控制閥泄漏等級標(biāo)準(zhǔn)

1、.控制閥泄漏等級標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制閥允許泄漏量的認(rèn)識控制閥的允許泄漏量是控制閥設(shè)計、制造、檢測等是否合格的重要參數(shù)，各控制閥的設(shè)計方、制造方和使用方幾乎都為此參數(shù)的定性或定量問題發(fā)生過激烈的爭議，由此造成直接或間接經(jīng)濟損失無法估量。本文就國際電工委員會IEC60534（我國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 浙江富陽市科海儀表閥門有限公司應(yīng)用園地Valve Application選型與應(yīng)用征換頁介

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。對于可壓縮流體體積流量，絕對壓力為101.325KPa和絕對溫度為273K的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的測定值。試驗程序“1”表示P0.35MPa，當(dāng)閥的允許壓差小于0.35MPa時用設(shè)計規(guī)定的允許壓差，介質(zhì)為水或氣體；試驗程序“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深度的條件下測得的，管端表面應(yīng)光滑，無倒角和毛刺。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類推法取得。表12中的額定容量按表3的公式計算。 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閥前絕對壓力，KPa；P2閥后絕對壓力，KPa；P閥前后壓差，KPa；t試驗介質(zhì)溫度，取20；G氣體比重，空氣1；/0相對密度（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。這里所說的規(guī)定條件包括控制閥的執(zhí)行機構(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要加許多限制條件呢?原因是控制閥在實際使用時工藝參數(shù)千差萬別，不規(guī)定條件會導(dǎo)致控制閥的泄漏量是否合格而爭論不休。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控制閥手冊定義為：在規(guī)定條件下通過閥門的額定流量。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S2試驗介質(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)整好的測量裝置為基礎(chǔ)的一個建議性的選擇。在這個例子里，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試，如果用戶與供應(yīng)商同意這樣做。把壓力作用在閥門入口，讓出口向大氣開放或把它連接到低壓頭損失的測量裝置上，全部正常推

9、力由執(zhí)行機構(gòu)提供。同上同上把整個閥腔和連接管道充滿水后，將壓力作用在閥門入口，然后把閥芯推至關(guān)閉位置。使用規(guī)定的執(zhí)行機構(gòu)最大凈推力，但不要超過該值，即使測試期間可以獲得超過該值的推力。留出一定的時間讓泄漏流量穩(wěn)定下來。把壓力作用在閥門入口。執(zhí)行機構(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。留出一定的時間讓泄漏流量穩(wěn)定下來，并使用合適的測量裝置。美標(biāo)ANSI/FCI 70-2-1991中規(guī)定的泄漏等級譯成中文如表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)流過閥的美加侖數(shù)。Fi

10、sher控制閥手冊定義為：一個與閥門幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)的、對于一個給定行程的常數(shù)（Cv值），可用來衡量流通能力。它是在每平方英寸1磅的壓力降下，每分鐘流過閥門的60°F水美國加侖數(shù)。（6）閥額定容量國內(nèi)外80年代前，CvKv都稱為流通能力（capacity）后來改為流量系數(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，其計算方法見GB/T4213-92中5.6.5。國標(biāo)對控制閥允許泄漏量的規(guī)定GB/T4213-92標(biāo)準(zhǔn)對控制閥的泄漏規(guī)定了六個等級，其具體規(guī)定見表1。其中最低級別為級，不作具體要求；最高級別是級，即為氣泡級。當(dāng)泄漏量大于5&

11、#215;10-3閥額定容量值時，可免于測試。有些參考書及公司的樣本上把美標(biāo)泄漏等級寫成如表5所示，并且有所流傳，這是不正確的。以級為例，上表寫成了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)泄漏等級規(guī)定的真正體現(xiàn)。工業(yè)控制閥泄漏量的定量計算在實際測試或驗收控制閥時，必須首先向控制閥制造商詢問該閥的以下參數(shù)：（1）流量系數(shù)Kv或Cv因為不同的制造商同一口徑的流量系數(shù)是不一樣的。另外，同一口徑的閥門流量特性（等比、線性、快開）不

12、一樣時，流量系數(shù)也是不一樣的。這在計算允許泄漏量時要用到。（2）控制閥的允許壓差因為同一口徑的閥門由于結(jié)構(gòu)型式、執(zhí)行機構(gòu)的輸出力大小不一樣時，閥門的允許壓差是不一樣的，這樣就決定了測泄漏量時閥門的測試壓差，而測試壓差對閥門的泄漏量是有特別大的影響的。閥座泄漏計算示例閥座泄漏量等級計算示例(計算示例引自GB/T 17213.4 /IEC60534-4的附錄A；計算式引自GB/T 17213.2 )。 閥的種類球形閥(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 試驗壓差試驗壓差按下

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ANSI閥體等級，或小于要求的壓力。10-25（50-125°F）時的空氣或氮氣10-52（50-125°F）時的水同上同上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5x10-12m3的水）。不超過在下面的基于閥門直徑的表格里列出的量公稱閥口直徑每分鐘氣泡數(shù)10-25（50-125°F）時的空氣或水泄漏等級代號-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、量測試壓力確定泄漏等級要求的測試步驟-應(yīng)用園地Valve Application選型與應(yīng)用換頁表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，取其中較小的一個值，溫度10-52

15、試驗介質(zhì)壓力和溫度表6試驗壓力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程序1：P=300KPa（由制造商選擇）試驗程

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）計算閥額定容量（流通能力）的計算采用GB/T 17213-2-1有關(guān)內(nèi)容。（1）試驗程序1用水作為試驗介質(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）試驗程序2用水作為試驗介質(zhì)P1=P2+P=3600KPa式中，P2=100KPa（與大氣相通），P=3500 KPa（計算用允許最大壓差）式中，F(xiàn)L=0.90、P1=3600KPa、FF=0.96、PV=2.34 KPa。因為Pmax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）試驗程序1用氣體為試驗介質(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因為X不能超過F·XT，可用XT=0.72計算Y。式中，X=0.72(X不能超過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。 計算閥座允許的最大泄漏量按上述計算后結(jié)果見表6。結(jié)束語通過以上說明及計算，我們可以知道，只有充分學(xué)習(xí)理解國際國內(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