不需要对组件大小进行猜测

真实数据如何使现代阀门定径和选择工具更有效。有人说过:“经验是最好的老师。”这句格言不仅适用于一般的生活，也适用于寻求最有效的阀门尺寸和工业应用的选择过程。

• 阀门通径和选择
• 该软件适用于不同类型的终端用户，包括加工厂终端用户、服务提供商、承包商和工程公司以及咨询销售代表。
• 控制阀的选择，每个处理器应该考虑的因素，除其他外，包括流速和侵蚀，噪声和空化，以及执行器负载系数。

不幸的是，即使在今天，阀门通径和选择通常不是基于经验的。相反，尺寸和选择过程往往依赖于标准方程和经验法则，这些公式和经验法则适用于制造商实验室收集的阀门性能数据。实验室的数据本身是非常准确的。然而，经验法则对实际系统中出现的流动条件做了非常广泛的假设。

通常，这种假设的工艺足够好，所选择的阀门将是耐用的，适合他们的用途。另一方面，当阀门表现不佳，导致过程控制不良，输出减少，由于噪声、振动和空化而导致的部件退化，以及计划外停机时，问题的根本原因可能是由于过度依赖广义经验规则而导致的不适当的选择过程。

这个问题可以解决。在过去的几十年里，阀门制造商已经收集了现场数万个阀门在实际管线条件下的性能数据。在早期，这项研究涉及到安装和测量相关条件。在过去的十年中，基于微处理器的数据收集器嵌入到阀门控制器中，以几何级数扩大了过程系统建模可用的数据量。现在，花时间对加工生产线条件进行精确建模的用户可以依赖更精确的方程，以便他们能够以更高的分辨率选择和调整阀门、执行器和内饰件的尺寸。

专家定径软件将过去需要数天的工作压缩到几小时和几分钟，并为关键阀门应用提供定径和选择信息，通常可以在提高过程安全性和生产力方面带来巨大的回报。Steven Hocurscak, Neles & Mapag业务经理

当然，对管路条件进行建模，并将管路特定方程应用于一系列可能的阀门选择，直到获得最佳拟合，是非常耗时的。这就是专家规模和选择软件的用武之地。该软件结合了制造商的实验室数据和经验丰富的基于大小算法。该软件具有智能，可以指导用户进行半自动线路建模和组件选择过程，在此过程中，随着各种阀门和组件的进出，可以观察各种流量性能结果。这就为所述工艺回路提供了阀门、执行器和阀内件的最佳组合。专家定径软件将过去需要数天的工作压缩到几小时和几分钟，并为关键阀门应用提供定径和选择信息，通常可以在提高过程安全性和生产力方面带来巨大的回报。

许多变化

一些制造商已经提供了专业的尺寸和选择软件，并在连续多年(有时是几十年)的时间里改进了他们的选择过程和算法。虽然在某种程度上，它们都使选择和尺寸更容易，但它们在操作界面、可用的阀门类型库、型号、执行器和阀内饰件以及可以执行的各种分析方面也有独特的差异。一些想要比较来自不同制造商的组件的用户可能会发现这个工具令人沮丧，因为供应商只能在库中包含他们自己的产品，并且他们无法访问所有竞争对手的选项和性能数据。

直到最近，大多数专家尺寸软件集中在控制阀的应用。这是有意义的，因为控制阀是最关键的，以确保最佳的工艺性能，最终产品质量和生产力。然而，多年来，专家软件的发布增加了新的分析功能和阀门类型。例如，引入了新的计算模块，可以选择智能自动开关阀和应急阀。通过开/关计算工具，可以选择具有高级执行器尺寸的金属和软阀座开/关阀门，包括可调安全系数和扭矩关键数字。通过使用该工具，用户可以在工程阶段更快速、准确地选择执行器。他们还可以使用质量计算工具同时选择一些相互关联的包装组件。对于ESD(紧急安全装置)阀门通径，可以使用软件程序中的特殊工具评估安全要求(例如执行机构通径安全系数或完整的阀门总成安全完整性水平)。SIL(安全完整性级别)模块用于最终元件PFD(按需失效概率)计算，允许1oo1和1oo1D (D代表诊断)最终元件计算，考虑到阀门、执行器和部分行程测试设备的使用。此外，在计算时可考虑一对多个气动元件。

它是如何工作的

成功的控制阀的尺寸和选择取决于了解将要安装阀门的系统中的实际工艺条件。
这些信息很少能得到第一手资料。对流量条件的假设越多，控制阀的通径就越不准确。幸运的是，当精确地知道一些流量条件时，可以找到一种算法来模拟给定控制阀在整个流量范围内的行为。专家大小软件引导用户通过一系列的数据输入步骤，这允许该算法的计算。专家软件在安装前预测作为系统一部分的控制阀包的性能。通过比较不同阀门的预测性能，用户可以快速得出最合适的控制阀包，以确保所需的过程性能。该程序允许用户避免阀门尺寸过大和执行器尺寸过小，减少阀门采购和维护成本，同时优化过程控制。

例如，调节阀的选择分为两部分。首先，机械选择，根据良好的工程实践和当地法律法规，选择合适的阀门类型、材料和压力额定值，以保证安全可靠的性能。这种选择应该根据每种阀门类型的公告和技术信息进行。然后是定径，这是一个迭代过程，可以选择满足过程控制目标的阀门包组件，同时防止不必要的现象，如过度噪音或液体空化。在确定阀门通径后，可以对其他阀门组件进行微调，以优化阀门的安装性能，以逐步消除诸如狩猎、响应过慢或过快以及精度差等不良控制特性。其中一种方法是通过调整控制器响应模式来补偿在阀门安装流量特性曲线中检测到的非线性。专家尺寸软件为用户提供了广泛的数学校正和补偿工具，以尽可能线性化控制阀性能。

控制阀的选择要点每个处理器都应该考虑

最佳行程:当阀门的通径正确时，操作范围将与阀门的控制范围很好地对应。在正常流量下旅行应落在50%至70%的开口角。以最大流量行驶应降至90%以下。最小流量的行程应大于20%，以避免侵蚀阀芯。

1/2管道大小规则:由于旋转阀通常比升杆阀具有更大的Cv，因此控制阀小于管道通径的情况并不少见。为避免管道应力造成阀门损坏，阀门通径不应小于管道直径的一半。当最适合流量条件的阀门通径小于管道的一半时，应考虑减小容量的阀门而不是较小的阀门。

安装增益曲线:安装增益曲线表示控制阀在给定工艺条件下的性能。高增益意味着阀门位置的微小变化将产生流量的大变化，因此导致过程超调。低增益意味着阀门位置的大变化会引起流量的小变化，导致过程表现缓慢。在控制范围内恒定的增益线1.0将是理想的。为获得最佳效果，增益应在0.5 ~ 3.0之间，最大增益与最小增益之比应≤2.0。

流速和侵蚀:侵蚀损害与介质的速度密切相关。这种损坏通常首先出现在阀门饰件上，但也会影响阀体和下游管道。只有在颗粒(侵蚀介质)或闪光条件下，侵蚀损伤才会被放大。
保持适当的流速，特别是当介质具有腐蚀性或闪烁性时，对于延长阀门寿命非常重要。

• 在所有流动条件下，尽量保持开口角度大于20%。
• 在清洁应用中，保持速度低于37英尺/秒(蝶阀为32英尺/秒)。
• 如果介质有侵蚀或闪烁，应考虑移动到更大的阀门，因为增加的表面积将有助于最大限度地减少侵蚀

噪声:气动噪声(气体或蒸汽产生的噪声)与介质的出口速度密切相关。气动噪声引起的阀门总成的机械损伤，剧烈振动引起的阀门、执行器或附件部件的损伤。如果一个人在噪声源附近工作8小时或更长时间，政府法规通常将噪音限制在85 dBA，然而，认为每个阀门都能达到这个噪音水平是不现实的。将噪音水平保持在110 dBA以下，以防止对组件造成机械损坏。

利用水动力噪声预测空化强度。制造商通常对空化有不同的看法，但如果你想消除损坏，就必须将噪声降低到可接受的水平(这反过来意味着降低空化的强度)，这也是公认的。对于特定的噪音建议，请查看适用于特定通径阀门的特定阀门通径软件的噪音级别。

排除特定情况

开发良好的专家尺寸和选择软件提供了一套广泛的工具，可用于检测过程控制循环中可能出现的各种问题。以下问题条件是从实际的专家评估软件用户指南中抽象出来的，详细介绍了其中一些最常见的问题:

1噪音和空化
问题:阀门上方的高压降，与上游压力相比，可能会导致气蚀，造成材料损坏和噪音。预测的噪声水平取决于流量情况，也取决于有关的阀门和阀门通径。
解决方案:降低空化噪声的主要原则是选择低回收率、多级、抗空化阀。

2执行器负载系数高
问题:阀门精度有限，定位器和整个控制回路的调整困难，信号变化的响应时间长。
解决方案:选择更大的驱动器或检查供气压力是否可以增加到足以使用所选驱动器。此外，阀座、轴承和压盖结构可以改变，以减少所需的扭矩。

3高流量边际
问题:当所需流量远远小于计算的阀门全开流量时，控制精度降低，控制范围窄。
解决方案:如果所需的流量远远小于计算出的阀门全开流量，则选择较小通径的阀门、低容量的阀门类型或减小容量的阀瓣将有所帮助。有时这种情况是在压力不随流量变化而变化的系统中使用等百分比固有流量特性的结果。在这种情况下，线性或接近线性的固有特征将有所帮助。

4进口流速大
问题:阀门饰件的阀座区域可能磨损，导致密封性降低。阀门的其他部件可能会磨损，特别是在侵蚀、腐蚀和空化条件下。
解决方案:增加阀门公称通径将降低进口速度。有时，为了使阀门的开度保持在可接受的水平，也必须使用减量阀瓣。

5出口流速大
问题:如果流速高，阀门饰件的阀座区域可能磨损，导致密封性降低。此外，阀门的其他部件可能会磨损，特别是在侵蚀、腐蚀和空化条件下。在某些类型的阀门中，高速还可能导致阀门内饰产生动态力，从而导致不稳定的操作条件。
解决方案:增大阀门公称通径将降低出口速度。有时，为了将阀门开度保持在可接受的水平内，有必要使用减量阀瓣。由于气体的可压缩性，增加阀门下游压力会降低阀门出口速度。阀门下游的压力可以通过一个固定的限制来增加，比如安装在阀门下游的扩散器。这款特殊的专家尺寸软件的用户指南继续解决了该软件可能检测到的22种附加情况，并提供了缓解由此产生的问题的建议，例如破坏性噪声水平，强烈的空化/闪烁条件，以及安装特性(增益)性能差，等等。

谁可以使用阀门定径软件?

专家尺寸软件是一个重要的控制回路优化工具，在知识丰富的用户手中，可以利用实验室数据结合数十年的现场经验和强大的数学模型，在非常接近的加工环境中模拟控制阀的性能。该软件可以在不同程度上对许多不同类型的终端用户使用。

• 加工厂最终用户:工程部门可以使用此工具更好地了解各种控制阀包在各种工艺循环中的表现。
• 服务提供商:对于服务提供商来说，该软件是一种非常宝贵的工具，可以诊断和修复导致性能差、过度磨损和安全性降低的慢性阀门问题。
• 承包商和工程公司:专家尺寸和选择软件对于工程师来说是一个必不可少的工具，他们面临着为新的处理装置指定的数百甚至数千个阀门做出成本效益决策的任务。
• 咨询销售代表:并不是每个阀门的最终用户都有足够的工作时间来学习和使用专家尺寸软件。然而，这并不意味着他们不能利用这一点。从事咨询销售的供应商经常在这个重要工具方面接受广泛的培训。为了充分利用你能从中学到的一切，潜在客户所需要做的就是寻求他们的帮助。

文/ Steven Hocurscak如需更多信息，请联系joonas.korhonen@valmet.com。

最初发表于FLOW CONTROL杂志•2013年6月，题为“经历很重要＇

由于公司名称更改为Valmet，文本已于2022年4月更新。