调节阀设计
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调节阀设计计算选型导则(二)/ c4 k9 {; O G5 f4 E! N4 调节阀口径计算和选择x( f7 P# l3 ? x# Y# o4.1 选择调节阀口径的步骤! |' p8 P+ a6 Q7 L9 R在已知工艺生产流程,确定阀的控制对象和使用条件,按调节阀选型原则选定阀的种类型号和结构特性以后,就可以进行下一步选择调节阀的口径。
调节阀口径的选择步骤如下:8 p1 R% a0 F7 X9 ~0 n3 J& i5 {& }(1)根据工艺的生产能力设备负荷,确定计算调节阀流通能力的最大流量、常用流量、最小流量、计算压差等参数。
(2)根据被控介质及其工作条件选用计算公式,确定流体介质密度、温度、粘度等已知条件井换算到工作状态下,然后代入公式计算出流通能力Kv。
而后按阀的流通能力应大于计算流通能力的原则,查阅生产厂提供的资料,选取调节阀的口径。
: g7 c, y2 i. `1 |(3)根据需要验算开度或开度范围、可调比R等。
8 g4 q) T+ C) c$ \; X+ c+ Z& `; L(4 )计算结果若满意,则调节阀口径选定工作完毕。
否则重新计算、验算。
+ u, `: x7 Z' D$ d: k调节阀的流通能力,是指调节阀上的压头损失一个单位时,流体通过阀门的能力。
阀门的流通能力也称流量系数Kv。
如今国际规定:温度为5℃至40℃的水,在105P△压降下,1小时内流过调节阀的立方米数。
4 Z( T2 M8 n$ d8 W0 L0 \& c) q6 A) W" C( O$ N8 v关于流量系数即调节阀流通能力的计算,各类书刊介绍颇多.上海工业自动化仪表研究所编写的《调节阀口径计算指南》(以下简称《指南》)已有详细的论述。
《指南》是我国调节阀口径计算的准标准,很有权威性,它将介质流体分为不可压缩流体可压缩流体和两相流3种对象,根据不同介质选用不同的计算公式。
目次1 总则1.1 范围1.2 引用标准2 设计原则2.1 一般要求2.2 安装位置3 安装要求3.1 调节阀的布置3.2 调节阀布置的间距3.3 调节阀组直径的确定3.4 调节阀组的配管附录A调节阀组的布置附录B调节阀的安装尺寸1 总则1.1 范围1.1.1 本标准规定了调节阀布置的一般要求和安装位置的要求,并对调节阀的安装要求和布置方案的适用性作了规定。
1.1.2 本标准适用于石油化工工艺装置用气动调节阀的配管设计;电动、液动调节阀,可参照执行。
1.2 引用标准使用本标准时,应使用下列标准最新版本。
SH 3012 《石油化工管道布置设计通则》2 设计原则2.1 一般要求2.1.1 在布置调节阀时,应执行SH 3012中有关气动调节阀的布置规定。
2.1.2 调节阀的安装位置应满足工艺流程设计要求,并应尽量靠近与其有关的一次指示仪表,尽量接近测量元件位置,便于在用旁路阀手动操作时能观察一次仪表。
2.1.3 调节阀应尽量正立垂直安装于水平管道上,只有在特殊情况下才可以水平或倾斜安装,但须加支撑。
对于气动偏心旋转调节阀,其执行机构可根据需要在四象限内自由安装。
2.2 安装位置2.2.1 调节阀应布置在地面、楼面或操作平台上便于安装、维修和操作的地方。
2.2.2 调节阀尽可能靠近其相关联的设备。
2.2.3 调节阀应安装在环境温度不高于60 ℃,不低于 -40 ℃的地方。
2.2.4 调节阀应安装在离振动源较远的地方。
2.2.5 遥控阀、自动调节阀及其控制系统的安装位置应尽量避开火灾危险和火灾的影响。
3 安装要求3.1 调节阀的布置3.1.1 在调节阀的布置设计中应考虑核对调节阀组件的尺寸(如操纵器的高度和宽度),以保证调节阀所需的空间和指示仪表及操作的正常位置。
如有手轮,还应考虑其方位。
3.1.2 调节阀组垂直于地面安装时,调节阀接管直径不小于DN25时,应把调节阀安装在旁路的下方或旁路相同标高;调节阀接管直径小于DN25时,调节阀可安装在旁路的上方、下方或与旁路相同标高,当调节阀安装在旁路上方时,旁路上应装排液阀。
PID电动压力调节阀控制系统设计PID电动压力调整阀掌握系统设计一般一般的电动调整阀、气动调整阀则需要配套(气动配定位器)、压力变送器、PID调整仪一套组合来调整掌握管道或储罐所需要压力值。
原理是压力变送器将压力信号转换为识别的电流信号,依据压力转换的电流信号来掌握气动、电动压力调整阀的开度大小,进而掌握压力。
电动调整阀由电动执行器与调整阀阀体两部分组成,通过接收自动化掌握系统的信号来驱动阀门,转变阀芯和阀座之间的截面积大小掌握,管道介质的流量、温度、压力等工艺参数,来实现远程自动掌握。
4-20mA之间不同的信号数值对应不同的调整阀信号开度,依据自己的工况介质选择适用的流量系数,就可以算出调整阀每个开度所对应的流量、压力值,从而达到调整阀对工况介质的调整要求。
PID电动压力调整阀掌握系统设计产品特点:a.智能型调整阀易维护、电气接线便利。
b.牢靠;非侵入式设计。
c.液晶显示、中英文操作界面。
d.体积小、重量轻、低噪音。
e.傻瓜式"向导"设置功能、调试简洁。
f.线性光电隔离技术,掌握信号,调整信号带隔离互不影响。
g.自动/手动间无扰切换,执行机构产生故障时报警并自动切断电机电源。
重新上电方可恢复工作。
PID电动压力调整阀掌握系统设计产品应用:智能电动调整阀结构紧凑、重量轻、体积小。
它采纳直流无刷电机以及齿轮箱减速,具有噪声低。
后还采纳电动里面的霍尔传感器来检测位置,寿命长,简化了机械结构。
电气掌握部分采纳模块化设计,由驱动单元、掌握单、液晶显示单元,非侵入式的触摸按键单组成,具有操作简洁,接线便利。
转矩掌握以及行程限位都通电子电路来实现,从而实现无需开盖调试。
智能型调整阀应用于如发电、化工、石油、冶金、轻工、锅炉、城市供水、智能大厦等工业过程自动化系统中。
PID电动压力调整阀掌握系统设计根据下面步骤开头操作。
一、使用蒸汽场合时的操作:1、拧紧注液口螺钉。
2、缓慢开启调整阀前后截止阀。
调节阀设计符号
调节阀设计符号可以根据不同的标准和规范有所差异,但通常都包含了一些基本的元素和信息。
以下是一些常见的调节阀设计符号:
1. 阀门类型:通常用一个字母来表示,如“C”表示切断阀,“D”表示调节阀等。
2. 驱动方式:表示阀门是如何被驱动的,如“H”表示气动,“M”表示手动等。
3. 连接方式:表示阀门是如何连接的,如“G”表示螺纹连接,“F”表示法兰连接等。
4. 阀门尺寸:通常用数字来表示,如“100”表示阀门通径为100毫米。
5. 阀门材料:表示阀门的主要材料,如“S”表示不锈钢,“P”表示碳钢等。
6. 阀门附件:如“L”表示限位器,“Z”表示阻尼器等。
7. 阀门功能:如“N”表示止回阀,“Y”表示减压阀等。
以上是一些常见的调节阀设计符号,不同的行业和标准可能有自己的符号规定,因此在进行调节阀设计时,应先了解相关的标准和规范。
以下是一般的调节阀制作方法的简要概述:
1. 设计:首先,根据应用需求,进行调节阀的设计。
这包括确定阀门的大小、材料、连接方式、操作方式和调节精度等。
设计时要考虑流体的性质、工作条件和使用环境。
2. 材料选择:根据设计要求和流体性质,选择合适的材料。
常用的材料包括金属(如铁、铜、不锈钢等)、塑料、陶瓷等。
3. 零部件加工:根据设计图纸,加工阀门的主要零部件,如阀体、阀芯、阀座、密封件等。
加工方法包括铸造、焊接、切割、打磨等。
4. 装配:将加工好的零部件进行装配。
装配时要确保各部件之间的连接牢固,密封性能良好。
5. 调试:对装配好的调节阀进行调试,确保其工作性能符合设计要求。
调试内容包括检查阀门的开启和关闭是否顺畅,调节精度是否达到要求,密封性能是否良好等。
6. 测试:对调试好的调节阀进行性能测试,包括流量测试、压力测试、温度测试等,确保其在各种工况下的稳定性和可靠性。
7. 包装和运输:将测试合格的调节阀进行包装,准备运输到客户手中。
包装要确保阀门在运输过程中不受损坏。
8. 售后服务:提供阀门的安装、维护和维修等服务,确保客户在使用过程中的满意度。
阀门(闸阀)、呼吸阀、调节阀、安全阀布置设计安装要求及规范1、阀门安装的一般要求是什么?阀门安装的一般要求、最适宜的安装高度、水平管道上阀门、阀杆方向如下:(1)阀门应设在容易接近、便于操作、维修的地方。
成排管道(如进出装置的管道)上的阀门应集中布置,并考虑设置操作平台及梯子。
平行布置管道上的阀门,其中心线应尽量取齐。
手轮间的净距不应小于10Qmm,为了减少管道间距,可把阀门错开布置;(2)经常操作的阀门的安装位置应便于操作,最适宜的安装高度为距离操作面1.2m上下。
当阀门手轮中心的高度超过操作面2m时,对于集中布置的阀组或操作频繁的单独阀门以及安全阀应设置平台,对不经常操作的单独阀门也应采取适当的措施(如链轮、延伸杆、活动平台和活动梯子等)。
链轮的链条不应妨碍通行。
危险介质的管道和设备上的阀门,不得在人的头部高度范围内安装,以免碰伤人头部,或由于阀门泄漏时直接伤害人的面部;(3)隔断设备用的阀门宜与设备管口直接相接或靠近设备。
与极度危害、高度危害的有毒介质的设备相连接管道上的阀门,应与设备谷口直接连接,该阀门不得使用链轮操纵;(4)事故处理阀如消防水用阀、消防蒸汽两阀等应分散布置,且要考虑到事故时的安全操作。
这类阀门要布置在控制室后。
安全墙后、厂房门外、或与事故发生处有一定安全距离的地带;以便发生火灾事故时,操作人员可以安全操作;(5)除工艺有特殊要求外,塔、反应器、立式容器等设备底部管道上的阀门,不得布置在裙座内;(6)从干管上引出的水平支管的切断阀,宜设在靠近根部的水平管段上;(7)升降式止回阀应安装在水平管道上,立式升降式止回阀应安装在管内介质自下而上流动的垂直管道上。
旋启式止回阀应优先安装在水平管道上,也可安装在管内介质自下而上流动的垂直管道上;底阀应安装在离心泵吸人管的立管端;为降低泵出口切断阔的安装高度,可选用蝶形止回阀;泵出口与所连接管道直径不一致时,可选用异径止回阀;(8)布置在操作平台周围的阀门的手轮中心距操作平台边缘不宜大于450mm,当阀杆和手轮伸入平台上方且高度小于 2m 时,应使其不影响操作人员的操作和通行;(9)地下管道的阀门应设在管沟内或阀井内,必要时,应设阀门延伸杆。
调节阀设计计算调节阀是一种用于控制流体流量、压力或温度的设备,广泛应用于石油、化工、电力、冶金等行业。
在调节阀的设计计算中,需要考虑流体性质、工作条件、压力损失和流量特性等因素,以确保调节阀的性能和稳定性。
在调节阀的设计计算中,需要确定流体的性质和工作条件。
流体的性质包括流体介质、密度、黏度和温度等参数,这些参数会直接影响调节阀的选型和性能。
工作条件包括工作压力、温度和流量等,这些条件会决定调节阀的尺寸和材料选择。
接下来,需要进行压力损失的计算。
压力损失是指流体通过调节阀时由于摩擦和阻力而产生的能量损失。
压力损失的计算需要考虑流体的速度、管道的长度和直径、以及调节阀的结构和开度等因素。
通过计算压力损失,可以评估调节阀的性能和能耗,并确定是否需要采取措施减小压力损失。
还需要进行流量特性的计算。
流量特性是指调节阀在不同开度下流体通过的流量与阀门开度之间的关系。
流量特性的计算需要考虑调节阀的流量系数和流量公式,通过实验或模拟计算可以得到不同开度下的流量特性曲线。
根据流量特性曲线,可以选择合适的调节阀和控制策略,以满足工艺要求和系统稳定性。
在调节阀的设计计算中,还需要考虑其他因素,如阀门的开关速度、阀座密封性能和阀门的可靠性等。
这些因素会影响调节阀的使用寿命和维护成本,需要在设计中加以考虑。
调节阀的设计计算是一个复杂而关键的过程,需要综合考虑流体性质、工作条件、压力损失和流量特性等因素。
准确的设计计算可以保证调节阀的性能和稳定性,提高系统的控制精度和效率。
因此,在实际应用中,需要根据具体的要求和条件,进行详细的设计计算,并结合实际情况进行验证和调整,以确保调节阀的可靠运行。
注:1.各调节阀口径由本条件选型后得出,与调节阀前后管道连接时可能需要变径。
2.调节阀与控制仪表之间的调控原则上采用DCS控制。
注:1.各调节阀口径由本条件选型后得出,与调节阀前后管道连接时可能需要变径。
2.调节阀与控制仪表之间的调控原则上采用DCS控制。
2.调节阀与控制仪表之间的调控原则上采用DCS控制。
注:1.各调节阀口径由本条件选型后得出,与调节阀前后管道连接时可能需要变径。
2.调节阀与控制仪表之间的调控原则上采用DCS控制。
注:1.各调节阀口径由本条件选型后得出,与调节阀前后管道连接时可能需要变径。
2.调节阀与控制仪表之间的调控原则上采用DCS控制。
zjhp调节阀设计标准一、外观设计ZJHP调节阀的外观设计应简洁大方,符合工业美学要求。
阀体表面应光滑,无明显划痕、毛刺等缺陷。
各部件连接处应紧密,无泄漏现象。
调节阀的颜色可根据用户需求定制,但应符合相关国家和行业标准。
二、材料选择ZJHP调节阀的材料选择应根据具体使用环境和工况进行,确保阀门具备足够的耐腐蚀、耐磨损、耐高温等性能。
主要零部件应采用优质不锈钢、合金钢等材料制造,以确保阀门的使用寿命和稳定性。
三、尺寸规格ZJHP调节阀的尺寸规格应根据实际需求进行设计,包括管道尺寸、连接方式等。
阀门的外形尺寸应符合相关标准和规范,以确保安装和使用的方便性。
四、工作原理ZJHP调节阀的工作原理主要依赖于阀杆的上下移动,通过改变阀瓣与阀座之间的间隙,来控制流体流量和压力。
当阀杆向上移动时,阀瓣与阀座之间的间隙变大,流体流量增加;反之,流体流量减小。
五、性能要求ZJHP调节阀的性能要求主要包括以下几个方面:1.调节性能:调节阀应具有较好的调节性能,能够根据需要快速、准确地控制流体流量和压力。
2.泄漏量:调节阀的泄漏量应符合相关标准和规范,以确保流体介质不发生外泄或内漏。
3.耐腐蚀性:调节阀应具备较好的耐腐蚀性能,能够适应各种腐蚀性流体介质。
4.耐磨性:调节阀应具备较好的耐磨性能,能够承受流体介质的冲刷和磨损。
5.可靠性:调节阀应具有较高的可靠性,能够长时间稳定运行,减少故障发生率。
六、试验方法对ZJHP调节阀进行试验是确保其性能和质量的重要手段。
具体的试验方法包括:外观检查、尺寸测量、动作性能试验、压力试验、泄漏量试验、耐腐蚀试验、耐磨试验等。
通过这些试验方法,可以对调节阀的各项性能指标进行全面检测,确保其符合设计要求和相关标准。
七、检验规则对ZJHP调节阀进行检验是确保其质量和可靠性的重要环节。
检验规则应包括以下内容:检验项目、检验方法、检验频次、检验合格判定等。
在检验过程中,应按照相关标准和规范进行操作,确保检验结果的准确性和可靠性。
高压差调节阀PID设计定值1. 简介高压差调节阀是一种用于控制流体压差的装置,广泛应用于工业领域中的流体控制系统中。
PID控制是一种常用的控制算法,通过对系统的测量值与设定值之间的差异进行反馈调节,实现对系统的稳定控制。
本文将详细介绍高压差调节阀PID设计定值的过程,包括相关概念的介绍、PID参数的选择方法、调试过程中的注意事项等内容。
2. 相关概念在进行高压差调节阀PID设计定值之前,我们首先需要了解几个相关概念:2.1 高压差调节阀高压差调节阀是一种用于调节流体压差的装置,通过改变阀门的开度来控制流体通过阀门的流量,从而实现对流体压差的调节。
2.2 PID控制PID控制是一种常用的控制算法,它由比例(P)、积分(I)和微分(D)三个部分组成。
PID控制通过对系统的测量值与设定值之间的差异进行反馈调节,实现对系统的稳定控制。
•比例(P):比例控制是根据系统的偏差大小进行调节,比例增大可以使系统响应更快,但可能引起超调。
•积分(I):积分控制是根据系统的偏差累积值进行调节,可以消除系统的稳态误差。
•微分(D):微分控制是根据系统的偏差变化率进行调节,可以提高系统的稳定性和抗干扰能力。
2.3 设计定值设计定值是指在进行PID控制器参数设计时所确定的参数数值。
设计定值的选择对于系统的控制性能有着重要的影响,需要根据具体的系统特性和要求进行选择。
3. PID参数选择方法进行高压差调节阀PID设计定值时,需要选择合适的PID参数。
下面介绍几种常用的PID参数选择方法:3.1 经验法则经验法则是一种常用的PID参数选择方法,根据经验公式直接计算PID参数的数值。
常用的经验公式有:•经验法则1:Kp = 0.5Ku,Ti = 0.5Tu,Td = 0.125Tu•经验法则2:Kp = 0.6Ku,Ti = 0.5Tu,Td = 0.125Tu其中,Kp为比例系数,Ti为积分时间,Td为微分时间,Ku为临界增益,Tu为临界周期。
调节阀设计计算选型导则(一)标题:调节阀设计计算选型导则(一)1 前言调节阀是生产过程自动化系统中最常见的一种执行器,一般的自动控制系统是由对象、检测仪表、控制器、执型器等所组成。
调节阀直接与流体接触,控制流体的压力或流量。
人们常把测量仪表称之为生产过程自动化的“眼睛”;把控制器称之为“大脑”;把执行器称之为“手脚”。
自动控制系统一切先进的控制理论,巧秒的控制思想,复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象进行作用的。
正确选取调节阀的结构型式、流量特性、流通能力;正确选取执行机构的输出力矩或推力与行程;对于自动控制系统的稳定性、经济合理性起着十分重要的作用。
如果计算错误,选择不当,将直接影响控制系统的性能,甚至无法实现自动控制。
控制系统中因为调节阀选取不当,使得自动控制系统产生震荡不能正常运行的事例很多很多。
因此,在自动控制系统的设计过程中,调节阀的设计选型计算是必须认真考虑、将设计的重要环节。
正确选取符合某一具体的控制系统要求的调节阀,必须掌握流体力学的基本理论。
充分了解各种类型阀的结构型式及其特性,深入了解控制对象和控制系统组成的特征。
选取调节阀的重点是阀径选择,而阀径选择在于流通能力的计算。
流通能力计算公式已经比较成熟,而且可借助于计算机,然而各种参数的选取很有学问,最后的拍板定案更需要深思熟虑。
2 调节阀的结构型式及其选择常用的调节阀有座式阀和蝶阀两类。
随着生产技术的发展,调节阀结构型式越来越多,以适应不同工艺流程,不同工艺介质的特殊要求。
按照调节阀结构型式的不同,逐步发展产生了单座阀、双座阀、角型阀、套筒阀(笼型阀)、三通分流阀、三通合流阀、隔膜阀、波纹管阀、O型球阀、V型球阀、偏心旋转阀(凸轮绕曲阀)、普通蝶阀、多偏心蝶阀等等。
如何选择调节阀的结构型式?主要是根据工艺参数(温度、压力、流量),介质性质(粘度、腐蚀性、毒性、杂质状况),以及调节系统的要求(可调比、噪音、泄漏量)综合考虑来确定。
一般情况下,应首选普通单、双座调节阀和套筒阀,因为此类阀结构简单,阀芯形状易于加工,比较经济。
如果此类阀不能满足工艺的综合要求,可根据具体的特殊要求选择相应结构型式的调节阀。
现将各种型式常用调节阀的特点及适用场合介绍如:(1)单座阀(VP,JP):泄漏量小(额定Kv值的0.01%)允许压差小,JP型阀并且有体积小、重量轻等特点,适用于一般流体,压差小、要求泄漏量小的场合。
(2)双座阀(VN):不平衡力小,允许压差大,流量系数大,泄漏量大(额定K值的0.1%),适用于要求流通能力大、压差大,对泄漏量要求不严格的场合。
(3)套简阀(VM.JM):稳定性好、允许压差大,容易更换、维修阀内部件,通用性强,更换套筒阀即可改变流通能力和流量特性,适用于压差大要求工作平稳、噪音低的场合。
(4)角型阀(VS):流路简单,便于自洁和清洗,受高速流体冲蚀较小,适用于高粘度,含颗粒等物质及闪蒸、汽蚀的介质;特别适用于直角连接的场合。
(5)偏心旋转阀(VZ):体积小,密封性好,泄漏量小,流通能力大,可调比宽R=100,允许压差大,适用于要求调节范围宽,流通能力大,稳定性好的场合。
(6)V型球阀(VV):流通能力大、可调比宽R=200~300,流量特性近似等百分比,v型口与阀座有剪切作用,适应用于纸浆、污水和含纤维、颗粒物的介质的控制。
(7)O型球阀(VO):结构紧凑,重量轻,流通能力大,密封性好,泄漏量近似零,调节范围宽R=100~200,流量特性为快开,适用于纸浆、污水和高粘度、含纤维、颗粒物的介质,要求严密切断的场合。
(8)隔膜阀(VT):流路简单,阻力小,采用耐腐蚀衬里和隔膜有很好的防腐性能,流量特性近似为快开,适用于常温、低压、高粘度、带悬浮颗粒的介质。
(9)蝶阀(VW):结构简单,体积小、重量轻,易于制成大口径,流路畅通,有自洁作用,流量特性近似等百分比,适用于大口径、大流量含悬浮颗粒的流体控制。
3 调节阀的流量特性及其选择调节阀流量特性分固有特性和工作特性两种。
固有特性又称调节阀的结构特性,是由生产厂制造时决定的。
调节阀在管路中工作,管路系统阻力分配情况随流量变化,调节阀的前后差压也发生变化,这样就产生了调节阀的工作特性。
3.1 结构特性调节阀是通过行程的变化,改变阀芯与阀座间的节流面积,来达到控制流量的目的。
因此阀芯与阀座的节流面积跟着行程怎样变化,对调节阀的工作特性能有很大影响。
通常把阀门的相对节流面积与阀门的相对开度之间的关系称为调节阀的结构特性。
所谓阀门的相对开度是指调节阀某一开度行程与全开行程之比(角行程与直行程道理相同),用l=L/Lmax来表示。
所谓阀门的相对节流面积是指调节阀某一开度下的节流面积与全开时的节流面积之比,用f=F/Fmax来表示。
调节阀结构特性的数学表达式为:f=Φ(l)(3-1)上式的函数关系取决于阀芯及相关阀门组件的形状和结构。
不同的结构就形成了几种典型的结构特性。
3.1.1 直线结构特性阀门的相对节流面积与相对开度成直线关系。
即:df/dl=c (3-2)式中:c为常数设边界条件为:当L=0时,F=Fmax;L=Lmax时,F=Fmax:解上述微分方程,并带入边界条件得出数学表达式为:(3-3)式中:R=Fmax/Fmin为调节阀节流面积的变化范围。
3.1.2 等百分比结构特性阀门的相对节面积随行程的变化率与此点的节流成正比关系。
即:df/dl=cf (3-4)解上述微分方程,并代入前述相同边界条件,得出数学式为:f=R(l-1)(3-5)式中:R=Fmax/Fmin3.1.3 快开结构特性阀门的节流面积随行程变化,很快达到最大(饱和),此阀适用于迅速开闭。
3.1.4 抛物线结构特性阀门的相对节流面积与相对开度成抛物线关系。
即:(3-6)解上述微分方程,并代入前述相同的边界条件,得出数学式为:(3-7)式中:R=Fmax/Fmin3.2 工作流量特性调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系相对流量用q=Q/Qmax来表示。
调节阀的流量特性的数学表示式为:q=Φ(l)(3-8)一般说来,改变调节阀的节流面积,便可控制流量;但实际上由于各种因素的影响,如节流面积变化的同时,还发生阀前后压差的变化,而压差ΔPv的变化引起流量的变化。
为了分析问题方便,先假定阀前后压差是固定的。
3.2.1 理想流量特性在调节阀前后压差一定的情况下(ΔPv=常数)得到的流量特性,称为理想流量特性。
假设调节阀各开度下的流通能力与节流面积成线性关系,即:Ci=Cf (3-9)式中:C:阀全开时的流通能力Ci:阀在某一开度下的流通能力f:相对节流面积由流体力学得知,伯努利方程可以推导出调节阀流量方程为:(3-10)式中:F:调节阀节流面积ε:调节阀阻力系数,随开度变化g:重力加速度r:流体重度P1,P2:调节阀前、阀后压力调节阀的流量方程也可以简化写为:(3-11)当f=1时,Q=Qmax则可得到:(3-12)考虑到△P为常数,将式(3-11)和(3-12)相比即得:q=f (3-13)综上可知,当阀门各开度下的流通能力C与节流面积F成线性关系时,即假定阀前后压差固定,ΔP为常数时,调节阀的理想流量特性与调节阀的结构特性完全相同,这样一来,调节阀的理想流量特性,也就有直线、等百分比、快开、抛物线等4种形式3.2.2 实际工作流量特性在调节阀前后压差变化的情况下,得到的流量特性,称为工作流量特性。
在实际的工艺装置中,调节阀安装在工艺管道系统中,由于除调节阀以外的管道、装置、设备等存在阻力,并且该阻力损失随通过管道的流量成平方关系变化。
因此,当系统两端压差ΔP一定时,调节阀上的压差ΔPv就会随着流量的增加而减小,如图1所示。
这个压差的变化也会引起通过调节阀的流量发生变化,因此这时调节阀的理想流量生就会产生畸变而成为工作特性。
管道系统的总压差△Ps是管道系统(除调节阀外的阀门、设备和管道)的压差与调节阀前后压差之和,即:ΔPs=△P2+∑ΔP1(3-14)图1(b)中△Pvm是最大流量时调节阀前后的压差,∑△Pim是最大流量时管路系统的压差,令:(3-15)这就是工艺管道系统的阻损比S,也就是调节阀全开时,阀上的压降△Pv与管路系统各局部阻力件之和∑Pim加阀上的压降△Pv,两者之间的比根据式(3-11),则调节阀通过的流量即:(3-16)当调节阀开度达到100%时,即f=1时则有:(3-17)如果工艺管道系统的阻力损失全部由调节阀决定,即管道设备阻力等于零时(ΔPv=ΔPs),此时的系统阻损比S=1,则调节阀前后压差就是管道系统的总压降△Ps。
此时调节阀工作特性就成为理想特性,此时的最大流量为:(3-18)如果将式(3-16)和(3-18)相比就可以得到Q作参此量的相对流量特性:(3-19)如果将式(3-16)和(3-17)相比就可以得到以Q100作参比量的相对流量特性:(3-20)进一步推导,考虑管道系统的节流面积恒定不变其相对面积总是1,则其管道流量表达式如下:(3-21)式中:Q:管道流量Cg:管道流通能力∑ΔPi:管道阻力γ:流体密度式(3-16)和(3-21)流量相等,并根据式(3-14)则推导出(3-22)当调节阀全开时f=1,于是调节阀最大开度时的前后差压(实际是调节阀前后压差的最小值)为:则:(3-23)将式(3-23)和(3-22)联豆解方程组则有(3-24)将式(3-24)代入式(3.19)则得到(3- 25)将上式中代入相应的结构特性,就可以得出Qmax作为参比值的工作特性如图2。
由于实际上S<1,因此工作特性中Q和Q100都将相对减小。
随着调节阀开度的增加,管道系统的流量也随之增加,则管道系统的压降∑ΔPi从最小(近似等于零)逐步增大到∑Pim。
这样一来,随着调节阀开度的增加,调节阀前后压差ΔPv将由于∑ΔPi的增加而减少,参看图1。
因此实际上管道系统的最大流量Q100必然小于理想情况(S=1)时的最大流量Qmax也就使得直线和等百分此两种调节阀的特性曲线都随S的减小而下垂,如图2。
将式(3-24)和△Pm=S?ΔPs代入式(3-20)则得到:(3- 26)将上式中代入相应的结构特性,就可以得出Q100作为参比值的工作特性,如图3。
对于一个流量调节阀的管道系统,阻损比S值(又称压降比)越大,则说明调节阀的压降占整个系统比重越大,调节阀控流能力越大;如果S=1.0,则△Pv=△Ps是不变的,则调节阀工作特性就是理想特性。
反之S值越小,则说明调节阀的压降占整个系统的比重越小;也就是调节阀的控制能力越差,也就是当流量增加时,调节阀前后压降逐步减少。
因此调节阀的节流面积虽然增大了但由于ΔPv减小,流量并没有按理想特性增大,而使流量增大速率变缓。