì)中，可以發(fā)現(xiàn)，K301單座調(diào)節(jié)閥與其它類型閥門比較，在實(shí)際使用中能夠滿足設(shè)計(jì)的工藝要求，體現(xiàn)了應(yīng)有的使用價(jià)值，并具有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）為直行程調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)精度較高，可調(diào)范圍廣，具有等

83、百分比、直線與快開流量特性。因此單座調(diào)節(jié)閥的適用工況范圍廣。若選用合適的材料與結(jié)構(gòu)形式，還能夠更好的適用工作系統(tǒng)的需求。</p><p>　?。?）單座調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，零部件相對(duì)較少，安裝簡單，加工成本和安裝維護(hù)成本相對(duì)其它閥門都比較低。</p><p>　?。?）對(duì)于一般的工況條件，單座調(diào)節(jié)閥的四級(jí)泄漏量完全滿足要求，對(duì)于密封性要求更高的工況條件，單座調(diào)節(jié)閥可以通過對(duì)閥芯閥座的加工精度調(diào)

84、整，和對(duì)密封面進(jìn)行精細(xì)研磨，可達(dá)到五級(jí)金屬密封的要求。</p><p>　　雖然K301單座調(diào)節(jié)閥在結(jié)構(gòu)和使用上存在諸多優(yōu)點(diǎn)，但其也有不足之處：</p><p>　?。?）因其結(jié)構(gòu)限制，在介質(zhì)進(jìn)出口壓差較大時(shí)，K301單座調(diào)節(jié)閥的閥芯在打開時(shí)下受到的不平衡力較大，不平衡力的增大，會(huì)使閥門的穩(wěn)定性受到破壞，可能會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)等現(xiàn)象；增加允許壓差，相應(yīng)增加對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的需求；如果不裝閥門定位器

85、，會(huì)引起流量特性的畸變。</p><p>　?。?）K301單座調(diào)節(jié)閥抗氣蝕、空化能力較差。因?yàn)楣ぷ髦薪橘|(zhì)直接對(duì)閥芯進(jìn)行沖刷，在有氣蝕、空化的工況條件下，閥芯和閥座容易磨損破壞[10]。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)已接近尾聲，通過本次K301單座調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)，我收獲了很多的專業(yè)知識(shí)，并且

86、對(duì)設(shè)計(jì)方法步驟，設(shè)計(jì)思維思路，機(jī)械原理有了更深刻的認(rèn)識(shí)。為以后走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　雖然在本次課程設(shè)計(jì)中我遇到了很多難題，如單座調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)原理、壁厚計(jì)算、流量特性等專業(yè)問題，由于我的經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致我的設(shè)計(jì)進(jìn)程陷入中斷，但在張?bào)銤嵗蠋煹哪托闹笇?dǎo)下，最終順利完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。所以我在此向張?bào)銤嵗蠋熞约八薪o予我?guī)椭睦蠋熂巴瑢W(xué)表示由衷的感謝。</p><p>　　雖

87、然本次畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了我也即將邁出大學(xué)校園，但在以后的路程中，我將會(huì)再接再厲，作出更好的成績。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]房汝洲.2006版新編調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)務(wù)全書[M].北京:中國知識(shí)出版</p><p><b>　　社,2006.</b></p><p

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89、:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.</p><p>　　[6] 陸培文.閥門的試驗(yàn)與檢驗(yàn)[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.</p><p>　　[7]布賴恩.內(nèi)斯比特.閥門的驅(qū)動(dòng)裝置技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版</p><p><b>　　社,2010.</b></p><p>　　[8]許甌.調(diào)節(jié)閥流量特性對(duì)系

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