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文檔簡介
1、調(diào)節(jié)閥選型原則自動控制系統(tǒng)是通過執(zhí)行器對被控對象進行作用的。調(diào)節(jié)閥是生產(chǎn)過程自動化控制系統(tǒng)中常見的一種執(zhí)行器。調(diào)節(jié)閥直接與流體接觸控制流體的壓力或流量。正確選取調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式、流量特性、流通能力;正確選取執(zhí)行機構(gòu)的輸出力矩或推力與行程對于自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著十分重要的作用。如果計算錯誤,選擇不當,將直接影響控制系統(tǒng)的性能,使得自動控制系統(tǒng)產(chǎn)生震蕩甚至不能正常運行。因此,在自動控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中,調(diào)節(jié)閥的設(shè)計選型計算是必須認真考慮的重要環(huán)節(jié)。1調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇常用的調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式有 直通單座閥、直通雙座閥、套筒閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、蝶閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥、球閥,應(yīng)當根據(jù)不同的使用情況,結(jié)
2、合不同結(jié)構(gòu)形式閥門各自的特點,從調(diào)節(jié)性能、適用溫度、適用口徑、耐壓、適用介質(zhì)條件、切斷差壓、泄流量、壓力損失、重量、外觀、成本等方面對調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式進行選擇。結(jié)構(gòu)類型流量調(diào)節(jié)性能適用溫度適用口徑適用壓力等級適用介質(zhì)情況壓力損失耐受差壓及密封性外觀、尺寸、重量、價格全功能超輕型調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能好,其流量特性曲線接近等百分比特性,也可做成直線特性;調(diào)節(jié)精度高, R=100200,是蝶閥、球閥、單座閥、雙座閥、套筒閥的37倍;小開度調(diào)節(jié)性能好,小流量微調(diào)功能強;流通能力是單座閥、雙座閥、套筒閥的23倍;調(diào)節(jié)速度快全功能調(diào)節(jié)閥的溫度適應(yīng)范圍較寬,-60600其適用口徑范圍在20mm至400mm超輕型全
3、功能調(diào)節(jié)閥可以承受較高的管道介質(zhì)壓力,其公稱壓力值可以達到32Mpa全功能超輕型調(diào)節(jié)閥具有極好的抗腐蝕和抗沖蝕功能,可適用于各種氣體及液體介質(zhì)相對于其他調(diào)節(jié)閥,全功能調(diào)節(jié)閥的壓力損失較大其耐受閥門前后差壓值較大,可以接近其公稱壓力PN的水平,pPN;密閉性好,泄流量極小,約為1×10-61×10-7 倍的C值重量輕、尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、外型美觀、性能穩(wěn)定可靠,具有蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥的共同優(yōu)點蝶閥三偏心蝶閥具有等百分比的調(diào)節(jié)特性,調(diào)節(jié)死區(qū)特性好,調(diào)節(jié)精度高,可調(diào)比可以達到100左右,調(diào)節(jié)速度快,適于對管路流量進行調(diào)節(jié)。但在小開度下流量調(diào)節(jié)性能較差,不適于用做小流量的
4、微調(diào)節(jié)蝶閥一般不適于用在高溫的場合,其使用溫度一般在80以下蝶閥的使用口徑范圍可從50mm到2200mm,一般在口徑較大的場合(DN600mm),宜采用蝶閥蝶閥一般不用于高壓管路之中,其一般用于壓力小于1.0MPa 的管路之中適用于水、油、壓縮空氣、蒸汽、含固體顆粒的介質(zhì)如污水等蝶閥相對于閘閥、球閥壓力損失比較大,故蝶閥適用于壓力損失要求不嚴的管路系統(tǒng)中蝶閥耐受的截斷差壓值較低,不適用于高壓截斷的情況重量輕、尺寸小、成本較低球閥V形球閥的流量特性曲線近似對數(shù)型,流量調(diào)節(jié)性能較好, 小開度下調(diào)節(jié)性能較好,可實現(xiàn)小流量下的微調(diào)功能;O型球閥可調(diào)比R的范圍為:100-200V型球閥可調(diào)比R的范圍為2
5、00-300球閥一般適用于低溫介質(zhì),在溫度小于160的情況下使用球閥的公稱通徑范圍可從8mm到1200mm球閥適用于壓力較高的場合,從真空到40MPa都可以選用球閥對于粘度較大的介質(zhì),適宜使用球閥。球閥是石油和天然氣的理想閥門,并可用于帶固體顆粒的介質(zhì),是自潔性能最好的閥門球閥全開時具有最小的流體阻力,且密封性能良好球閥可以承受較高的截斷差壓,適用于高壓截斷的情況,泄流量小,密封性能較好可靠性差、體積較大、結(jié)構(gòu)笨重、成本較高套筒閥調(diào)節(jié)穩(wěn)定性好,調(diào)節(jié)精度較高,可調(diào)比R值在50左右;其可選公稱通徑從15mm到250mm套筒式調(diào)節(jié)閥可承受的最大介質(zhì)壓力從1.0Mpa到40Mpa左右對于不干凈介質(zhì)和易
6、結(jié)晶、結(jié)巴、結(jié)垢介質(zhì)不應(yīng)選用此閥套筒調(diào)節(jié)閥可承受較大的閥門前后差壓值,相同配置的條件下,其承受差壓值為為單座調(diào)節(jié)閥的2倍;但套筒式調(diào)節(jié)閥的泄流量較大體積較大,結(jié)構(gòu)笨重直通單座閥直通單座閥的調(diào)節(jié)精度較高,其公稱通徑可在20mm到200mm的范圍內(nèi)進行選擇,高壓差、大口徑的應(yīng)用場合,不宜采用單座調(diào)節(jié)閥的使用壓力范圍一般在1.6Mpa到6.4Mpa之間不適用于含固體顆粒、含纖維介質(zhì)和高黏度流體的控制直通單座閥可承受的閥前后差壓值較小,DN100單座調(diào)節(jié)閥的允許壓差僅120kPa,但密閉性較好,泄流量小,標準泄漏量為0.01%C體積大、結(jié)構(gòu)笨重直通雙座閥流通能力強,相同口徑下,其流通能力比單座調(diào)節(jié)閥強
7、20%50%不適用于含固體顆粒、含纖維介質(zhì)和高黏度流體的控制直通雙座調(diào)節(jié)閥可以承受較高的閥前后差壓值,DN100雙座調(diào)節(jié)閥允許壓差280kPa,密閉性較差,泄流量較大,標準泄漏量為0.1%C體積大,結(jié)構(gòu)笨重偏心旋轉(zhuǎn)閥可調(diào)比R值可以達到100左右;其流量特性曲線為近似直線型,配備閥門定位器后可以做成直線型和等百分比型,小流量時具有較好的微調(diào)特性。對于金屬閥座調(diào)節(jié)閥,其使用溫度范圍為-195到400;對于軟閥座,其使用溫度范圍約為-73到200其公稱通徑范圍較寬,約為25mm至300mm左右其公稱壓力值可以從1.6Mpa到10Mpa左右適用于粘度較大的介質(zhì),并可用于帶固體顆粒雜質(zhì)的介質(zhì),是自潔性能
8、較好的閥門偏心旋轉(zhuǎn)閥是一種壓力損失較小的閥門,其處于全開位置時,流通截面面積基本上等于其安裝管道的截面積偏心旋轉(zhuǎn)閥可以承受較高的截斷差壓,適用于高壓截斷的情況,泄流量小,密封性能較好體積較大,結(jié)構(gòu)笨重對調(diào)節(jié)閥進行結(jié)構(gòu)的選擇時,要根據(jù)相應(yīng)的管路及介質(zhì)條件,按照如下優(yōu)選順序進行選擇全功能超輕型調(diào)節(jié)閥蝶閥套筒閥單座閥雙座閥偏心旋轉(zhuǎn)閥球閥,只有當前一優(yōu)選級別的閥門再某一方面不合適時,才考慮選擇下一級類型的閥門。2 調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)的選擇2.1 調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)的分類1、執(zhí)行機構(gòu)按所使用能源的不同,可分為氣動、電動和液動三類:氣動類執(zhí)行機構(gòu)具有價格低、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、維護方便和本質(zhì)安全性等特點,因此在需
9、要考慮防爆處理的場合應(yīng)用應(yīng)用十分廣泛。電動類執(zhí)行機構(gòu)可直接連接電動儀表或計算機,不需要電氣轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),但價格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,應(yīng)用時需考慮防爆等問題,一般在無可燃氣體,不需要考慮防爆處理的場合下使用。液動類執(zhí)行機構(gòu)具有推力(或推力矩)大的優(yōu)點,但裝置的體積大,流路復(fù)雜,通常采用電液組合的方式應(yīng)用于要求大推力(力矩)的應(yīng)用場合。2、按執(zhí)行機構(gòu)輸出位移的類型,執(zhí)行機構(gòu)分為直行程執(zhí)行機構(gòu)、角行程執(zhí)行機構(gòu)和多轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)直行程執(zhí)行機構(gòu)輸出直線位移。角行程執(zhí)行機構(gòu)輸出角位移,角位移小于360°例如,轉(zhuǎn)動角度為90°或60°蝶閥的執(zhí)行機構(gòu)。多轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)與角行程執(zhí)行機構(gòu)類似,但轉(zhuǎn)
10、動的角注:關(guān)于調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性的評定調(diào)節(jié)閥的流量調(diào)節(jié)性能一般通過流量特性、可調(diào)比、小開度工作性能、Kv值和動作速度進行綜合評價。調(diào)節(jié)性能以其流量特性曲線進行衡定,一般認為等百分比特性為最優(yōu),其調(diào)節(jié)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)性能好,最利于流量壓力調(diào)節(jié)。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好,快開特性為最不利于流量調(diào)節(jié)的流量特性。因此在選用調(diào)節(jié)閥時,一般希望調(diào)節(jié)閥流量特性曲線為等百分比型??烧{(diào)比反映了調(diào)節(jié)閥的可調(diào)節(jié)流量范圍,調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比就是調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量之比??烧{(diào)比也稱可調(diào)范圍,以R來表示,即R=Qmax/Qmin,Qmax為調(diào)節(jié)閥的最大可控流量,Qmin為調(diào)節(jié)閥的最小可控流量。一般認為R的值
11、越大,則調(diào)節(jié)閥的可調(diào)節(jié)范圍越。此外,對調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能進行評價時,還應(yīng)當對其小流量下的調(diào)節(jié)能力、流通能力、調(diào)節(jié)速度進行考察位移可以達多圈。3、按執(zhí)行機構(gòu)輸入信號的類型,執(zhí)行機構(gòu)分為模擬式執(zhí)行機構(gòu)和數(shù)字式執(zhí)行機構(gòu)。模擬式執(zhí)行機構(gòu)接收模擬信號,例如420mA的標準電流信號等。數(shù)字式執(zhí)行機構(gòu)接收數(shù)字信號,通常是一串二進制信號,用于開閉相應(yīng)的數(shù)字閥。2.2調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)的選擇方法2.2.1 執(zhí)行機構(gòu)選擇的主要考慮因素 執(zhí)行機構(gòu)選擇的主要考慮因素是:可靠性;經(jīng)濟性;動作平穩(wěn)、足夠的輸出力;重量外觀;結(jié)構(gòu)簡單、維護方便。 2.2.2電動執(zhí)行機構(gòu)與氣動執(zhí)行機構(gòu)的選擇比較 1)可靠性方面 氣動執(zhí)行機構(gòu)簡單可靠
12、,在可靠性上,氣動執(zhí)行機構(gòu)略優(yōu)于電動執(zhí)行機構(gòu)。而電動執(zhí)行機構(gòu)可直接連接電動儀表或計算機,不需要電氣轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),可通過4-20mA模擬信號或數(shù)字信號進行開度的調(diào)節(jié)。2)驅(qū)動源 氣動執(zhí)行機構(gòu)需另設(shè)置氣源站,而電動調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動源隨地可取。3)價格方面 氣動執(zhí)行機構(gòu)必須附加調(diào)節(jié)閥定位器,再加上氣源,其費用與電動調(diào)節(jié)閥大致相當4)推力和剛度 在推力上,氣動執(zhí)行機構(gòu)和電動執(zhí)行機構(gòu)大致相當5)防火防爆 氣動執(zhí)行機構(gòu)在防火和防爆方面要優(yōu)于電動執(zhí)行機構(gòu),因此在存在可燃性危險氣體的場合,一般要首先考慮選用氣動執(zhí)行機構(gòu)。2.2.3調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)的確定裝置實驗管路環(huán)境無可燃性危險氣體,而且希望采用工控機輸出4-20mA
13、電流的方式對調(diào)節(jié)閥的開度值進行控制,因此選擇電動執(zhí)行機構(gòu),要求閥門的開度能夠隨工控機輸出電流的增大而增大,隨輸出電流的減小而減小。此外調(diào)節(jié)閥的死區(qū)特性是影響調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能的重要因素。死區(qū)特性指的就是當閥門的輸入信號發(fā)生正反方向的變化時,執(zhí)行機構(gòu)并未產(chǎn)生相應(yīng)的動作,而當輸入信號繼續(xù)增大到一定值之后,執(zhí)行機構(gòu)才產(chǎn)生相應(yīng)的動作,但此時執(zhí)行器的動作往往過位而導(dǎo)致過量偏差。調(diào)節(jié)閥死區(qū)特性的計算可表示為調(diào)節(jié)器行程控制器輸出(mA)0反行程正行程正行程死區(qū)反行程死區(qū)´100%-LS OII IS I -使調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生動作的輸入電流值O I -調(diào)節(jié)閥的起始輸入電流值L I -調(diào)節(jié)閥輸入電流值得
14、范圍為提高實驗管路的流量壓力調(diào)節(jié)能力,要求閥門組件的總的死區(qū)應(yīng)該等于或小于1%(對于4-20mA 電流控制的閥門,要求其電動執(zhí)行器能夠?qū)?.16mA 的電流值該變量做出反應(yīng)動作),理想地,應(yīng)該低到0.25%(對于4-20mA 電流控制的閥門,要求其電動執(zhí)行器能夠?qū)?.04mA 的電流值該變量做出反應(yīng)動作)3 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被調(diào)介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與調(diào)節(jié)閥相對開度之間的函數(shù)關(guān)系,其數(shù)學表達式為( )max max LLfQQ=Q-調(diào)節(jié)閥某一開度下的流量值max Q -調(diào)節(jié)閥全開時的流量值L -調(diào)節(jié)閥某一開度下的形程max L -調(diào)節(jié)閥全開時的行程值調(diào)節(jié)閥流量特性分固
15、有特性和工作特性兩種。固有特性又稱調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)特性,是由生產(chǎn)廠制造時決定的,其特性曲線的測定是在閥門前后差壓保持不變的條件下測定的。但調(diào)節(jié)閥在工作管路中使用時,由于管路系統(tǒng)阻力分配情況隨流量變化,調(diào)節(jié)閥的前后差壓也發(fā)生變化,這樣就使調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線相對于其固有特性曲線發(fā)生了畸變,此時的流量特性即為調(diào)節(jié)閥的工作流量特性。調(diào)節(jié)閥常見的流量特性曲線有快開、等百分比、直線三種形式。相對流量值%相對開度值%0100%100%等百分比直線快開3.1 調(diào)節(jié)閥固有流量特性曲線及其特點流量特性曲線性質(zhì)(令max QQF = ,max LLS = )流量特性說明 備注快開FkdSdF 1= ,其中k 為常數(shù),
16、邊界條件:S=0, F=Fmin;S=1,F= Fmax解微分方程可得R SRF 1 ( 1)1 2 = + - ,其中minmaxQQR =當在閥門的相對開度值為20%時,其相對流量值就已經(jīng)達到80%左右。在小開度時,閥門的靈敏度高,放大系數(shù)大;而在大開度時,其靈敏度低,放大系數(shù)小。具有開則快、關(guān)則慢的流量特性,不易引起管路內(nèi)大的壓力波動,一般用于快速切斷的情況,在對流量及壓力進行精確調(diào)節(jié)的場合,不宜采用具有快開特性的閥門。直線 閥門的相對節(jié)流面積與閥門相對開度呈直線關(guān)系kdSdF= ,其中k 為常數(shù),邊界條件:S=0, F=Fmin;S=1,F= Fmax解微分方程可得SRRRF1 -1=
17、 + ,其中minmaxQQR =由kdSdF= 可得,F(xiàn)kdSFdF= ,當dS 為固定值時,其流量值的相對變化量將隨開度變化之前的流量值變大而減小。閥門單位開度變化所引起的流量變化量為一個固定值,則其流量值的相對變化量則隨著流量值的增大而減小。閥門在小開度工作時,其流量相對變化值較大,調(diào)節(jié)作用過強,易產(chǎn)生超調(diào)及震蕩;而在大開度時流量相對變化較小,調(diào)節(jié)能力較弱,及時性較差。等百分比 閥門的相對節(jié)流面積與閥門相對開度呈對數(shù)關(guān)系kFdSdF= ,其中k 為常數(shù),邊界條件:S=0, F=Fmin;S=1,F= Fmax解微分方程可得-1 = S F R ,其中minmaxQQR =由kFdSdF=
18、 可得kdSFdF= ,當dS 為固定值時,流量值的相對變化量FdF即為固定值,也就是說閥門單位開度變化所引起流量的變化與開度變化前的流量值成正比,而流量相對變化的百分比總是相等的。調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨閥門開度的增加而增加,在小開度時流量值較小,調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)較小,單位開度變化所引起的流量變化量也小,調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和;大開度時流量值較大,調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)較大,單位開度變化所引起的流量變化量也大,調(diào)節(jié)靈敏有效。3.2 調(diào)節(jié)閥工作流量特性曲線在實際的工藝裝置中,調(diào)節(jié)閥安裝在工藝管道系統(tǒng)中,由于除調(diào)節(jié)閥以外的管道、裝置、設(shè)備等存在阻力損失,而且該阻力損失隨通過管道的流量呈平方變化關(guān)系,當系統(tǒng)兩端的差壓DP一
19、定時,流量值越大,則除調(diào)節(jié)閥之外的阻力損失也就越大,調(diào)節(jié)閥上的差壓值V DP 就會隨流量的增加而減小,這個差壓的變化也會引起通過調(diào)節(jié)閥的流量值相對于差壓不變的情況相應(yīng)開度下的流量值有所減小,造成調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線發(fā)生下移。因此調(diào)節(jié)閥實際工作中的流量特性曲線會相對于其理想特性曲線產(chǎn)生一定的畸變。調(diào)節(jié)閥其它阻力部件Pv PiQ0PPs Pv PvminPiPimax調(diào)節(jié)閥工作特性的畸變程度,可以通過閥阻比S 值進行衡量,其中S 值的定義式為D +åDD=min maxminV iVP PPS式中, V min DP 為調(diào)節(jié)閥調(diào)至最大開度,管路中流量達到最大之時,調(diào)節(jié)閥前后的差壓值。
20、229;D max i P為調(diào)節(jié)閥調(diào)至最大開度時,管路系統(tǒng)的總壓降。在一個由調(diào)節(jié)閥及其它阻力部件所構(gòu)成的管路系統(tǒng)中,閥阻比S 的值越大,則說明調(diào)節(jié)閥的壓降占整個系統(tǒng)比重越大,調(diào)節(jié)閥控流能力越大反之S 值越小,則說明調(diào)節(jié)閥的壓降占整個系統(tǒng)的比重越小,調(diào)節(jié)閥的控制能力越差,將產(chǎn)生兩個不利的后果:一是調(diào)節(jié)閥的流量特性發(fā)生越來越大的畸變,使直線特性漸漸趨于快開特性,使等百分比特性漸漸趨于直線特性,這樣一來使小開度時放大系數(shù)增加、大開度時放大系數(shù)減小,造成小開度時控制不穩(wěn)定和大開度時控制遲鈍。二是調(diào)節(jié)閥的可調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍隨之減小,實際可調(diào)比R'隨S 減小而減小。因此在實際使用中,通常要求S 值
21、不低于0.30.5。3.3 調(diào)節(jié)閥工作流量特性的經(jīng)驗性選擇方法(1) 快開特性一般用于開關(guān)控制和兩位式調(diào)節(jié)(在閥門的兩個開度之間切換調(diào)節(jié)),在對流量進行連續(xù)調(diào)節(jié)的場合,一般不會選用快開特性。因此控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇其實就是等百分比特性和線性特性的選擇。(2) 在對流量、溫度、壓力(尤其是在閥前后壓力存在較大波動或閥后直管線短于3 米的氣體壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中)進行自動調(diào)節(jié)控制的場合,應(yīng)當采用等百分比特性;當調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度時,應(yīng)當選用等百分比特性;對蒸汽壓力、流量進行調(diào)節(jié)時,宜采用等百分比特性調(diào)節(jié)閥。(3) 手動流量調(diào)節(jié)控制中,一般選用線性特性;液位自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)一般選用線性特
22、性;兩個調(diào)節(jié)閥并聯(lián)使用的情況下,適宜采用線性特性;在水泵最小流量保護時,適宜采用線性特性;壓縮機反喘振時,宜采用線性特性3.4 根據(jù)希望的工作流量特性及閥阻比選擇相應(yīng)的理想流量特性調(diào)節(jié)閥首先對閥阻比進行估算,而后根據(jù)閥阻比的值選擇相應(yīng)的理想流量特性的調(diào)節(jié)閥。(1) 當閥阻比介于0.6 和1 之間時,可以按照所希望的工作流量特性選擇理想流量特性閥門(2) 當閥阻比介于0.1 和0.6 之間時,一般均選用理想流量特性為等百分比的調(diào)節(jié)閥3.5 調(diào)節(jié)閥工作流量特性的確定裝置的自動調(diào)節(jié)控制對象為實驗管路內(nèi)飽和蒸汽的流量值及其壓力值,因此選用等百分比特性調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨閥門開度的增加而增加,在小
23、開度時流量值較小,調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)較小,單位開度變化所引起的流量變化量也小,調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和;大開度時流量值較大,調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)較大,單位開度變化所引起的流量變化量也大,調(diào)節(jié)靈敏有效。4 調(diào)節(jié)閥口徑的計算與選擇一般情況下,所選用調(diào)節(jié)閥的最佳口徑值并一定是安裝管道的口徑值,直接按照調(diào)節(jié)閥所在連接管道的口徑選取調(diào)節(jié)閥的口徑是不合理的。4.1 計算流量的確定根據(jù)裝置的工作狀況,決定調(diào)節(jié)閥最大計算流量max Q 和最小計算流量min Q 。取原實驗管路中穩(wěn)態(tài)的最大流量的1.151.5 倍作為調(diào)節(jié)閥的最大計算流量max Q ;取原實驗管路的穩(wěn)態(tài)的最小流量的0.870.67 倍作為調(diào)節(jié)閥的最小計算流量min Q
24、 。4.2 計算壓差的決定進行調(diào)節(jié)閥口徑計算時要首先確定最大流量時(調(diào)節(jié)閥全開)閥前壓力與閥后壓力的差值DPV ,即計算差壓。合理確定計算差壓極大地影響調(diào)節(jié)閥的工作特性。調(diào)節(jié)閥的工作特性實際上取決于調(diào)節(jié)閥的壓降與管路系統(tǒng)總阻力損失的比值,S 值越大,越接近理想特性,調(diào)節(jié)性能越好;S 值越小,畸變越厲害,因而可調(diào)比減小,調(diào)節(jié)性能變壞。但從裝置的經(jīng)濟性考慮時,S小,調(diào)節(jié)閥上壓降變小,系統(tǒng)壓降相應(yīng)變小,這樣從節(jié)約能耗上考慮S 值越小越好。因此在實際應(yīng)用中,對于總體壓力損失較低的管路系統(tǒng),可以選擇S0.30.6 或S0.61;對于總體壓力損失較高的管路系統(tǒng),一般取S0.150.3;對高壓系統(tǒng)可小至S0
25、.05。壓降V DP 的選定方法,根據(jù)不同的已知條件,用于確定調(diào)節(jié)閥計算差壓的方法有以下兩種:(1)按管路系統(tǒng)的阻損比來確定Pv在確定調(diào)節(jié)閥的計算差壓時,可以根據(jù)閥阻比S 的值確定計算差壓的值。由閥阻比的計算公式D +åDD=V iVP PPSV DP -實驗管路達到最大流量時調(diào)節(jié)閥前后的差壓值åD i P -實驗管路到到最大流量時,管路系統(tǒng)的總壓降可得SS PP S iV 1-åDD =因此,當管路系統(tǒng)的各局部阻力件,即彎頭、管段、三通、手動閥門、節(jié)流裝置等在實驗管路最大流量時的總壓力損失計算出后及閥阻比S 確定的情況下,可以由上述公式計算調(diào)節(jié)閥的計算差壓。(2
26、)按定壓點的壓差選取閥的壓降當實驗管路的入口壓力和出口壓力已知且在實驗使用過程中能夠基本維持恒定時,可以按照定壓點差壓來確定調(diào)節(jié)閥的計算差壓值。當實驗管路入口壓力和出口壓力的差值DP固定時,在最大流量時的D +åD V i P P 值就等于DP,這樣在S值提前選定的情況下,就可以根據(jù)公式D +åDD=V iVP PPS 來確定調(diào)節(jié)閥的計算差壓值。當調(diào)節(jié)閥的計算差壓值V DP 確定之后,再結(jié)合管路情況,初步估算出調(diào)節(jié)閥前后的壓力值(絕壓)。當實驗管段內(nèi)達到最大流量時,設(shè)試驗管段入口壓力值約為0.9Mpa,出口壓力為大氣壓力值,則實驗管路D +åD V i P P 的
27、值為0.9Mpa,取兩個調(diào)節(jié)閥的S 值均為0.1,則調(diào)節(jié)閥的計算差壓V DP 為0.09Mpa 。對于調(diào)節(jié)閥1 ,估算其閥前與閥后的絕對壓力值分別為1.0Mpa 和0.91Mpa;對于調(diào)節(jié)閥2,估算其閥前與閥后的絕對壓力值分別為0.91Mpa 和0.82Mpa4.3 Kv 值計算流量系數(shù)Kv 的定義為:當調(diào)節(jié)閥全開,閥兩端壓差P 為100KPa,流體重度r 為lgf/cm(即常溫水)時,每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù),以m3/h 或 th 計。根據(jù)已決定的最大計算流量、計算壓差及其它有關(guān)參數(shù),求出最大工作流量時的V max K(1)當介質(zhì)為飽和蒸汽時,流量系數(shù)的計算方法當2 P >0.5 1
28、P 時( )( )120 11 2 1 2 P P P PGKK V S + -=當2 P 0.5 1 P 時V S GKPK1140=式中: S G -蒸汽的質(zhì)量流量,Kg/h1 P -相應(yīng)流量下的閥前壓力(絕對壓力), Kpa 。2 P -相應(yīng)流量下的閥后壓力(絕對壓力),Kpa 。K -蒸汽修正系數(shù),對于水蒸氣該系數(shù)取值為19.4(2)當介質(zhì)為一般氣體時,流量系數(shù)的計算方法當P2>0.5P1 時,mgV P PQ G tKD ×+=(273 )4.73當P20.5P1 時,(273 )2.90 1G tPQK gV +×=式中: g Q 標準狀態(tài)下氣體體積流量,
29、m / h 31 P 閥前壓力(絕對壓力), KPa2 P 閥后壓力(絕對壓力), KPa1 2 DP = P - P ,KPa21 2 P PPm+= , KPaG 氣體比重。氣體的比重是指該氣體的密度與標準狀況下空氣密度的比值。取G =1t 氣體溫度, .(3)當介質(zhì)為一般液體的Kv 值計算方法當( ) 12L F V DP < F P - F ×P 時1 210P PK QV L -= ´r當( ) 12L F V DP > F P - F ×P( )1012L F VV L F P F PK Q- ×= ´r式中: F F
30、流體臨界壓力比系數(shù),CVF PPF = 0.96 - 0.28 。L F 壓力恢復(fù)系數(shù)。V P 閥入口溫度下,介質(zhì)的飽和蒸汽壓(絕對壓力),Kpa。C P 物質(zhì)熱力學臨界壓力,Kpa。L Q 液體流量m / h 3 。r 液體密度3 g / cm 。1 P 閥前壓力(絕對壓力)KPa。2 P 閥后壓力(絕對壓力)KPa。4.4 初步?jīng)Q定調(diào)節(jié)閥口徑根據(jù)已計算的V max K ,在所選用的產(chǎn)品型式系列中,選取大于V max K 并與其接近的一檔V K值,得出口徑,一般所選用調(diào)節(jié)閥口徑不應(yīng)大于所安裝管道的口徑。4.5 開度驗算要求就小流量時,開度值不小于10%;最大流量時,開度值不大于90%(1)
31、最大流量開度驗算公式(對數(shù)特性調(diào)節(jié)閥)VVKKK maxmax lg1.481= 1+(2) 最小流量開度驗算公式(對數(shù)特性調(diào)節(jié)閥)VVKKK minmin lg1.481= 1+式中: max K -閥門最大流量時的開度值m i n K -閥門最小流量時的開度值V m a x K -閥門最大流量時的流量系數(shù)V min K -閥門最小流量時的流量系數(shù)V K -閥門的額定流量系數(shù)4.6 實際可調(diào)比驗算調(diào)節(jié)閥在實際運行中,受工作特性的影響,S 值越小,最大流量相應(yīng)減小。同時工作開度也不是從0 至全開,而是在1090左右的開度范圍內(nèi)工作,使實際可調(diào)比進一步下降。一般希望調(diào)節(jié)閥的實際可調(diào)比能夠滿足裝置實驗流量調(diào)節(jié)的要求。調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比的驗算公式為R R S r =式中: r R -調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比S -調(diào)節(jié)閥的壓降比R -調(diào)節(jié)閥的理想可調(diào)比4.7 壓差校核4.8 閥門口徑的確定開度、可調(diào)比、差壓均驗算合格之后,即可確定調(diào)節(jié)閥的口徑值5 調(diào)節(jié)閥選型訂貨必須提供的性能參數(shù)(1)產(chǎn)品名稱(2)型號(型號中包括作用方式、溫度范圍);(3)公稱壓力;(4)公稱通徑;(5)流量系數(shù);(6)流量特性;(7)泄漏率;(8)閥關(guān)閉時的壓差;(9)閥體材質(zhì);(10)芯座材質(zhì);(11)附件(附件型號、信號、規(guī)格、防爆否等)。6 調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)的主要性能
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