直行程控制閥與角行程控制閥

     近年來，有關直行程控制閥與角行程控制閥孰優孰劣的爭論不斷升級。在某些領域和應用場合已產生了明顯的贏家，比如：在造紙和紙漿廠，直通閥被證實不適合與紙漿的調節。總的來說，不能講哪一種類型控制閥是*好的，如果有這樣一種控制閥產品，那么閥門生產企業肯定只會生產此類產品。但事實上，每個閥門廠商都在生產不同類型的控制閥。
直通控制閥是各種控制閥類型中*成熟的一種，它能提供*大范圍的應用。大部分直通閥能夠生產制造出用于高溫高壓的應用場合，同時可配備系列閥芯，用于中等到嚴酷工況應用場合中，有效消除氣蝕或噪音。直通控制閥的CV值和固有流量特性可通過更換不同的閥芯得到改變。現代多數類型直通閥采用頂裝式設計，這樣就可以在線更換閥門內件。直通控制閥是*通用的一種控制閥門設計類型，同時價格也較貴，特別是大口徑的直通閥。

 球閥包括全通徑球閥和部分球面球閥，流通能力約為同口徑直通閥的兩倍，并且具有閥桿密封壽命長及較經濟的價格。球閥，除一寸的部分球面球閥外，一般沒有多種閥內件可選擇，也不可能通過更換球芯來改變固有流量特性。盡管球閥也具有抗氣蝕及消除噪音的可選內件，但應用范圍遠不如直通閥。由于球閥具有無阻礙的直流通道，所以特別適合于泥漿或紙漿的控制。

高性能蝶閥已被公認為是一種控制閥。它們能提供較大的流通能力，在所有一般控制閥中，它們具有*低的價格和*輕的重量。蝶閥通用性較差，比其他閥門類型更易發生氣蝕損壞問題，節流件無抗氣蝕或降噪音的設計，同時也不能配備縮減流通能力的內件選項設計。

偏心旋轉閥結合直通閥與轉行程控制閥的優點于一身，他們結構堅固，尺寸緊湊，具有較高的壓力恢復系數，較長的閥桿密封使用壽命以及競爭力的價格。多年前一個閥門生產企業開始將偏心旋轉閥稱為角行程的直通閥并且在大部分場合替換了傳統的直通控制閥。盡管偏心旋轉閥通用性略差于直通控制閥，但他還是具備可互換，可縮減流通能力的閥內件結構，同時還可提供抗氣蝕與消除噪音的閥內件。不像其它類型角行程控制閥，偏心旋轉閥與同口徑直通閥流通能力相當。

控制閥類型選擇
在過去，選擇控制閥類型相當容易。原理很簡單：“過去我們曾使用的各種類型控制閥，現在我們任會使用它。”如今，那些負責選擇控制閥的人員都在考慮如何能在減少花費的同時還能增加產品質量和提高工廠效率。要想達到這樣的效果，在選擇控制閥時必須考慮一些主要應素。

首先是花費的多少
控制閥的購買價格只是全部花費的的一部分，選擇控制閥時必須考慮全部花費，包括：購買費用，安裝費用，維護費用，更換備件費用等，然而**個要討論的問題是如何以同一個價格基準來對比不同的控制閥產品。

現在我們以相同尺寸的閥門來對比高性能蝶閥，V型球閥，偏心旋轉閥，直通控制閥的價格。

角行程控制閥比直通閥價格低，價格偏差隨口徑增長變化，如果一臺10英寸的直通控制閥滿足流通能力，你就應該考慮是否用一臺角行程控制閥取代。同時我們注意到對于相同的尺寸，高性能蝶閥和V型球閥的流通能力是同口徑直通控制閥的兩倍。很可能是下類情況：對于一個特定場合選擇了一臺10英寸的直通控制閥，價格為19000美圓，而選擇高性能碟閥或V型球閥口徑只需8英寸，價格為5000美圓。

材料占整個控制閥成本的一大部分，一臺10英寸的控制閥重約2000磅（900公斤），而相同規格的高性能蝶閥重量只有300磅（135公斤）。因為控制閥是工藝管道上*復雜的工作部件，因此必須送到車間去維修以保證其性能。讓我們來考慮一下，將一個重900公斤的閥門拆離管道，送進維修車間的工作量。

氣蝕的影響
液體介質的控制必須避免發生氣蝕現象。氣蝕常會帶來高噪音，強烈振動很快會導致閥門損壞。關于氣蝕的討論已超出了本文的范圍，

直通控制閥具有*大的FL值，*不易發生氣蝕，高性能蝶閥具有*低的FL值，*易發生氣蝕，但這并不意味著高性能蝶閥不能用于液體工況，但是必須仔細分析發生氣蝕的可能性。

固有流量特性

控制閥的固有流量特性是在閥門前后壓差保持恒定時的閥門開度與閥門流通能力的關系（忽略系統特性）。在討論控制閥流量特性時，通常是指如圖5的控制閥的固有線形和等百分比流量特性。從曲線圖中很容易理解線形與等百分比特性的含義。圖6給出了某閥門廠商的流量特性曲線。只有直通控制閥會面臨直線流量特性和等百分比流量特性的選擇問題，實踐證明80%-90%的系統中，固有等百分比流量特性是*佳的選擇。

球閥（O型或V型）只具有固有的等百分比流量特性，并且比相同特性的直通控制閥更貼近理想的等百分比曲線。
高性能蝶閥只具有界于直線和等百分比曲線之間的固有特性，一個知名的閥門廠商將其稱為修正線形流量特性，而另一家知名廠商將其稱謂修正等百分比流量特性。事實上很難進行描述。
 

很難對偏心旋轉閥的固有流量特性進行陳述。他更接近于線形的流量特性，有些閥門廠商的特性曲線在直線流量特性的上方，有的閥門廠商的特性在等百分比流量特性的的上方

安裝流量特性與增益
選擇正確的固有流量特性的原因在于它會和系統剩余部分相互作用產生出安裝流量特性。而安裝流量特性是特定系統中閥門開度和流量的關系
 
Figure 5: 理想線形和等百分比流量特性

大多數控制閥都安裝在一個由離心泵，管道和彎頭組成的系統中。當控制閥打開流量增加時，控制閥的進口壓力會降低，如果控制閥下游管路損失較大，則控制閥出口壓力會生高。這樣會使控制閥上的壓差減少，由于控制閥上壓差非恒定而在減小，這就導致安裝流量特性與固有流量特性的偏差。

固有等百分比流量特性由于通過控制閥的流量增加，壓差降低而呈現出線形的安裝流量特性。

作為一般原則，一個經過設計的具有線形的系統比一個非線形的系統更易實現良好控制，這就是為什么大多數控制閥被指定選用固有等百分比流量特性的原因。

Figure 6:典型的安裝流量特性

控制閥的任何一種非線形的的安裝流量特性都意味著過程增益會隨閥門開度變化而變化。

這使得很難實現*優控制并且會導致系統不穩定。對控制閥增益的分析可以使我們了解什么樣的控制閥能提供*佳控制。手工計算控制閥安裝增益非常困難，但是使用適當的計算機軟件可以很快完成。圖7顯示了同一系統中V型球閥與直通控制閥的安裝增益曲線。需要注意得是*佳的直通控制閥口徑大于*佳的V型球閥，這是因為同口徑球閥流通能力遠大于直通閥。在圖上可以看出球閥的增益在流量范圍內幾乎是常數，這就意味著控制器還有很大的調節余地并且不會導致系統的不穩定。但是此圖并不意味著某一閥門類型總是具有*佳增益曲線，而是說明安裝增益是選擇控制閥的主要因素之一。

Figure 7:增益比較

節能

節約能源這一概念也適用于控制閥的選擇，通常情況下控制閥是管路系統中壓力損失的主要來源（當然壓差是控制閥實現調節的前提條件），節約能源的方法有增加管道口徑，減少閥門壓降，從一家有名閥門公司調查結果看，在過去的20年中交貨的控制閥平均口徑從*初的2寸增加到如今的3寸以上。

對于控制閥的選擇，傳統方法還應牢記，特別是過去曾經成功應用的工況，至少需要考慮的方面包括上述內容以確保*低花費和*好的控制效果