基于異形窗口曲線的閥門流通能力分析

基于異形窗口曲線的閥門流通能力分析

1工藝環(huán)路的控制精度erbol，又稱erbol，用于在過程控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的壓力、流量、溫度等參數(shù)。它是工藝路徑的控制元件，其控制精度對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)非常重要。調(diào)節(jié)閥精度主要分為控制部分精度和閥門制造精度，本文主要針對(duì)閥門制造精度，分析采用不同工藝方法加工閥籠的異形窗口曲線對(duì)調(diào)節(jié)閥流通能力的影響，為提高閥門流通能力提出分析依據(jù)。2參數(shù)調(diào)節(jié)控制調(diào)節(jié)閥是通過改變閥瓣與閥籠之間的流通面積來實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)壓力、流量、溫度等參數(shù)的調(diào)節(jié)控制，其產(chǎn)品的性能主要體現(xiàn)在同種條件下閥門的流通能力與流量特性精度。閥門的流通能力通過流量系數(shù)K式中Kρ———相對(duì)密度（規(guī)定范圍內(nèi)水的相對(duì)密度為1）式中AK———可調(diào)比修正系數(shù)A———最大通徑面積，mm3直線流量特性調(diào)節(jié)閥流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與相對(duì)位移（閥門的相對(duì)開度）之間的關(guān)系。流量特性包括等百分比、直線、拋物線、快開等多種形式，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中最常用的為等百分比特性和直線特性。各流量特性在不同開度下相對(duì)額定流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。由表1數(shù)據(jù)可知，等百分比特性與直線特性的調(diào)節(jié)閥，相對(duì)位移的等值增量產(chǎn)生流量系數(shù)分別按等百分比增量和等值增量趨勢(shì)變化。拋物線特性相—192—閥門對(duì)流量變化呈平方正比增量，其變化趨勢(shì)介于等百分比與直線之間?？扉_特性的閥門較小開度就會(huì)產(chǎn)生較大的流量，隨開度的增大很快達(dá)到最大流量，隨著開度繼續(xù)增大，流量變化趨于穩(wěn)定，因此多用于二位調(diào)節(jié)或程序控制中。各流量特性趨勢(shì)如圖1所示。直線流量特性調(diào)節(jié)閥流量變化隨著開度增大而遞減，在相同行程變化情況下，直線流量特性閥門在流量小時(shí)，流量相對(duì)值變化大；流量大時(shí)，流量相對(duì)值變化小。直線流量特性調(diào)節(jié)閥處于小開度時(shí)調(diào)節(jié)作用太強(qiáng)，易產(chǎn)生振蕩，閥門處于大開度時(shí)，調(diào)節(jié)作用減弱，調(diào)節(jié)緩慢，不夠靈敏，因此在選擇直線流量特性調(diào)節(jié)閥時(shí)應(yīng)特別注意避免小開度調(diào)節(jié)。等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥在可調(diào)比R=50時(shí)，每10%的行程變化所引起的流量變化百分比為47.88%，流量變化值恒定，在流量小時(shí)，流量變化小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)；流量大時(shí)，流量變化大，調(diào)節(jié)靈敏有效。等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥全行程調(diào)節(jié)精度不會(huì)產(chǎn)生明顯變化，有利于系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，因此調(diào)節(jié)閥流量特性普遍采用等百分比特性。4線切割加工、鑄造窗口加工調(diào)節(jié)閥流量特性通常是通過改變閥籠上異形窗口的流通面積，產(chǎn)生符合流量特性曲線趨勢(shì)的變化流量來實(shí)現(xiàn)特性調(diào)節(jié)的。異形窗口的形狀、分布以及加工方式對(duì)流量特性都有很大影響，目前調(diào)節(jié)閥閥籠異形窗口曲線加工方式通常有線切割加工、等離子切割加工以及鑄造窗口。(1）線切割加工線切割加工精度高，但與其他加工方式相比效率較低，是目前最常用的閥籠窗口曲線加工方式。線切割加工方式要求其對(duì)應(yīng)切口相互平行，閥籠內(nèi)外徑弦長(zhǎng)相等且必須對(duì)稱分布，閥籠窗口斷面如圖2所示。(2）等離子切割加工等離子切割加工將閥籠裝夾在卡盤上，可做圓周旋轉(zhuǎn)，所有閥籠窗口為圓周向心分布，即閥籠內(nèi)外徑弦長(zhǎng)不等。閥籠窗口形狀、位置可任意分布，窗口斷面如圖3所示。等離子切割加工因其加工效率高，應(yīng)用比較廣泛。(3）鑄造窗口鑄造形式的調(diào)節(jié)閥閥籠窗口在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，雖然國(guó)內(nèi)也有廠家嘗試，但鑒于國(guó)內(nèi)鑄造工藝等原因目前沒有被大范圍推廣。鑄造窗口通常為向心分布，窗口斷面如圖4所示。5鑄造形式閥籠窗口流通能力以DN500等百分比流量特性為例，利用SoildWorks模擬分析在同一工況下閥籠異形窗口采用不同加工方式對(duì)流通能力的影響。根據(jù)表2和圖5數(shù)據(jù)顯示，在同等流通截面積工況下，鑄造形式閥籠窗口流通能力具有明顯優(yōu)勢(shì)，其次為向心切割型結(jié)構(gòu)，線切割加工形式流通能力相對(duì)較小。通過對(duì)不同開度下流量變化曲線的對(duì)比分析，流量變化受閥籠外圓曲率、壁厚以及異形窗口曲線形狀的影響，各開度流量系數(shù)與流通面積不完全按照線性比例變化，向心分布異形窗口曲線曲率變化越大對(duì)流通能力影響越大。6閥籠安裝的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥流量特性包括等百分比、直線、拋物線、快開等多種形式，常用的為等百分比特性和直線特性。直線流量特性調(diào)節(jié)閥處于小開度時(shí)調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，易產(chǎn)生振蕩，閥門處于大開度時(shí)，調(diào)節(jié)作用減弱，不夠靈敏。等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥在小流量時(shí)，調(diào)節(jié)平穩(wěn)，流量大時(shí)，調(diào)節(jié)靈敏