根据PC、TC查图得Z＝0.827 流动状态差别
∵XT＝0.84FL＝0.84×0.85＝0.61 FK＝K/1.4＝1.3/1.4
表2-6 国际电工委员会推荐的新公式汇总表
介质
流动 状态 液体
一般流动 阻塞流动
一般流动
气体
阻塞流动
一般流动
蒸气
阻塞流动
已经熟悉的代
号
表中代号及单位
新引入的代号计算公式
流动状态 Kv值计算公式 同表2-2 推荐公式
同表2-2推荐公式
或
或
或
或
QN：气体标准状态下的流量Nm/h
Gs：蒸气重量流量kg/h rN：气体标准状态下的重度kg/Nm
T1：入口绝对温度K P1：阀前绝压100Kpa r1：入口蒸气重度kg/m
△P：压差100Kpa （若为过热蒸气时，代入过热条件下的实际重度）
G：对空气的比重 Fk：比热比系数FK＝K／1.4 Z：压缩系数（由比压力P4／PC和比
K：气体的绝热指数
温度T1／TC查表得PC为临界压力TC为临界温度）
XT：临界压差比系数XT＝0.84FL
Y：膨胀系数 Y = （Y的范围0.667～1.0 ）
M：气体的分子量
注：Pc、Z、K可进一步查阅GB2624－81或理化数据手册 XTFk＝0.61×1.3/1.4＝0.57 △P/P1＝0.45﹤ XTFk ∴为一般流动，采用公式为：
Kv =
计算Kv值：
Kv =
（4）结论：
由以上计算实例可见，采用平均重度修正法与膨胀系数修正重度计算结论基本一致，其Kv值为171.1～171.2之间，而原平均重度法计算出的Kv值为151.3，差（171.2－151.3）/151.3＝13%。
这个例子是比较巧合的。平均重度修正法与膨胀系数修正法实际计算结果有差别，而后者精度更高，但是计算复杂，推广应用还比较困难。前者精度低些，同时也考虑了FL的影响。由于它计算简便，需要的物理参数不多，使用起来更加方便。从满足工程应用和简化上看，作者推荐前者。
1 不平衡力和不平衡力距计算
流体通过调节阀时，受流体作用力影响，产生使阀芯上下移动的轴向力或使阀芯旋转的切向力。对于直行程的调节阀，轴向力影响信号与位移的关系，这一轴向力称为不平衡力，以ft（任意位置时），Ft（关闭位置时）表示。对角位移的调节阀，如蝶阀、偏心旋转阀等，影响其角位移的切向合力矩称为不平衡力矩，以M表示。
影响不平衡力（矩）的因素很多，主要是阀的结构型式、压差、流向因素。阀的结构型式中又包括阀的类型、节流形式、阀芯（塞）形状、阀芯正装或反装、阀杆直径与阀座直径大小等关系。
从表3－1中工作状态中，可以非常直观地看出对单座式调节阀，阀芯正装，流开型，阀关闭时的阀芯所受的不平衡力Ft为：
其它阀的不平衡力（距）的推导道理一样，是一个简单的受力计算。常见的阀计算公式汇总在表3-1中。
表3-1 常用调节阀不平衡力和许用压差计算公式 调节
工作状态
不平衡力（力矩）
允许压差计算式（P2≠0）
阀 单座阀 角形阀
Ft =
计算公式
P1-P2 =
双座阀
Ft =
P1-P2 =
套筒阀
Ft =
P1-P2 =
三通 （合流）
Ft =
P1-P2 =
三通 （分流）
Ft =
P1-P2 =
隔膜
Ft =
P1+P2 =
蝶阀
M=ξDN△P
ξ为转矩系数
P1-P2 =
M＇为输出力矩，J为推力系数，f为摩擦
系数
2 输出力定义及计算 2.1 输出力的正确定义
首先我们引入几个符号：ft表示任意开度的不平衡力；Ft表示阀关闭时的不平衡力；“-”表示不平衡力的作用方向是将阀芯顶开的；“+”表示不平衡力的作用方向是将阀芯压闭的。
过去的定义是：执行机构用来克服不平衡力的力。这个定义有两个问题：①调节阀任意开度都存在着不平衡力ft，这样，执行机构任意开度都有输出力克服Ft，使阀信号压力与开度一一对应，ft变化不影响阀位。实际并非如此，只有带定位器时才有这种功能。②克服“+”、“-”ft问题没有区分，造成混为一体的模糊概念，导致计算错误。表现在现场时，就是有的阀关不死或打不开。
我们知道，“-” Ft对阀芯产生顶开趋势，所需执行机构的输出力应该是克服它顶开，并保证阀密封的力；“+” Ft对阀芯产生压闭趋势，所需输出力应该是保证阀启动并能走完全行程的力。于是，我们得出输出力的正确定义为：阀处关闭位置时，执行机构具有克服“—” Ft，以保证阀的密封，克服“+” Ft，以保证阀正常启动并能走完全行程的力，这种力称为执行机构输出力，以F表示。
2.2 气动薄膜执行机构输出力的正确计算
过去F计算，没考虑Ft的不同作用方向，笼统地按阀处在“-” Ft情况来处理，造成阀处在“+” Ft的情况下工作时打不开等问题。下面分两种情况讨论。 1）“-” Ft时的F计算
（1）对气开阀，执行机构的预紧力，即Po·Ae，作用在阀芯上，克服“－” Ft，以保证阀密封。故其F为：
（0﹤Po≤Pmax－Pr） （18）
（2）对气闭阀，阀走完全行程，即阀芯接触阀座之后，再继续增加的力才作用在阀芯上克服“－” Ft，以保证阀的密封，故其F为：
F＝（P－Pr）·Ae （PL＜P≤Pmax ＝ （19）
2）“+” Ft时的F计算
“+” Ft所需的输出力是将阀芯打开的力。阀关闭时，阀芯受力为“+” Ft，阀一旦启动，它随开度的增加而按ft变化规律下降。由于阀从关至全开的弹簧张力变化为PrAe，所以当Ft ≥PrAe时，只要Ft下降PrAe，则弹簧张力相应补偿PrAe，阀靠Ft减小而启动至全开。这种阀一旦启动，信号压力不变，靠Ft减小而使阀突然打开一个范围，就是我们常说“突然启跳”。当Ft﹤PrAe时，小于部分则信号压力的正常改变使阀全开。
从上述讨论中可以看出：当“+” Ft≥ PrAe时，只要保证阀启动就可保证阀全开，不必在信号压力P中考虑阀全开而扣除Pr，即“+” Ft的F计算，不考虑Pr的影响。具体计算如下：
（1）对气开阀，首先是克服预紧力，余下的执行机构作用力才能抵抗“+” Ft，把阀芯拉开，故其F为：
F＝（P-Po）·Ae （Po﹤P≤Pmax） （20） （2）对气闭阀，阀的启动是靠信号压力的减小，靠弹簧张力把阀拉开。故静态时，阀关闭到位时弹簧所具有的张力，就是把阀启开的作用力，即
F＝PL·Ae （PrBPL≤Pmax） （21）
3）小结
通过上述分析，还可得出如下有用的结论：
（1）“+” Ft的F计算，不扣除Pr，所以比原笼统地按“－” Ft计算要扣除Pr的输出力大得多，否定了笼统地说气动薄膜执行机构输出力小的结论。如最大执行机构的Ae＝1600cm，Fmax＝2.5×1600＝4吨。通常，它可比“－” Ft条件下的F大3～5倍以上。
（2）选用大的Pr，即可提高稳定性，又可提高“+” Ft时气闭阀的输出力。
（3）因“+”、“－” Ft方向相反，故所需输出力方向也相反。如气开阀，对“－” Ft，增加F是调紧，即增大P0；对“+” Ft，增加F是调松，即要减小P0。由于过去笼统地按“－” Ft考虑，因而造成阀在“+” Ft情况下工作时F正好是减小，这就是“+” Ft时有的阀关不死，或打不开的原因所在。
（4）因“+” Ft比“－” Ft获得更大的F，故阀在“－” Ft的情况下不能正常工作时，可以通过改变流向的办法，使阀在“+” Ft的情况下工作，使之克服不平衡力。
（5）对两位型调节阀，它只起开关作用。因此，应使之在“+” Ft情况下工作（通常为流闭型）。这样，一方面它可获得比“－” Ft大3～5倍以上的许用压差，另一方面，“+”Ft的作用是将阀芯压紧，增加了阀芯对阀座的密封力，提高了切断效果，通常泄漏量可比“－” Ft小（80~90）％。
2.3 活塞执行机构的输出
活塞执行机构受力如图3—1所示。，从图可知其输出力为：
式中：D——活塞直径cm；
η——气缸效率（一般η＝0.8）； P1、P2——气缸两侧压力。 3 不平衡力的校核 3.1 存在的问题
不平衡力校核是保证阀正常工作的不可缺少的计算环节。然而，在调节阀的计算中往往被忽视了，许多设计院在调节阀的规格表或计算书上，根本就没有阀关闭时的工作压差这一栏，更谈不上计算、校核。原来，有的阀在现场工作时，阀芯关不到位，大多是该原因所致。故此，我们完全有必要讲讲不平衡力的校核问题。 3.2 不平衡力的校核
不平衡力的校核就是让执行机构的输出力F足够的大于介质的不平衡力Ft、摩擦力和阀芯的重力等。通常的办法就是将不平衡力Ft乘一个系数。现在的问题就是此系数取多大，原来的公式只取到了1.2～1.3。通过实验证明，该系数取得过于保守，经常造成阀的输出力不够，不能有效的克服阀杆的摩擦力、阀芯导向处堵卡的摩擦力、阀动作不自如等。正确的公式应为：
F＝(1.5～2) Ft
式中，对四氟填料和干净介质可取系数为1.5，对石墨填料和不干净介质应取系数2。
值得再一提的是对高温高压阀、关键场合用的阀门，上述系数还应取2～3以确保阀动作的可靠性。 3.3 许用压差表
为了简化计算，生产厂根据工作条件对常用阀门计算出允许压差[△P](列在选型样本或说明书上)，现对阀的校核变成允许压差的校核，即工作压差小于允许压差[△P]： 即： △P ﹤[△P]
但是，为了可靠起见，笔者还是建议作认真的计算。如果计算有困难，建议将阀关闭时的工作压差告诉生产厂，由生产厂进行计算校核(包括选定弹簧范围等)。
我们还建议，设计院的计算书、调节阀的规格书上应增加调节阀关闭时的最大压差一栏。
这是因为，至目前为止，一半的规格书上没有阀关闭时的最大工作压差，使生产厂想校核也无从着手；也有的工厂不管此问题，认为计算是设计院的事，这样往往把问题留给了用户，当开车时，才发现阀推力不够，阀关不严或打不开、动作不自如，再来做被动的处理。
3.4 不平衡力计算与校核的简化
为了方便用户，只需将阀关闭时的工作压差告诉生产厂，由生厂进行计算校核，提供满足上述阀关闭时的工作压差的阀即可。此简化只是给用户提供方便，不是不计算。
调节阀教程
