上海滬工閥門(mén)廠(chǎng)(集團)有限公司
摘要:企業(yè)的能源計量已成為節能減排的重要方式,而流量調節閥作為流量控制中的重要方法,文章詳細介紹了調節閥的流量特性,直線(xiàn)特性、等百分比特性及介于兩者之間的拋物線(xiàn)特性的流量調節閥的作用及如何選型。
關(guān)鍵詞:調節閥;流量特性;流通能力;等百分比特性;直線(xiàn)特性
調節閥作為一個(gè)執行器將來(lái)自控制器的信號,變成控制量作用在對象上。它是控制系統的重要組成部分,在選擇使用時(shí),應和選用傳感器、變送器一樣,從現有的商品中,選擇能滿(mǎn)足要求的產(chǎn)品。
下面介紹調節閥的流量特性和口徑的計算。
1 調節閥的流量特性及其選擇
1.1 調節閥的流量特性
調節閥的流量特性是指流過(guò)調節閥介質(zhì)的相對流量與調節閥的相對開(kāi)度之間的關(guān)系,即:
式中:
Q/Qmax:相對流量,即調節閥某一開(kāi)度下的流量與全開(kāi)流量之比;
L/Lmax:相對開(kāi)度,即調節閥某一開(kāi)度下的行程與全開(kāi)行程之比。
調節閥流量特性是由調節閥閥芯形狀決定的。閥芯形狀有柱塞閥和開(kāi)口閥兩類(lèi),而每一類(lèi)都分為直線(xiàn)特性、等百分比特性和拋物線(xiàn)特性。此外還有平板形的快開(kāi)特性。圖 1 是閥芯形狀示意圖,圖 2 是理想流量特性圖。
圖 1 閥芯形狀
圖 2 理想流量特性 (1)直線(xiàn)特性;(2)等百分比特性;(3)快開(kāi)特性;(4)拋物線(xiàn)特性
所謂理想流量特性是指閥前后壓差在流量改變時(shí)保持不變條件下,所得到的流量特性,這自然應在實(shí)驗條件下才能形成恒定的壓差。
從圖 2 可以看出,各流量特性線(xiàn),當開(kāi)度為零時(shí),相對流量為 3.3%,可知在相對開(kāi)度為零時(shí)為最小流量,且此最小流量與最大流量之比為 3.3%,或者說(shuō)最大流量與最小流量之比為 30。直線(xiàn)流量特性的斜率等于常數,與相對流量值無(wú)關(guān);等百分比流量特性的斜率與相對流量成正比;拋物線(xiàn)特性介于直線(xiàn)和等百分比特性之間。
1.2 調節閥流量特性的選擇
工程所用調節閥的特性有直線(xiàn)特性、等百分比特性及介于兩者之間的拋物線(xiàn)特性,此外還有快開(kāi)特性。對于直通調節閥可用等百分比特性閥代替拋物線(xiàn)特性閥,而快開(kāi)特性閥只應用于雙位控制和程序控制中。因此,在選擇閥門(mén)特性時(shí),更多的是指如何選擇等百分比特性閥和直線(xiàn)特性閥。
(1)等百分比特性閥應用場(chǎng)合:① 管道阻力大時(shí),或者閥前后壓差變化比較大的情況,使用等百分比特性閥;② 當系統負荷大幅度變化時(shí),且各開(kāi)度處的流量相對值變化為一定值,因此選用等百分比特性閥具有較強的適應性。
(2)直線(xiàn)特性閥應用場(chǎng)合:① 閥前后壓差一定;② 閥上壓差大;③ 負荷變化小。(因為直線(xiàn)特性閥在小流量時(shí)不穩定)。
2 調節閥的流通能力及其口徑的選擇
調節閥的口徑是根據工藝要求的流通能力來(lái)確定的。調節閥的流通能力直接反映調節閥的容量,是設計、使用部門(mén)選用調節閥的主要參數。在工程計算中為了合理選取調節閥的尺寸.就應正確計算流通能力,否則就會(huì )造成調節閥尺寸選得過(guò)大或過(guò)小。調節閥過(guò)大,將使閥門(mén)工作在小開(kāi)度位置,造成調節質(zhì)量不好或經(jīng)濟效果差;如選得過(guò)小,即使處于全開(kāi)位置也不能適應最大負荷的需要.使調節系統失調。因此必須掌握調節閥在各種流體時(shí)的流通能力的計算公式。
2.1 調節閥的流通能力
2.1.1 流通能力的定義
當調節閥全開(kāi).閥兩端差壓為 105Pa、流體密度為 1g/cm3 時(shí),每小時(shí)流經(jīng)調節閥的流量定義為調節閥的流通能力,用 C 表示。據此可知一臺 C 為 20 的調節閥,當閥兩端差壓為 105Pa 時(shí),流過(guò)閥門(mén)的水流量為 20m3/h。
2.1.2 流通能力 C 值的計算公式
液體 C 值的計算:
式中 Q:體積流量,m3/h;G:質(zhì)最流量,t/h;P1、P2:閥前、閥后絕對壓力,Pa;ρ:液體密度,g/cm3。
2.1.3 氣體、蒸汽 C 值的計算
各種氣體、蒸氣與液體不同,它們具有可壓縮性,因此通過(guò)調節閥的氣體或熱氣的密度小于閥前密度,如果仍用液體 C 值的計算公式,必將產(chǎn)生較大誤差,應按發(fā)后密度法。其計算公式如下:
式中,G:蒸汽流最,kg/h;P1、P2:閥前、閥后絕對壓力;ρ:閥后出口斷面上的蒸汽密度 kg/m3。
上式只適用于 P2 > P1/2 的情況,此稱(chēng)亞臨界狀態(tài)。當蒸汽處于超臨界狀態(tài),P2/P1 < 1/2 時(shí),不管閥后蒸汽壓力 P2 多少,閥出口截面上的氣體壓力 P2 保持不變,即 P2=P2KP=P1/2,閥出口斷面上的蒸汽密度 ρ2=ρ2KP 也保持不變,P2KP、ρ2KP 均為臨界狀態(tài)下的參數。C 值應按下式計算:
2.2 調節閥口徑的選擇
由以上分析在調節閥廠(chǎng)家所提供的的標準系列中,應選取大于 C 并接近 C 的值來(lái)決定調節閥的口徑,以滿(mǎn)足所用流量的需要。