直通阀有直通单座阀和双座阀之分。单座阀结构简单,价格低廉,关闭时泄漏量小,但由于阀座前后存在的压差对阀瓣产生的不平衡力较大,所以适用于低压差的场合,例如供水管或回水管中。双座阀有两个阀瓣阀座,在其关闭状态时,两个阀瓣的受力可部分抵消,阀瓣所受的不平衡力小,但是由于热胀冷缩效应,其同时关闭性较差,造价也较高,只适用于阀前后压差较高但密闭要求不高的场合,例如供水或回水之间的压差旁通阀。
三通阀有三个出入口与管道相连,总进水量较恒定,适用于定水量系统中,并要求有固定的安装方向,不宜反装,不适于温差较大场合。三通调节阀有合流阀与分流阀之分。合流阀是将来自两个入口的流体混合至一个出口。分流阀则是将一个入口的流体分别由两个口送出。
蝶阀结构较简单,由阀体、蝶板轴及轴封等部分组成,其行程为 0°~90°。蝶阀有两位式控制和比例控制 2 种方式。蝶阀的特点是阻力损失小,体积小,质量轻,安装方便,并且开启阀门和关闭阀门的允许压差较大,但其调节性能和关阀密闭性能较差,通常用于压差较大但调节性能要求不高的场所。除用作两通阀外,还可以用两个蝶阀组合,完成三通阀的功能。在自动控制系统中,开/关型电动蝶阀常用于冷水和热水系统中,作为水路的连通和关断控制。
根据流体力学可知,调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩流体,调节阀的流量可表示为:
式中:Q–调节阀某一开度的流量,mm3/s
P1–调节阀进口压力,MPa
P2–调节阀出口压力,MPa
A–节流截面积,mm2
ξ–调节阀阻力系数
ρ–流体密度,kg/mm3
由式(1)可知,当 A 一定,ΔP=P1-P2 也恒定时,通过阀的流量 Q 随阻力系数 ξ 变化,即阻力系数 ξ 愈大,流量愈小。而阻力系数 ξ 则与阀的结构和开度有关。所以调节器输出信号控制阀门的开或关,可改变阀的阻力系数,从而改变被调介质的流量。
调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。其数学表达式为:
式中:Qmax–调节阀全开时流量,mm3/s
L—-调节阀某一开度的行程,mm
Lmax–调节阀全开时行程,mm
调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性,有直线、等百分比、抛物线及快开 4 种特性(表1)。
流量特性 | 性质 | 特点 |
---|---|---|
直线 | 调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系,即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数 | ① 小开度时,流量变化大,而大开度时流量变化小 ② 小负荷时,调节性能过于灵敏而产生振荡,大负荷时调节迟缓而不及时 ③ 适应能力较差 |
等百分比 | 单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比 | ① 单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的 ② 在全行程范围内工作都较平稳,尤其在大开度时,放大倍数也大。工作更为灵敏有效 ③ 应用广泛,适应性强 |
抛物线 | 特性介于直线特性和等百分比特性之间,使用上常以等百分比特性代之 | ① 特性介于直线特性与等百分比特性之间 ② 调节性能较理想但阀瓣加工较困难 |
快开 | 在阀行程较小时,流量就有比较大的增加,很快达最大 | ① 在小开度时流量已很大,随着行程的增大,流量很快达到最大 ② 一般用于双位调节和程序控制 |