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Technical articles安沃馳AVENTICS壓力調(diào)節(jié)閥流通能力值()是調(diào)節(jié)閥選型的主要參數(shù)之一,調(diào)節(jié)閥的流通能力的定義為:當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí),閥兩端壓差為0.1MPa,流體密度為1g/cm3時(shí),每小時(shí)流徑調(diào)節(jié)閥的流量數(shù),稱為流通能力,也稱流量系數(shù),以Cv表示,單位為t/h,液體的Cv值按下式計(jì)算。
根據(jù)流通能力Cv值大小查表,就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱通徑DN。
(1)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥
① 按氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式分類
(a) 薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。又分直裝式(正作用和反作用)及側(cè)裝式(正作用和作用)
(b) 活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu),又分比例式(正作用和反作用和二位式。
(c) 長(zhǎng)行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)
(d) 滾動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
② 按調(diào)節(jié)形式分類:(a)調(diào)節(jié)型;(b)切斷型;(c)調(diào)節(jié)切斷型。
③ 按移動(dòng)型式分類:(a)直行程;(b)角行程。
④ 按閥芯形狀分類:(a)平板形閥芯;(b)柱塞形閥芯;(c)窗口形閥芯;(d)套筒形閥芯;(e)多級(jí)形閥芯;(f)偏旋形閥芯;(g)蝶形閥芯;(h)球形閥芯。
⑤ 按流量特性分類:(a)直線;(b)等百分比;(c)拋物線;(d)快開。
⑥ 按上閥蓋形式分類:(a)普通型;(b)散(吸)熱型;(c)長(zhǎng)頸型;(d)波紋管密封型。
(2) 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
① 按電動(dòng)職稱機(jī)構(gòu)的形式分類:(a)角行程;(b)直行程;(c)多回轉(zhuǎn)式。
②按附件形式分類:(a)伺服放大器;(b)限位開關(guān)。
③按流量特性分類:(a)直線;(b)等百分比;(c)拋物線;(d)快開。
④按上蓋形式分類:(a)普通型;(b)散(吸)熱型;(c)長(zhǎng)頸型;(d)波紋管密封型。
(3)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥。按閥芯性狀分類:圓錐形;柱塞形;套筒形;多級(jí)形;偏旋形;蝶形;球形或半球形。
(4)(電)液動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
(5)智能調(diào)機(jī)閥。
介紹
調(diào)節(jié)閥的流量特性,是在閥兩端壓差保持恒定的條件下,介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與它的開度之間關(guān)系。調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性特性,等百分比特性及拋物線特性三種。三種注量特性的意義如下
等百分比特性
等百分比特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量不成直線關(guān)系,在行程的每一點(diǎn)上單位行程變化所引起的流量的變化與此點(diǎn)的流量成正比,流量變化的百分比是相等的。所以它的優(yōu)點(diǎn)是流量小時(shí),流量變化小,流量大時(shí),則流量變化大,也就是在不同開度上,具有相同的調(diào)節(jié)精度。
線性特性
線性特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時(shí),流量相對(duì)值變化小,流量小時(shí),則流量相對(duì)值變化大。
拋物線特性
流量按行程的二方成比例變化,大體具有線性和等百分比特性的中間特性。
從上述三種特性的分析可以看出,就其調(diào)節(jié)性能上講,以等百分比特性,其調(diào)節(jié)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)性能好。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好,可根據(jù)使用場(chǎng)合的要求不同,挑選其中任何一種流量特性。
在現(xiàn)代化工廠的自動(dòng)控制中,調(diào)節(jié)閥起著十分重要的作用,這些工廠的生產(chǎn)取決于流動(dòng)著的液體和氣體的正確分配和控制。這些控制無論是能量的交換、壓力的降低或者是簡(jiǎn)單的容器加料,都需要*某些終控制元件去完成。終控制元件可以認(rèn)為是自動(dòng)控制的“體力”。在調(diào)節(jié)器的低能量級(jí)和執(zhí)行流動(dòng)流體控制所需的高能級(jí)功能之間,終控制元件完成了必要的功率放大作用。
調(diào)節(jié)閥是終控制元件的廣泛使用的型式。其他的終控制元件包括計(jì)量泵、調(diào)節(jié)擋板和百葉窗式擋板(一種蝶閥的變型)、可變斜度的風(fēng)扇葉片、電流調(diào)節(jié)裝置以及不同于閥門的電動(dòng)機(jī)定位裝置。
盡管調(diào)節(jié)閥得到廣泛的使用,調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的其它單元大概都沒有像它那樣少的維護(hù)工作量。在許多系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)閥經(jīng)受的工作條件如溫度、壓力、腐蝕和污染都要比其它部件更為嚴(yán)重,然而,當(dāng)它控制工藝流體的流動(dòng)時(shí),它必須令人滿意地運(yùn)行及少的維修量。
在氣動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)器輸出的氣動(dòng)信號(hào)可以直接驅(qū)動(dòng)彈簧一薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu),使閥門動(dòng)作。在這種情況下,確定閥位所需的能量是由壓縮空氣提供的,壓縮空氣應(yīng)當(dāng)在室外的設(shè)備中加以干燥,以防止凍結(jié),并應(yīng)凈化和過濾。
當(dāng)一個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)器配套使用時(shí),可采用電一氣閥門定位器或電一氣轉(zhuǎn)換器。壓縮空氣的供氣系統(tǒng)可以和用于全氣動(dòng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一樣來考慮。
在調(diào)節(jié)理論的術(shù)語中,調(diào)節(jié)閥既有靜態(tài)特性,又有動(dòng)態(tài)特性,因而它影響整個(gè)控制回路成敗。靜態(tài)特性或增益項(xiàng)是閥的流量特性,它取決于閥門的尺寸、閥芯和閥座的組合結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型、閥門定位器、閥前和閥后的壓力以及流體的性質(zhì)。第5章中將詳細(xì)地介紹這些內(nèi)容。
動(dòng)態(tài)特性是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)或閥門定位器一執(zhí)行機(jī)構(gòu)組合決定的。對(duì)于較慢的生產(chǎn)過程,如溫度控制或液位控制,閥的動(dòng)態(tài)特性在可控性方面一般不是限制因素。對(duì)于較快的系統(tǒng),如液體的流量控制,調(diào)節(jié)閥可能有明顯的滯后,在回路的可控性方面一定要有所考慮。一般只有控制系統(tǒng)的專家才需要關(guān)心調(diào)節(jié)閥的動(dòng)態(tài)持性,關(guān)于應(yīng)用閥門定位器的正規(guī)考慮如第9章中所討論的,將滿足大多數(shù)調(diào)節(jié)閥裝置的需要。
自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的歷史可追溯到自力式調(diào)壓閥,它包括一個(gè)帶有重物桿的球形閥,重物用來平衡閥芯力,從而得到某種程度的調(diào)節(jié),另一種早期的自力式調(diào)壓閿?shù)男问绞菈毫ζ胶馐秸{(diào)壓閥。工藝過程的壓力用管線接到彈簧薄膜調(diào)壓閥的薄膜氣室上。無論是減壓閥、閥后壓力式調(diào)壓閥或是差壓調(diào)壓閥都筆夠從這種基型閥門的變更而制造出來。
氣動(dòng)變送器和調(diào)節(jié)器的出現(xiàn),就必然地導(dǎo)致氣動(dòng)詞節(jié)閥的應(yīng)用。它們本質(zhì)上是減壓閥或閥后壓力式調(diào)壓閥,改用儀表壓縮空氣來代替工藝過程的流體。許多生產(chǎn)減壓閥的公司已經(jīng)發(fā)展成為調(diào)節(jié)閥制造廠。調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用從數(shù)量上和復(fù)雜性方面繼續(xù)不斷地得到發(fā)展,許多閥門的閥體和附件的改進(jìn)可以用來解決各種各樣的問題。本手冊(cè)的意圖是使工程們熟悉調(diào)節(jié)閥的結(jié)紙醉金迷和因素,幫助儀表工程師在應(yīng)用中選用閥體、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和附件。
調(diào)節(jié)閥按行程特點(diǎn)可分為:直行程和角行程。直行程包括:?jiǎn)巫y、雙座閥、套筒閥、角形閥、三通閥、隔膜閥;角行程包括:蝶閥、球閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、全功能超輕型調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥按驅(qū)動(dòng)方式可分為:氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥;按調(diào)節(jié)形式可分為:調(diào)節(jié)型、切斷型、調(diào)節(jié)切斷型;按流量特性可分為:線性、等百分比、拋物線、快開。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)
調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)Kv,是調(diào)節(jié)閥的重要參數(shù),它反映調(diào)節(jié)閥通過流體的能力,也就是調(diào)節(jié)閥的容量。根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Kv的計(jì)算,就可以確定選擇調(diào)節(jié)閥的口徑。為了正確選擇調(diào)節(jié)閥的口徑,必須正確計(jì)算出調(diào)節(jié)閥的額定流量系數(shù)Kv值。調(diào)節(jié)閥額定流量系數(shù)Kv的定義是:在規(guī)定條件下,即閥的兩端壓差為10Pa,流體的密度為lg/cm,額定行程時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥以m/h或t/h的流量數(shù)。
1. 一般液體的Kv值計(jì)算
a. 非阻塞流
判別式:△P<FL(P1-FFPV)
計(jì)算公式:Kv=10QL
式中:FL-壓力恢復(fù)系數(shù),見附表
FF-流體臨界壓力比系數(shù),F(xiàn)F=0.96-0.28
PV-閥入口溫度下,介質(zhì)的飽和蒸汽壓(壓力),kPa
PC-流體熱力學(xué)臨界壓力(壓力),kPa
QL-液體流量m/h
瘢禾迕芏萭/cm
P1-閥前壓力(壓力)kPa
P2-閥后壓力(壓力)kPa
b. 阻塞流
判別式:△P≥FL(P1-FFPV)
計(jì)算公式:Kv=10QL
式中:各字符含義及單位同前
2. 氣體的Kv值計(jì)算
a. 一般氣體
當(dāng)P2>0.5P1時(shí)
當(dāng)P2≤0.5P1時(shí)
式中:Qg-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體流量Nm/h
Pm-(P1+P2)/2(P1、P2為壓力)kPa
△P=P1-P2
G -氣體比重(空氣G=1)
t -氣體溫度℃
b.高壓氣體(PN>10MPa)
當(dāng)P2>0.5P1時(shí)
當(dāng)P2≤0.5P1時(shí)
式中:Z-氣體壓縮系數(shù),可查GB/T 2624-81《流量測(cè)量節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)安裝和使用》
3. 低雷諾數(shù)修正(高粘度液體KV值的計(jì)算)
液體粘度過高或流速過低時(shí),由于雷諾數(shù)下降,改變了流經(jīng)調(diào)節(jié)閥流體的流動(dòng)狀態(tài),在Rev<2300時(shí)流體處于低速層流,這樣按原來公式計(jì)算出的KV值,誤差較大,必須進(jìn)行修正。此時(shí)計(jì)算公式應(yīng)為:
式中:吱D粘度修正系數(shù),由Rev查FR-Rev曲線求得;QL-液體流量 m/h
對(duì)于單座閥、套筒閥、角閥等只有一個(gè)流路的閥
對(duì)于雙座閥、蝶閥等具有二個(gè)平行流路的閥
式中:Kv′―不考慮粘度修正時(shí)計(jì)算的流量系
? ―流體運(yùn)動(dòng)粘度mm/s
FR -Rev關(guān)系曲線
FR-Rev關(guān)系圖
4. 水蒸氣的Kv值的計(jì)算
a. 飽和蒸汽
當(dāng)P2>0.5P1時(shí)
當(dāng)P2≤0.5P1時(shí)
式中:G―蒸汽流量kg/h,P1、P2含義及單位同前,K-蒸汽修正系數(shù),部分蒸汽的K值如下:水蒸汽:K=19.4;氨蒸汽:K=25;氟里昂11:K=68.5;甲烷、乙烯蒸汽:K=37;丙烷、丙烯蒸汽:K=41.5;丁烷、異丁烷蒸汽:K=43.5。
b. 過熱水蒸汽
當(dāng)P2>0.5P1時(shí)
當(dāng)P2≤0.5P1時(shí)
式中:△t―水蒸汽過熱度℃,Gs、P1、P2含義及單位同前。
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