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浙江富鼎自控閥門有限公司

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調(diào)節(jié)閥的選型知識

點擊次數(shù):785 發(fā)布時間:2014-3-25

    調(diào)節(jié)閥作為工業(yè)過程控制的終端執(zhí)行器件,它隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高,已成為工業(yè)自動化控制的關(guān)鍵設(shè)備。調(diào)節(jié)閥選擇的是否合適直接關(guān)系到工業(yè)控制品質(zhì)的好壞,甚至關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。因此在實際生產(chǎn)過程中,根據(jù)工藝條件選擇合適的調(diào)節(jié)閥是非常必要的。

    1 簡介調(diào)節(jié)閥

    調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分共同組成。它包括氣動、電動和液動執(zhí)行器三大類。在化工生產(chǎn)中常用氣動執(zhí)行器,其它兩種執(zhí)行器只在特殊要求下采用。執(zhí)行機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的推動部分,調(diào)節(jié)機構(gòu)是調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)部分,即閥門本身。調(diào)節(jié)機構(gòu)與調(diào)節(jié)介質(zhì)直接接觸,在執(zhí)行機構(gòu)的推動下,改變閥芯與閥座之間或阻流件的流通面積,從而達到調(diào)節(jié)控制介質(zhì)流量的目的。

    1.1 調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇

    一般在振動大或噪聲大的場合應(yīng)選用套筒閥較為合適,如在介質(zhì)中帶有粘性或有微小顆粒時,選擇偏心旋轉(zhuǎn)閥較為合適。通常應(yīng)用較廣泛的閥有直通單座閥、直通雙座閥、角型閥、蝶閥、球閥、隔膜閥等。在選擇閥的結(jié)構(gòu)形式時,還需考慮調(diào)節(jié)介質(zhì)的工藝條件和流體特性。

    1.2 調(diào)節(jié)閥氣開/氣關(guān)的選擇和調(diào)節(jié)器正反作用的確定

    調(diào)節(jié)閥氣開/氣關(guān)的選擇必須從工藝生產(chǎn)需要和安全要求方面考慮確定。原則是當(dāng)信號壓力中斷時,應(yīng)保證工藝設(shè)備和生產(chǎn)的安全,即保證調(diào)節(jié)閥失去信號壓力源時閥自動進入安全狀態(tài)。

    選定調(diào)節(jié)閥氣開或氣關(guān)形式后,必須根據(jù)閥的這一形式確定調(diào)節(jié)器的正作用和反作用,使調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)器構(gòu)成一個負(fù)反饋的控制系統(tǒng)。即對于氣開閥,如果被控參數(shù)大于給定參數(shù)時,要求閥關(guān)小,那么調(diào)節(jié)器選用反作用;對于氣關(guān)閥,如果被控參數(shù)大于給定參數(shù)時,要求閥關(guān)小,那么調(diào)節(jié)器就選用正作用。

    1.3 調(diào)節(jié)閥的流量特性

    調(diào)節(jié)閥相對開度和通過閥的相對流量之間的關(guān)系稱為閥的流量特性,即Q/Qmax=f(し/L)。

    Q/Qmax相對流量——調(diào)節(jié)閥在某一開度下的流量Q與全開度流量Qmax之比;

    し/L相對開度——調(diào)節(jié)閥的某一開度下的行程し與全行程L之比。

    由上式看出:通過閥的相對流量Q/Qmax是調(diào)節(jié)閥相對開度し/L的函數(shù)。通過調(diào)節(jié)閥的流量不僅與閥門的開度有關(guān),還與閥門兩端的壓差有關(guān),閥門前后壓差一定時的流量特性為閥門的理想特性,閥門前后壓差隨時變化的流量特性為閥門的工作特性。

 理想特性*取決于閥芯的形狀,典型的四種理想流量特性:

    (1)直線流量特性

    Q/Qmax=R[(し/L)-1]     (R=Qmax/Qmin為調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比)

    采用直線流量特性的閥芯時,調(diào)節(jié)閥的放大倍數(shù)是常數(shù)。它的特點是在小開度處流量相對變化較大,調(diào)節(jié)作用強,易產(chǎn)生振蕩;在打開度處流量相對變化較小,調(diào)節(jié)作用弱,調(diào)節(jié)緩慢。

    (2)等百分比流量特性(對數(shù)流量特性)

    Q/Qmax=e[(し/L)-1]lnR   (R=Qmax/Qmin為調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比)

    采用等百分比流量特性的閥芯時,調(diào)節(jié)閥的放大倍數(shù)隨流量增大而增大,但流量的相對變化值是相等的。它在小開度處放大倍數(shù)小,調(diào)節(jié)作用緩和平穩(wěn);它在大開度處放大倍數(shù)大,調(diào)節(jié)作用靈敏,為此常被采用。

    (3)拋物線流量特性

        (R=Qmax/Qmin為調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比)

    采用拋物線流量特性的閥芯時,在小開度時調(diào)節(jié)性能好,它的特性曲線介于直線與等百分比特性曲線之間。

    (4)快開流量特性

    快開流量特性沒有一定的數(shù)學(xué)表達式。采用具有快開流量特性的閥芯時,在開度較小時有較大的流量,隨著開度的增大,流量很快就達到zui大值,適用于迅速啟閉的切斷閥或兩位式調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

    2 調(diào)節(jié)閥口徑的選取

    對不可壓縮性流體,根據(jù)流體力學(xué)代入伯努力方程得:

    根據(jù)連續(xù)方程Q=A∗V,上面公式聯(lián)解可得:

這就是調(diào)節(jié)閥的流量方程,其代號及單位為:

    V1、V2——節(jié)流前后的流體速度;

    V——是平均流速;

    P1、P2——節(jié)流前后的壓力,100KPa;

    A——節(jié)流面積,cm2;

    Q——流量,cm3/s;

    C——阻力系數(shù);

    r——重度,Kgf/cm3;

    g——重力加速度,981cm/s2;

    如果上述公式采用工程單位,Q—m3/h;P1、P2—100KPa;r—gf/cm3,那么調(diào)節(jié)閥的流量方程可化為:

    于是Kv定義為:當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開,閥兩端壓差ΔP為100KPa,流體重度r為1gf/cm3(常溫水)時,每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù),以m3/h或t/h計。但國外流量數(shù)常用Cv表示,其定義為:當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開,閥兩端壓差ΔP為1磅/英寸2(0.07Kgf/cm2),介質(zhì)為600F(15.6℃)清水時,每分鐘流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的美加侖數(shù),以加侖/分計。Kv與Cv之間換算關(guān)系為:

     根據(jù)計算出的流量系數(shù)Kv或Cv值,然后在調(diào)節(jié)閥手冊中查找出Kv或Cv額定值,zui終選取合適的調(diào)節(jié)閥口徑。

    3 結(jié)語

    上述闡述如何正確選擇調(diào)節(jié)閥,只是針對不可壓縮流體流相為紊流而言的,對于其它層流或可壓縮的流體,如氣體或水蒸汽等,有專門的理論加以推導(dǎo)其流體的Kv或Cv的計算方法,其調(diào)節(jié)閥的選取與上述類同,請另行關(guān)注。

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