在進(jìn)口控制閥選擇了合適的閥芯流量特性后，我們需要通過現(xiàn)有工藝參數(shù)來計(jì)算并得到閥門的合適口徑，以達(dá)到閥門理想的控制效果。

眾所周知，一臺用于工藝控制的蒸汽控制閥需要有合適的口徑，過大或者過小都會影響到工藝參數(shù)控制的精準(zhǔn)和穩(wěn)定。

那么該怎樣確定我們的工藝應(yīng)用該選用什么口徑的蒸汽控制閥呢？

在控制閥中，被控介質(zhì)蒸汽是一種可被壓縮的氣體。因此在控制閥內(nèi)部，蒸汽的壓力、流速會發(fā)生變化：

一、進(jìn)口控制閥內(nèi)蒸汽的壓力變化

控制閥可以類比漸縮漸擴(kuò)噴嘴，都有高壓區(qū)（閥門進(jìn)口）、縮流斷面（閥芯閥座之間進(jìn)口）、喉口（閥芯閥座之間最窄的間隙）、擴(kuò)流斷面（閥芯閥座之間出口）、低壓區(qū)（閥體下游）。

圖1：漸縮漸擴(kuò)噴嘴

圖2：控制閥內(nèi)部的漸縮漸擴(kuò)原理

二、進(jìn)口控制閥內(nèi)蒸汽的流速變化

蒸汽在控制閥內(nèi)部不同位置的壓力是不斷變化的。根據(jù)能量守恒定律，壓力能與機(jī)械能之間互相轉(zhuǎn)化，這將使得閥門內(nèi)部不同位置具有不同的流速：

圖3：控制閥內(nèi)部各位置的流速

其中：壓力最低點(diǎn)（即喉口位置）將具備最高的流速Vvc，這個流速（Vvc）在一般的應(yīng)用情況下能達(dá)到100m/s以上，峰值情況下可能到達(dá)最高速度500m/s左右（不同參數(shù)下蒸汽介質(zhì)中的音速）。

小貼士：這也是為什么我們建議在控制閥前安裝汽水分離器的原因。

通過對控制閥內(nèi)部流量、壓力、流速變化的分析，我們可以得到蒸汽在控制閥內(nèi)部流量與壓力之間的變化關(guān)系圖：

圖4：一個全開控制閥壓力與流量之間的變化關(guān)系

圖中所示是一臺蒸汽控制閥全開時的壓力與流量之間的變化關(guān)系（此時蒸汽進(jìn)口壓力維持在10 bar a）：

隨著下游蒸汽壓力的下降，蒸汽流量增加，但此時兩者之間并不是一個線性變化關(guān)系；

當(dāng)下游壓力下降到一個定值時，蒸汽流量達(dá)到一個最大值，之后哪怕下游蒸汽壓力繼續(xù)下降，蒸汽流量也不再增加。此時的這個壓降值我們稱之為“臨界壓降”；

臨界壓降：上游與下游壓力的壓差是上游壓力的42%，即當(dāng)上游壓力值為10 bar a時，下游的臨界壓力值為5.8 bar a（注意此過程的壓力均為絕對壓力 bar a）。

結(jié)論：結(jié)合以上蒸汽控制閥的原理及過程，在控制閥選型時需要考慮到用汽點(diǎn)實(shí)際的負(fù)荷變化范圍以及精度的要求，選擇合適口徑的控制閥及配套系統(tǒng)：

控制閥選型過大：可能會引起控制閥的震蕩，被控參數(shù)震蕩，控制閥也易損壞，影響閥門壽命；

控制閥選型過?。毫髁窟_(dá)不到工藝使用的要求，被控參數(shù)到不了設(shè)定值，或者加熱速度變慢。

當(dāng)我們確定了系統(tǒng)的匹配（即控制閥上、下游壓力，所需流量的變化范圍）之后，就可以根據(jù)匹配好的壓力和流量來選擇合適的蒸汽控制閥口徑（以下計(jì)算過程是基于實(shí)際應(yīng)用情況下的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式）：

1.蒸汽應(yīng)用，壓差低于臨界壓降時，蒸汽控制閥流量系數(shù)Kv值的計(jì)算公式：

2.蒸汽應(yīng)用，壓差高于臨界壓降時，蒸汽控制閥流量系數(shù)的計(jì)算公式：

W：蒸汽流量（kg/h）

P1：蒸汽控制閥前的絕對壓力（bar a）

P2：蒸汽控制閥后的絕對壓力（bar a）

X：壓差系數(shù)（P1-P2）/P1

一般蒸汽控制閥選型時建議開度控制在15%-85%之間，再結(jié)合之前文章中所說明的蒸汽控制閥建議選擇等百分比閥芯。因此，在實(shí)際選型蒸汽控制閥口徑時，計(jì)算所得的Kv值建議不超過所選口徑蒸汽控制閥的85%開度對應(yīng)時的Kvs值。