活塞式调节阀的设计及应用

　　符　号　说　明

　　FW——不平衡力,N

　　P1——阀前压力,MPa

　　P2——阀后压力,MPa

　　Fd——活塞密封摩擦力,N

　　Fg——活塞导轨摩擦力,N

　　μ——摩擦系数

　　P——公称压力,MPa

　　G——活塞重力,N

　　Fk——径向摩擦力,N

　　Fz——总阻力,N

　　Q——流量,m3/s

　　V——流速,m/s

　　A——流道面积,m2

　　H——压差高度,m

　　ζ——阀门流阻系数

　　Kv——阀门各开度下的流量系数,m3/h

　　D——公称通径,m

　　ΔPz——阻力损失,MPa

　　ΔPv——阀门阻力损失,MPa

　　ΔPf——系统阻力损失,MPa

　　ρ——流体密度,kg/m3

　　CP——配管阻力损失系数

　　σ——气蚀系数

　　Pv——饱和蒸汽压力,MPa

　　Pvc——缩流处静压力,MPa

　　H1——阀前压力(表压),MPa

　　H2——阀后压力(表压),MPa

　　HB——大气压(绝压),MPa

　　g——重力加速度,m/s2

　　在给水系统中,水经过汲取、储存、预处理、输送和分配,才能到达用户。控制阀门在整个系统中起到开关、调节和控制的作用。所谓控制调节,实际上是如何控制阀门的开关行程。活塞式调节阀因其构造更符合水流控制技术而常被用作给水设备来控制水的流量和压力。我国从80年代中期开始逐步推广应用此类阀门,近年来其生产和应用都呈现出加速发展的趋势。

　　1　调节阀的结构

　　活塞式调节阀是根据其结构而定义的,其调节功能是靠一类似于活塞状的圆柱体在阀腔内作轴向运动而实现的。它的主要特征有:①关闭件是活塞形状。②关闭件沿管路作轴向运动。③水流从轴向弧状进入外壳内。④阀腔内无论任何位置水流横断面为环状。

　　如图1所示,活塞式调节阀主要由阀体、阀瓣(活塞)、阀座、阀轴和执行机构等组成。其结构长度一般为公称通径的2倍,体腔的最大外径为通径的1.4～1.5倍。

　　活塞式调节阀采用分体式外壳,大口径阀体可分成三体,小口径阀体分为两体。在外壳分体处安装密封件或调节件,这样可以根据工况要求和技术条件设计和更换不同形状的关闭件。阀座可以是锐边形、流线形、齿形或多孔形等多种形式,以适应不同的流量调节要求(见图2)。

　　活塞(关闭件)的运动,可以采用连杆、丝杆螺母、齿轮齿条或液压缸来进行驱动,但通常是由曲柄连杆机构来传动的。

　　在管网系统中,有时水流可能会沿正反两个方向流动。为此,可在活塞进口端加一个帽子,以改善调节阀的反向流态,使之与正向流态基本相当。