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控制阀选型计算中的允许压差

1概述

控制阀是组成工业自动化控制系统中的一个重要环节，它被称之为生产过程

自动化的“手足”，正确选择控制阀是确保系统稳定、正常运行的关键。控制阀选型

内容通常包括以下几个方面：

①控制阀结构形式选择

控制阀有单座阀、双座阀、套筒阀、角形阀、三通阀、隔膜阀、蝶阀、球阀、

偏心旋转阀等类产品，用户应根据被调介质的特性和工艺条件选择控制阀的结构形

式。

②控制阀流量特性选择

控制阀流量特性是指相对行程与相对流量的关系，通常有直线特性、等百分

比特性、快开特性，需根据工艺对象的特点选择。

③控制阀口径计算

根据工艺过程条件计算出控制阀的流量系数C，然后根据对应结构形式控制

阀的流量系数C值表选择口径。

④控制阀执行机构有气动、液动、电动三种

气动执行机构可用于防火防爆场合，故障率低，但需建独立的仪表气源；液

动执行机构可用于推力或力矩特别大的地方，运行平稳，但体积大，价格昂贵，用

量很少；电动执行机构的驱动源随地可取，隔爆型产品可用于防火防爆场合，其可

靠性近年来大幅度提高，目前已成为执行机构的主流产品。

⑤控制阀材质选择

主要根据阀门受控介质的温度、压力、腐蚀性以及是否产生气蚀、冲蚀等因

素选择材质，这包括阀体、阀盖、阀芯、阀杆、阀座、垫片、密封填料等材质的选

择。

⑥控制阀不平衡力校核

不平衡力校核是保证控制阀正常工作不可缺少的一步。其实质是校核执行机

构的输出力是否大于介质的不平衡力、阀门动作时的摩擦力、阀芯的重力等力的总

和(校核时输出力还要有一定的余量)。

为了简化计算。阀门生产厂根据工作条件对常用阀门计算出允许压差，列成

表格附在选型样本上，这样不平衡力校核就转换成允许压差校核。

校核有两种方式，一是根据所选执行机构的输出力看允许压差值是否合乎要

求，二是根据允许压差值选定合适输出力的执行机构。

当校核未能通过时，可能要从阀门结构形式选择开始重新选型。

在一些控制阀的选型计算资料中往往着重介绍口径计算等内容，对不平衡力

校核则只字不提，因此有些设计人员常常只进行前五项工作而忽略了后一项工作，

在大多数流体压力不高的情况下，不作该项校核也不影响控制阀的正常工作。但对

中高压生产过程来说，不作校核就可能造成阀门关不死，从而影响阀门的运行。更

为严重的是，由于头脑中没有允许压差这个概念，当这个问题出现时人们往往弄不

清楚原因，就把责任推到控制阀制造厂，认为是产品的质量问题，导致故障长期得

不到解决。

专家对控制阀使用中存在问题的问卷调查结果表明：反映泄漏量大的占第二

位，为42.5%；反映推力不够、阀关不严的占9.6%。虽然明确指出推力不够、

阀关不严的只占9.6%，但实际上反映泄漏量大的42.5%。用户中应该有相当一

部分也是推力不够造成的，只是用户还未找到泄漏原因而已，所以推力不够、阀关

不严的问题的确是一个较为常见的问题。

本文将首先介绍了控制阀允许压差的概念，然后就控制阀允许压差选取应注

意的问题进行讨论。

2控制阀允许压差值

以深圳万迅自控公司“电子式电动调节阀”选型样本中的数据为例，在表1中

列出部分口径MTS单座控制阀的允许压差。

表1部分口径MTS单座控制阀(柱塞型阀芯、金属阀座)的允许压差

分析表1，可得到以下结论：

阀门的允许压差除了与阀门的结构形式有关以外，还与口径、执行机构的推

力等因素有关。口径越大，允许压差越小。执行机构的推力越大，允许压差越大(两

者几乎成正比)，当超出一定范围后，可能无法配用更大推力的执行机构，这时应

选用允许压差更大的阀门结构形式。

单座控制阀的允许压差低，不进行控制阀不平衡力校核，通常不一定能满足

中高压生产过程的要求。特别是当用户未提允许压差要求时，阀门生产厂可能按最

小推力的执行机构供货，这样的事例在现场多次出现过。但是单座阀的结构简单、

泄漏量小、价格低，如果稍加大推力即可满足要求，就不一定非要选择结构复杂的

阀门。国内一般工厂的样本不提供所配执行机构推力的选择或选择余地很小，造成

用户一种错觉，以为阀门的结构形式、口径确定以后，允许压差也就确定了而无法

改变。深圳万迅自控公司对同一口径的阀门通常可提供3~5种推力的选择的做法

就纠正了这一错