控制閥泄漏等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1、.控制閥泄漏等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制閥允許泄漏量的認(rèn)識(shí)控制閥的允許泄漏量是控制閥設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)等是否合格的重要參數(shù)，各控制閥的設(shè)計(jì)方、制造方和使用方幾乎都為此參數(shù)的定性或定量問(wèn)題發(fā)生過(guò)激烈的爭(zhēng)議，由此造成直接或間接經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估量。本文就國(guó)際電工委員會(huì)IEC60534（我國(guó)GB/T4213-92引用的是IEC60534）及ANSI/FCI70-2兩大控制閥標(biāo)準(zhǔn)中泄漏量的規(guī)定作定性討論。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)泄漏量的章節(jié)全部引自IEC，而IEC又主要采用ANSI標(biāo)準(zhǔn)，只是作了文字上的編輯，因此技術(shù)上是一致的。文/王晉成 浙江富陽(yáng)市科海儀表閥門(mén)有限公司應(yīng)用園地Valve Application選型與應(yīng)用征換頁(yè)介

2、質(zhì)/條件表3 注：P以KPa為單位。D為閥座直徑，以mm為單位。對(duì)于可壓縮流體體積流量，絕對(duì)壓力為101.325KPa和絕對(duì)溫度為273K的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的測(cè)定值。試驗(yàn)程序“1”表示P0.35MPa，當(dāng)閥的允許壓差小于0.35MPa時(shí)用設(shè)計(jì)規(guī)定的允許壓差，介質(zhì)為水或氣體；試驗(yàn)程序“2”表示P等于工作壓差、介質(zhì)為水或氣體。 注：每分鐘氣泡數(shù)是用外徑6mm、壁厚1mm的管子垂直浸入水下510mm深度的條件下測(cè)得的，管端表面應(yīng)光滑，無(wú)倒角和毛刺。如果閥座直徑與表列值之一相差2mm以上，則泄漏系數(shù)可假設(shè)泄漏量與閥座直徑的平方成正比的情況下通過(guò)類(lèi)推法取得。表12中的額定容量按表3的公式計(jì)算。 表中： Q1液

3、體流量，m3/h；Qg標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體流量，m3/h；Kv額定流量系數(shù)；Pm(P1+P2)/2，KPa；P1閥前絕對(duì)壓力，KPa；P2閥后絕對(duì)壓力，KPa；P閥前后壓差，KPa；t試驗(yàn)介質(zhì)溫度，取20；G氣體比重，空氣1；/0相對(duì)密度（規(guī)定溫度范圍內(nèi)的水/01）。2540506580100150200250300350400表2每分鐘氣泡數(shù)12346112745-工業(yè)控制閥泄漏量的定義GB/T17213.1-1998中定義為：在規(guī)定的條件下，（可壓縮或不可壓縮）流體流過(guò)安裝后處于關(guān)閉狀態(tài)的閥的流量。ANSI/FCI70-2-1976標(biāo)準(zhǔn)原文為:The quantify of test flui

4、dpassing through an assembled valvein the closed position under the testconditions as defined。這里所說(shuō)的規(guī)定條件包括控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有足夠的推力，閥芯和閥座能夠充分關(guān)閉壓緊，閥門(mén)前后有一定的壓差，在室溫下進(jìn)行。為什么在規(guī)定控制閥的泄漏量定義時(shí)要加許多限制條件呢?原因是控制閥在實(shí)際使用時(shí)工藝參數(shù)千差萬(wàn)別，不規(guī)定條件會(huì)導(dǎo)致控制閥的泄漏量是否合格而爭(zhēng)論不休。工業(yè)控制閥泄漏標(biāo)準(zhǔn)的劃分在引用和理解標(biāo)準(zhǔn)以前，首先弄清楚以下重要名詞：（1）流量系數(shù)GB/T17213.1-1998中定義為：用于說(shuō)明規(guī)定條件下控制閥

5、流通能力的基本系數(shù)。（2）額定流通能力Fisher控制閥手冊(cè)定義為：在規(guī)定條件下通過(guò)閥門(mén)的額定流量。ANSI/FCI70-2-1976標(biāo)準(zhǔn)原文為：The quantify of test fluid(air or water)that would pass through the valve atrated travel under the stated pressureconditions as determined by theappropriate equations and manufactures ratings。（3）額定流量系數(shù):GB/T17213.1-1998中定義為：額定行程

6、下的流量系數(shù)值。（4）流量系數(shù)KvGB/T17213.1-1998中定義為：流量系數(shù)Kv是在下列條件和規(guī)定的行程下流過(guò)閥的特定體積流量(容量)。閥兩端的靜壓差PKv為105Pa(1bar)，流體是278-313K（5-40）范圍內(nèi)的水，體積流量的單位是m3/h。閥座直徑mm泄漏量P12·P1P12·P1Q1=0.1KvPP-P0P·PmQg=4.73KvG(273+t)Qg=2.9P1KvG(273+t)液 體氣 體mL/min0.150.300.450.600.901.704.006.7511.116.021.628.4表1試驗(yàn)程序111或211或21121最大

7、閥座泄漏量5×10-3閥額定容量，1/h10-3×閥額定容量，1/h2×10-4×P×D，1/h1.8×10-7×P×D，1/h3×10-3×P×（表3規(guī)定的泄漏量）由用戶與制造廠商定泄漏等級(jí)S2試驗(yàn)介質(zhì)L或GL或GLGLGGLGS110-4×閥額定容量，1/h5×10-6×閥額定容量，1/h換頁(yè)毫米2538516476102152203英寸11-1/222-1/23468表4(續(xù)）毫升/分鐘0.150.300.450.600.901.704.006.75

8、氣泡數(shù)/分鐘12346112745 表中的每分鐘氣泡數(shù)是以調(diào)整好的測(cè)量裝置為基礎(chǔ)的一個(gè)建議性的選擇。在這個(gè)例子里，把一根1/4英寸（6.3mm）外徑x0.032英寸（0.8mm）壁厚的管子浸入水中至1/8或1/4英寸的深度。管子的端面應(yīng)切割得平整和光滑，沒(méi)有棱角或毛刺。管子中心線應(yīng)與水面垂直。還可以制作其它裝置，只要它們正確地表示毫升/分鐘的流量，每分鐘的氣泡數(shù)量可以不同于表中列出的數(shù)字。表4測(cè)試介質(zhì)-3-4bar（45-60psig）或最大工作壓差兩者中的較低者同上同上不要求測(cè)試，如果用戶與供應(yīng)商同意這樣做。把壓力作用在閥門(mén)入口，讓出口向大氣開(kāi)放或把它連接到低壓頭損失的測(cè)量裝置上，全部正常推

9、力由執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供。同上同上把整個(gè)閥腔和連接管道充滿水后，將壓力作用在閥門(mén)入口，然后把閥芯推至關(guān)閉位置。使用規(guī)定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大凈推力，但不要超過(guò)該值，即使測(cè)試期間可以獲得超過(guò)該值的推力。留出一定的時(shí)間讓泄漏流量穩(wěn)定下來(lái)。把壓力作用在閥門(mén)入口。執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)調(diào)整到規(guī)定的操作條件下，讓全部正常關(guān)閉力作用在閥芯上。留出一定的時(shí)間讓泄漏流量穩(wěn)定下來(lái)，并使用合適的測(cè)量裝置。美標(biāo)ANSI/FCI 70-2-1991中規(guī)定的泄漏等級(jí)譯成中文如表4：（5）流量系數(shù)CvGB/T17213.1-1998中定義為：壓力下降在1psi情況下，溫度為40-100°F（4-38）的水在1min內(nèi)流過(guò)閥的美加侖數(shù)。Fi

10、sher控制閥手冊(cè)定義為：一個(gè)與閥門(mén)幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)的、對(duì)于一個(gè)給定行程的常數(shù)（Cv值），可用來(lái)衡量流通能力。它是在每平方英寸1磅的壓力降下，每分鐘流過(guò)閥門(mén)的60°F水美國(guó)加侖數(shù)。（6）閥額定容量國(guó)內(nèi)外80年代前，CvKv都稱(chēng)為流通能力（capacity）后來(lái)改為流量系數(shù)(flow coefficient)，為了避免混淆，GB/T4213-92中標(biāo)準(zhǔn)中引入了額定容量，其計(jì)算方法見(jiàn)GB/T4213-92中5.6.5。國(guó)標(biāo)對(duì)控制閥允許泄漏量的規(guī)定GB/T4213-92標(biāo)準(zhǔn)對(duì)控制閥的泄漏規(guī)定了六個(gè)等級(jí)，其具體規(guī)定見(jiàn)表1。其中最低級(jí)別為級(jí)，不作具體要求；最高級(jí)別是級(jí)，即為氣泡級(jí)。當(dāng)泄漏量大于5&

11、#215;10-3閥額定容量值時(shí)，可免于測(cè)試。有些參考書(shū)及公司的樣本上把美標(biāo)泄漏等級(jí)寫(xiě)成如表5所示，并且有所流傳，這是不正確的。以級(jí)為例，上表寫(xiě)成了0.01額定Cv，ANSI/FCI 70-2-1991中文譯為0.01%的額定流通能力。ANSI/FCI 70-2-1976中原文為：10-4×rated valve capacity，可知表4并不是美標(biāo)泄漏等級(jí)規(guī)定的真正體現(xiàn)。工業(yè)控制閥泄漏量的定量計(jì)算在實(shí)際測(cè)試或驗(yàn)收控制閥時(shí)，必須首先向控制閥制造商詢問(wèn)該閥的以下參數(shù)：（1）流量系數(shù)Kv或Cv因?yàn)椴煌闹圃焐掏豢趶降牧髁肯禂?shù)是不一樣的。另外，同一口徑的閥門(mén)流量特性（等比、線性、快開(kāi)）不

12、一樣時(shí)，流量系數(shù)也是不一樣的。這在計(jì)算允許泄漏量時(shí)要用到。（2）控制閥的允許壓差因?yàn)橥豢趶降拈y門(mén)由于結(jié)構(gòu)型式、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力大小不一樣時(shí)，閥門(mén)的允許壓差是不一樣的，這樣就決定了測(cè)泄漏量時(shí)閥門(mén)的測(cè)試壓差，而測(cè)試壓差對(duì)閥門(mén)的泄漏量是有特別大的影響的。閥座泄漏計(jì)算示例閥座泄漏量等級(jí)計(jì)算示例(計(jì)算示例引自GB/T 17213.4 /IEC60534-4的附錄A；計(jì)算式引自GB/T 17213.2 )。 閥的種類(lèi)球形閥(globe valve)DN100，PN40閥座直徑：D=100mm額定流量系數(shù)C：Kv=160m3/h壓差比系數(shù)：XT=0.72液體壓力恢復(fù)系數(shù)：FL=0.9 試驗(yàn)壓差試驗(yàn)壓差按下

13、列要求確定：3.5bar（50psig）或閥芯兩端的最大額定壓差，兩者中的較低者閥芯兩端的最大工作壓力降，不超過(guò)ANSI閥體等級(jí)，或小于要求的壓力。10-25（50-125°F）時(shí)的空氣或氮?dú)?0-52（50-125°F）時(shí)的水同上同上0.5%的額定流通能力每psi壓差下在每英寸閥口直徑上每分鐘通過(guò)0.0005毫升的水（每bar壓差下在每毫米閥口直徑上每秒鐘通過(guò)5x10-12m3的水）。不超過(guò)在下面的基于閥門(mén)直徑的表格里列出的量公稱(chēng)閥口直徑每分鐘氣泡數(shù)10-25（50-125°F）時(shí)的空氣或水泄漏等級(jí)代號(hào)-0.1%的額定流通能力0.01%的額定流通能力最大允許泄漏

14、量測(cè)試壓力確定泄漏等級(jí)要求的測(cè)試步驟-應(yīng)用園地Valve Application選型與應(yīng)用換頁(yè)表5123462727450.150.300.450.600.901.704.006.75(in)11.522.53468(mm)2538516476102152203工作壓差P或50磅/英寸2（3.5巴）壓差，取其中較小的一個(gè)值，溫度10-52工作壓差P或50磅/英寸2（3.5巴）壓差，取其中較小的一個(gè)值，溫度10-52工作壓差P或50磅/英寸2（3.5巴）壓差，取其中較小的一個(gè)值，溫度10-52工作壓差P，溫度10-52工作壓差P或50磅/英寸2（3.5巴）壓差，取其中較小的一個(gè)值，溫度10-52

15、試驗(yàn)介質(zhì)壓力和溫度表6試驗(yàn)壓力1112211.39m3/h=23.1 l/min62.6kg/h48.4m3/h=806 l/min0.277m3/h=4.62 l/min12.5kg/h9.67m3/h=161.2 l/min0.0277m3/h=0.462 l/min0.0864m3/h=1.44 l/min1.253kg/h0.967m3/h=16.1 l/min0.0626kg/h0.0484m3/h=0.806 l/min0.063L/h=1.05*10-3L/min1.53ml/min=1.53*10-3l/min由用戶與制造商商定試驗(yàn)程序1：P=300KPa（由制造商選擇）試驗(yàn)程

16、序2：P=3500KPa（由用戶確定最大操作壓差） 閥額定容量（流通能力）計(jì)算閥額定容量（流通能力）的計(jì)算采用GB/T 17213-2-1有關(guān)內(nèi)容。（1）試驗(yàn)程序1用水作為試驗(yàn)介質(zhì)（閥額定流通能力）式中，N1=0.1、FP=1、FR=1、C=Kv=160m3/h、/0=1、P=300KPa。（2）試驗(yàn)程序2用水作為試驗(yàn)介質(zhì)P1=P2+P=3600KPa式中，P2=100KPa（與大氣相通），P=3500 KPa（計(jì)算用允許最大壓差）式中，F(xiàn)L=0.90、P1=3600KPa、FF=0.96、PV=2.34 KPa。因?yàn)镻max流。（閥額定流通能力）式中，N1=0.1、FL=0.90、FR=1、

17、C=Kv=160m3/h、P1=3600KPa、FF=0.96、PV=2.34KPa。（3）試驗(yàn)程序1用氣體為試驗(yàn)介質(zhì)P2=100KPa（與大氣相通）P=300KPa式中，P=300KPa、P1=400KPaF·XT=0.72式中，F(xiàn)=1、XT=0.72因?yàn)閄不能超過(guò)F·XT，可用XT=0.72計(jì)算Y。式中，X=0.72(X不能超過(guò)F·XT )、F=1、XT=0.72(閥額定質(zhì)量流量)式中，N8=1.1、FP=1、C=Kv=160m3/h、P1=400KPa、Y=0.677、X=0.72、M=28.97kg/kmol、T1=293K、Z=1、(閥額定體積流量)式中

18、，N9=24.6（標(biāo)準(zhǔn)狀況下：Ps=101.325KPa、tS=273K）、FP=1、C=Kv=160m3/h、P1=400KPa，Y=0.677、X=0.72、M=28.97kg/kmol、T1=293K、Z=1。 計(jì)算閥座允許的最大泄漏量按上述計(jì)算后結(jié)果見(jiàn)表6。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)以上說(shuō)明及計(jì)算，我們可以知道，只有充分學(xué)習(xí)理解國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，才能正確判斷控制閥的泄漏量是否合格，也才能生產(chǎn)出合格的控制閥產(chǎn)品。本文編寫(xiě)得到控制閥信息編輯部汪克成老師的大力支持，在此深表感謝。1111GGLGG-S1=277m3/hQ=N1·FPCP/0Pmax=FL2(P1-FF·PV)=2914KPa=864m3/hQ=N1·FLFR·CP1-FF·PV/0P1=P2+P=400KPaX=PP1=0.753·F·XTY=1XW=N8·FpC·P1·YX·MT·Z=12