调节阀流量特性介绍
调节阀的特性及选择
调节阀的特性及选择调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备,分为两通调节阀和三通调节阀两种。
调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀,或者和气动执行机构组成气动调节阀。
电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触,具有调节、切断和分配流体的作用,因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。
本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择,暂不涉及三通调节阀。
1.调节阀工作原理从流体力学的观点看,调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。
对不可压缩的流体,由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为()()21221242P P D P P AQ -=-=ρζπρζ式中:Q——流体流经阀的流量,m 3/s ;P1、P2——进口端和出口端的压力,MPa ;A——阀所连接管道的截面面积,m 2; D——阀的公称通径,mm ;ρ——流体的密度,kg/m 3; ζ——阀的阻力系数。
可见当A 一定,(P 1-P 2)不变时,则流量仅随阻力系数变化。
阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关,也与流体的性质和流动状态有关。
调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的,即改变阀门开度,也就改变了阻力系数,从而达到调节流量的目的。
阀开得越大,ζ将越小,则通过的流量将越大。
2.调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系,即⎪⎭⎫⎝⎛=L l f Q Q max 式中:Q/Q max ——相对流量,即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比; l/L ——相对开度,即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。
一般说来,改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积,便可控制流量。
但实际上由于各种因素的影响,在节流面积变化的同时,还会引起阀前后压差的变化,从而使流量也发生变化。
为了便于分析,先假定阀前后压差固定,然后再引申到实际情况。
因此,流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。
调节阀的4种流量特性
调节阀的4种流量特性
1正逆行阀特性
正逆行阀特性是调节阀中最常见的流量特性,即调节阀的阀板由可调座在正、反两个方位转换。
随着阀板的移动,流量的增减空间是不断在正反之间变化的,最终达到设定的流量值。
正逆行阀的优势是,抗压力能力高,密封性好,动作健壮,结构简单,噪音小,前后行程最大化,但精度低,斜度梯形典型,处理流量噪音变化较大。
2双调节特性
双调节特性是指调节阀内部有两个独立行程空间,根据需要可以任意调节,从而让阀板呈现一个平滑的斜列面,流量曲线是多项式拟合的。
双调节特性的优势是控制的动作精度高,具有优异的空载性能和可控制性,流量响应迅速精准,过程变化具有很好的稳定性,但处理能力不足。
3耦合形态特性
耦合形态特性是指流量及阀板间运动耦合关系,结合正反行程和双调节空间特性,使流量曲线看起来像是拉扯。
耦合形态特性的优势是控制变比更大、流量控制可控性和稳定性更好以及噪音控制更出色,但回归特性较差。
4多阶梯形特性
多阶梯形特性是最复杂的阀板的移动特性,它是不同的阶梯组合在一起,通过多段流量曲线改善流量响应。
多阶梯形特性的优势是具有良好的抗压能力、可适应高温高压的环境,可实现优化的流量控制,控制响应快,精准,但设计和生产难度大,价格略高。
以上就是调节阀的4种流量特性,不同特性有着不同的优势和缺点,可以根据实际需要选择不同的流量特性来满足用户的需要。
调节阀的三个流量特性
调节阀的流量特性
调节阀的流量特性,是在阀两端压差保持恒定的条件下,介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。
理想流量特性有:
1、等百分比特性
等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系,在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比,流量变化的百分比是相等的。
所以它的优点是流量小时,流量变化小,流量大时,则流量变化大,也就是在不同开度上,具有相同的调节精度。
2、线性特性线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。
单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。
流量大时,流量相对值变化小,流量小时,则流量相对值变化大。
3、抛物线特性
流量按行程的二方成比例变化,大体具有线性和等百分比特性的中间特性。
三种理想流量特性各有优缺点,不多说了。
阀门的流量特性,一般在特定开度比如30Q70%,会更加接近理想流量特性。
所以在调节阀计算时,要多和厂家沟通,必要时相应的做变径。
阀的流量特性
(5)调节阀前、后两端压力差为
p p1 p2 0.09MPa
(6)蒸汽的压缩系数ε为
p2 0.2 0.5 p1 0.29
故调节阀的蒸汽流动为亚临界流动。
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
p 1 0.46 0.802 p1
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
调节阀流量特性及其选择计算 调节阀和调节蝶阀与风门是制冷空调系 统中的两种调节机关。 在自动调节系统中如何选择调节机关, 是一个很重要的问题。必须根据整个调节系 统慎重选择调节机关。 在选择调节阀时,必须考虑下列两个因 素: 第一为调节阀的调节范围; 第二为调节阀的工作流流量特性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,即
q q max l f L
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
调节阀的流量特性分为理想流量特性和 工作流量特性。
理想流量特性
调节阀在前后两端压差一定的情况下, 得到的流量特性,称为理想流量特性。调节 阀的理想流量特性取决于阀心形状,见图2- 84。
(7)按最大流量计算流通能力Cmax为
Cmax qmax 31 100 p1
式中ρ1=1.57——阀前p1状态的饱和蒸汽密度。 (8)按最小流量计算流通能力Cmin为
Cmin qmin 6.96 100 p1
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
查调节阀产品目录资料,选择直通单座, 通径Dg=0.05m,口径dg=0.05m,行程 S=0.025m,阀的流通能力C=32。 (9)验算
q’min=210kg/h,调节阀阀前压力约0.19MPa(表
调节阀流量特性
② 随着S的减小,管道总阻力增大,控制阀全开 时的最大流量相应减小,使实际可调比 R f 下降。 RS f 之间的关系为 实际可调比 与
Rf » R S
③ 随着S的减小,控制阀的流量特性发生畸变,线 性理想流量特性渐渐接近快开特性;等百分比理 想流量特性趋向于线性特性。 在实际使用中,S值选得过大或过小都有不妥之处。 选得过大,阀上的压降很大,消耗能量过多;选 得过小,则控制阀流量特性畸变严重,对控制不 利。因此,一般希望S值最小不低于0.3。设计中的 S通常为0.3~0.6。
1-永久磁钢;2-导磁体;3-主杠杆(衔铁);4-平衡弹簧; 5-反馈凸轮支点; 6-反馈凸轮;7-副杠杆;8-副杠杆支点;9-薄膜执行机构; 10-反馈杆;11一滚轮; 12-反馈弹簧;13-调零弹簧;14-挡板;15-喷嘴;16-主杠杆支点; 17-放大器 图2.39 电-气阀门定位器动作原理
系统总压差:
p pV p f
p pV p f
压力比系数S: S的定义为,控制阀全开时,阀两端的压 降占系统总压降的比值。
pv min S= p
图2.34
串联管道时控制阀的工作流量特性
在S≤1,串联管道中控制阀特性曲线的畸变规律如下:
① 当系统压降全部损失在控制阀上时(管道阻力 损失为零),S=1,这时工作流量特性与理想流量 特性相同。
不同流量特性的阀芯曲面形状
1-线性;2-等百分比;3-快开;4-抛物线
(1)线性流量特性 或叫直线流量特性 线性流量特性是指控制阀的相对流量与相对开度 成直线关系。
q d q 其数学表达式为: max K l d L q l
将上式积分得 q =K L +C max 根据已知边界条件在l=0时,q=qmin 则C=qmin/qmax l=L时,q=qmax 则K=1-C=1-(1/R)
阀门的流量特性百分比与直线的选择
何谓调节阀理想流量特性中的直线流量特性和等百分比流量特性?它们之间有何区别?
答:1、直线流量特性是指调节阀相对流量与相对位移成直线关系。
等百分比流量特性是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与些点的相对流量成正比关系。
2、他们之间的区别如下:
⑴、直线流量特性的阀门在小开度时,流量相对变化值大,在大开度时,流量相对变化值小,而等百分比流量特性的阀门则刚好反之;
⑵、直线流量特性的阀门在小开度时,灵敏度高,不易控制,甚至发生振荡,在大开度时调节缓慢,不够及时,等百分比流量特性阀门在小开度时调节平衡缓和,在大开度时,调节灵敏有效。
调节阀流量特性选择
调节阀的流量特性如何选择控制阀的流量特性是介质流过控制阀的相对流量与相对位移(控制阀的相对开度)间的关系,一般来说改变控制阀的阀芯与阀座的流通截面,便可控制流量。
但实际上由于多种因素的影响,如在截流面积变化的同时,还发生阀前后压差的变化,而压差的变化又将引起流量的变化。
在阀前后压差保持不变时,控制阀的流量特性称为理想流量特性;控制阀的结构特性是指阀芯位移与流体流通截面积之间的关系,它纯粹由阀芯大小和几何形状决定,与控制阀几何形状有关外,还考虑了在压差不变的情况下流量系数的影响,因此,控制阀的理想流量特性与结构特性是不同的。
理性流量特性主要由线性、等百分比、抛物线及快开四种。
在实际生产应用过程中,控制阀前后压差总是变化的,这时的流量特性称为工作流量特性,因为控制阀往往和工艺设备串联或并联使用,流量因阻力损失的变化而变化,在实际工作中因阀前后压差的变化而使理想流量特性畸变成工作特性。
控制阀的理想流量特性,在生产中常用的是直线、等百分比、快开三种,抛物线流量特性介于直线与等百分比之间,一般可用等百分比来代替,而快开特性主要用于二位式调节及程序控制中。
因此,控制阀的特性选择是指如何选择直线和等百分比流量特性。
目前控制阀流量特性的选择多采用经验准则,可从下述几个方面考虑:1、从调节系统的质量分析下图是一个热交换器的自动调节系统,它是由调节对象、变送器、调节仪表和控制阀等环节组成。
K1变送器的放大系数,K2调节仪表的放大系数,K3执行机构的放大系数,K4控制阀的放大系数,K5调节对象的放大系数。
很明显,系统的总放大系数K为:K=K1*K2*K3*K4*K5K1、K2、K3、K4、K5分别为变送器、调节仪表、执行机构、控制阀、调节对象的放大系数,在负荷变动的情况下,为使调节系统仍能保持预定的品质指标;则希望总的放大系数在调节系统的整个操作范围内保持不变。
通常,变送器、调节器(已整定好)和执行机构的放大系数是一个常数,但调节对象的放大系数却总是随着操作条件变化而变化,所以对象的特性往往是非线性的。
阀门流量特性曲线图结构
h
15
驱动方式
手动: 借助手轮、手柄、杠杆或链轮等,由人力来操纵的阀门。
电动: 用电动机、电磁或其他电气装置操纵的阀门。
液压或气压传动: 借助液体(水、油等液体介质)或空气操纵的阀门。
h
5
各种参数—压力
1.公称压力 阀门的公称压力PN是一个用数字表示的与压力有关的标示代号,是仅供参考用的一个 方便的圆整数。
2.试验压力 ⅰ阀门的壳体试验压力是指对阀门的阀体和阀盖等联结而成的整个阀门外壳进行试验 的压力,其目的是检验阀体和阀盖的致密性及包括阀体与阀盖联结处在内的整个壳体的耐 压能力。 ⅱ阀门的密封和上密封试验压力是检验启闭件和阀体密封副密封性能和阀杆与阀盖密 封副密封性能的试验压力。
阀杆的密封通常用压缩填料。压缩填料是指压入填料 函内使阀杆周围密封的软质材料。
h
13
材质
1.壳体:铜(黄铜、青铜)、铸铁、球墨铸铁、铸钢 2.内件:铜、不锈钢 3.密封:EPDM、NBR、PTFE
h
14
驱动方式
阀门依靠自动或驱动机构使启闭件作升降、滑移、旋摆或回转运动, 从而改变其流道面积的大小,以实现启闭、控制的功能。
期望的阀门控制信号—热量输出曲线图
h
24
实际的换热器/风机盘管流量—热量输出特性曲线
h
25
期望的阀门开度/信号—流量特性曲线
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26
在一个闭环控制回路中, 最终热量输出近似为控制信号的线性函数
h
27
调节阀的可调比
调节阀的调节阀的可调比就是调节阀所能控制的最 大流量与最小流量之比。可调比也称可调范围,若以R 表示,则:
调节阀的流量特性
调节阀的流量特性、流通能力的计算与选择摘要:企业的能源计量已成为节能减排的重要方式,而流量调节阀作为流量控制中的重要方法,文章详细介绍了调节阀的流量特性,直线特性、等百分比特性及介于两者之间的抛物线特性的流量调节阀的作用及如何选型。
关键词:调节阀;流量特性;流通能力;等百分比特性;直线特性调节阀作为一个执行器将来自控制器的信号,变成控制量作用在对象上。
它是控制系统的重要组成部分,在选择使用时,应和选用传感器、变送器一样,从现有的商品中,选择能满足要求的产品。
下面介绍调节阀的流量特性和口径的计算。
1 调节阀的流量特性及其选择1.1 调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀介质的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系,即:式中:Q/Q max:相对流量,即调节阀某一开度下的流量与全开流量之比;L/L max:相对开度,即调节阀某一开度下的行程与全开行程之比。
调节阀流量特性是由调节阀阀芯形状决定的。
阀芯形状有柱塞阀和开口阀两类,而每一类都分为直线特性、等百分比特性和抛物线特性。
此外还有平板形的快开特性。
图1 是阀芯形状示意图,图2 是理想流量特性图。
图1 阀芯形状图2 理想流量特性(1)直线特性;(2)等百分比特性;(3)快开特性;(4)抛物线特性所谓理想流量特性是指阀前后压差在流量改变时保持不变条件下,所得到的流量特性,这自然应在实验条件下才能形成恒定的压差。
从图2 可以看出,各流量特性线,当开度为零时,相对流量为3.3%,可知在相对开度为零时为最小流量,且此最小流量与最大流量之比为3.3%,或者说最大流量与最小流量之比为30。
直线流量特性的斜率等于常数,与相对流量值无关;等百分比流量特性的斜率与相对流量成正比;抛物线特性介于直线和等百分比特性之间。
1.2 调节阀流量特性的选择工程所用调节阀的特性有直线特性、等百分比特性及介于两者之间的抛物线特性,此外还有快开特性。
对于直通调节阀可用等百分比特性阀代替抛物线特性阀,而快开特性阀只应用于双位控制和程序控制中。
调节阀流量调节特性评价
门 — 9 —
文章编号 : 100225855 ( 1999) 0420009205
调节阀流量调节特性评价
杨纪伟
( 河北建筑科技学院 教务处 , 河北 邯郸 056038)
摘要 以阻力计算理论和流量公式为基础 , 从流量调节精度出发 , 分析了影响调节 阀流量调节特性的因素 。其一是调节阀结构特性 , 其二是调节阀固有流量特性 , 其三是 管路的阻力特性 。对调节阀流量调节特性的评价要从这三个方面综合考虑 , 不能只考虑 其固有流量特性 。
的管流 , 调节阀的动作时间加长 , 对流量调节 系统的调节特性影响不大 。因为流量调节系统 一般采用电动执行机构 , 再就是管流由一个恒 定流状态变化到另一个恒定流状态需要经历一 段时间 , 这一过渡时间往往大于调节阀的动作 时间 。 113 流量特性 在实际工程中 , Δqmin 在各开度下是不相 同的 , ε l min q 也是不相同的 。在式 ( 5 ) 中 , Δ 一般可选为常数 , 由图 1 可以看到 , 在 4 种流 量关系下 , ε q 的变化趋势与 F 相同 。对于快 开 、直线和抛物三种流量关系 , 存在小开度流 量调节特性较大开度差的特点 。对数流量具有 良好的流量调节特性 , 但要使流量调节系统具 有对数流量关系是很难办到的 。
2 ΔH = ( S H + S V M ) Q max
流量调节精度是衡量调节阀流量调节特性 的一项重要技术参数 , 当调节阀具有理想的流 量调节精度时 , 便会具有理想的调节品质 。首 先定义阀杆位置可识别的最小位移为阀的最小 可识别行程 Δl min 。对于电动调节阀应是电动 系统对阀杆的分辨率 , 对人工控制阀是操作员 的目视分辨率 。 对调节阀来讲 , 每一个 Δl min 都对应一个 Δqmin , 该 Δqmin 就是阀在相应开度下可识别的 最小流量 。定义调节阀在某一开度下的流量调 节精度 ε q 为 Δqmin ε ( 4) q =
控制阀流量特性解析
、控制阀流量特性解析————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一,流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。
使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性,而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的,因直线流量特性相对简单,且应用较少,所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系,数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。
指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比;l/L—相对行程。
指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲,改变控制阀的流通面积便可以控制流量。
但实际上由于多种因素的影响,在节流面积发生变化的同时,还会产生阀前、阀后压力的变化,而压差的变化又将引起流量的变化,为了便于分析,先假定阀前、阀后压差不变,此时的流量特性称为理想流量特性。
理想流量特性主要有等百分比(也称对数)、直线两种常用特性,理想等百分比流量特性定义为:相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性,数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。
理想直线流量特性定义为:相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性,数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+(R-1)l/L]式中R—固有可调比,定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。
常见的控制阀固有可调比有30、50两种。
当可调比R=30和R=50时,直线、等百分比的流量特性在相对行程10%~100%时各流量值见表一表一可调比R相对行程%1 70 80 90 10030 等百分比 4.68 6.58 9.25 13 18.3 25.7 36 50.6 71.2 100 50 2.96 4.37 6.47 9.56 14.1 20.9 30.9 45.7 67.6 100 30 直线13 22.7 32.4 42 51.7 61.3 71 80.6 90.3 100 50 11.8 21.6 31.4 41.2 51 60.8 70.6 80.4 90.2 100由上表可以看出,直线流量特性在小开度时,流量相对变化大,调节作用强,容易产生超调,可引起震荡,在大开度时调节作用弱,及时性差。
调节阀的流量特性、流量调节及调节范围问题解析
当前,调节阀被广泛的应用于电站行业,尤其是在锅炉系统中更为常见。
例如:锅炉旁路系统、主给水系统、减温水系统等。
并且调节阀性能的好坏直接影响着整个系统的运转,因此,合理的设计及选取调节阀对于整个系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。
随着电站行业的迅速发展,对调节阀的要求也越来越高,调节阀往往要在一个较大的流量范围内高度精确地调节或控制流体的流动,并且能根据阀杆的规定运动方式预计流量。
因此,流量调节、调节范围及调节特性是设计及选取调节阀时所必须考虑的因素。
一、流量特性调节阀的流量特性是指介质流过调节阀的流量与阀瓣升程值之间的关系。
通常用流量与阀杆位置或升程的关系曲线表示。
在实际工况中,由于多种因素的影响,通过阀门的流量可能随压降而变化。
为了便于分析,我们先假定阀门的压降不变,然后再引申到真实情况进行分析,前者称为阀门固有流量特性,后者称为阀门工作流量特性。
1、固有流量特性我们经常用到的固有流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线及快开特性。
图3为这4种流量特性的关系曲线图,图4为不同流量特性的阀瓣形状。
图3 理想的固有流量特性图4 不同流量特性的阀瓣形状直线流量特性是指调节阀的相对流量与阀杆相对位移成直线关系,即单位位移变化所引起的流量变化是常数。
具有此特性的阀门在开度小时流量相对变化大,灵敏度高,不易控制,甚至发生振荡;而在开度大时,流量相对变化值小,调节缓慢,不够及时。
等百分比流量特性也称为对数流量特性,它是指阀杆单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。
在小开度时,调节平稳缓和;在大开度时,调节灵敏有效,从图3可看出,等百分比特性在直线特性下方,因此,在同一位移时,直线阀通过的流量要比等百分比大。
抛物线流量特性是指阀杆单位位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系,它介于直线特性与等百分比特性之间,相对来说此特性应用较少。
快开特性在开度较小时就有较大的流量,随开度的增大,流量很快达到最大;此后再增加开度,流量变化很小。
调节阀特点
调节阀特点调节阀特点调节阀特点目录调节阀特点 0直通单座调节阀特点: (2)直通双座调节阀特点: (2)轴流式调节阀特点 (2)CVS-C型减温减压阀(专用于高压蒸汽冷凝器的减压)特点: (3)三通调节阀特点:、 (3)角式调节阀特点: (3)隔膜阀特点: (4)套筒调节阀特点: (4)球阀特点: (4)偏心旋转阀特点: (5)蝶阀特点(蝶阀分为常温蝶阀(-29~425℃)、低温蝶阀(-196~-46℃)、高温蝶阀(425~610℃和610~816℃)、高压蝶阀:PN420(Class 2500)等几类。
): (5)闸阀特点: (6)自力式调节阀 (6)智能调节阀(因附带智能阀门定位器而使调节阀具有智能化功能) (7)智能阀门定位器与普通阀门定位器的主要区别: (7)带现场总线智能阀门定位器的气动调节阀较一般智能阀门定位器的特点: (7)直通单座调节阀特点:1)泄漏量小,容易实现严格的密封和切断,可采用金属与金属的密封或金属与聚四乙烯(PTFE)或其他复合材料的密封。
标准泄漏量为IEC 60534-4:2006中Ⅳ级。
2)允许压差小,例如DN100阀的允许压差仅为120Kpa3)流通能力小,例如DN100的直通阀的流通能力仅为100m3/ℎ。
4)由于流体对阀芯的推力大,即不平衡力大,因此在高压差、公称尺寸DN大的应用场合不宜采用这类调节阀。
直通双座调节阀特点:1)所受不平衡力下,允许的压降大,例如DN100的双座调节阀允许压差为280Kpa.2)流通能力强。
与相同公称尺寸的其他调节阀比较,双阀座阀可流过更多流体,相同公称尺寸的双座阀流通能力比单座阀流通能力大20%~50%。
例如,DN100双座调节阀的流通能力达160m3/ℎ。
因此为获得相同的流通能力,双座调节阀可选用较小推力的执行机构。
3)泄漏量大。
双座调节阀的上,下阀芯不能同时保证关闭,因此双座阀的泄漏量较大,标准的泄漏量为IEC 60534-4:2006的Ⅲ级。
蒸汽调节阀参数-概述说明以及解释
蒸汽调节阀参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述蒸汽调节阀参数是指在蒸汽系统中使用的用于控制和调节蒸汽流量和压力的设备的相关参数。
对于蒸汽系统的正常运行和性能优化,正确选择和配置蒸汽调节阀参数至关重要。
在一个蒸汽系统中,蒸汽调节阀是用来控制蒸汽流量的关键设备。
通过调整阀门的开启程度,可以改变通过阀门的蒸汽流量,从而实现对系统中其他设备的控制和调节。
蒸汽调节阀参数主要包括阀门尺寸、阀门类型、阀门流量特性、阀门材质、阀门额定压差、调节方式等。
这些参数的选择和配置要根据具体的蒸汽系统要求和工作条件来确定。
首先,阀门尺寸是蒸汽调节阀参数中非常重要的一个参数。
正确选择阀门尺寸可以确保蒸汽的正常流通和稳定调节。
阀门尺寸的选择应考虑蒸汽系统的流量需求、压力损失、管道直径等因素。
其次,阀门类型也是蒸汽调节阀参数中需要注意的一个要点。
常见的蒸汽调节阀类型有球阀、蝶阀、截止阀等。
不同类型的阀门具有不同的特点和适用范围,应根据系统的具体需求选择合适的阀门类型。
阀门流量特性也是蒸汽调节阀参数中需要考虑的一个重要因素。
阀门流量特性表示阀门开度与流量之间的关系。
常见的阀门流量特性有线性特性、等百分比特性和快开特性等。
根据系统的需要,选择合适的阀门流量特性可以确保系统能够满足不同工况下的流量要求。
此外,阀门材质、阀门额定压差和调节方式等参数也需要根据实际情况进行选择和配置。
阀门材质要能够适应蒸汽系统的工作压力和温度条件,保证阀门的稳定性和耐久性。
阀门额定压差和调节方式的选择应符合系统的控制要求和操作习惯。
综上所述,蒸汽调节阀参数是蒸汽系统中非常重要的一部分。
正确选择和配置蒸汽调节阀参数可以确保系统的正常运行和性能优化,提高蒸汽系统的工作效率和安全性。
在实际工程中,应根据系统的需求和工作条件来合理选择和配置蒸汽调节阀参数,以确保系统的长期稳定运行。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式来编写:文章结构部分主要介绍了整篇文章的组织结构和各个部分的主要内容。
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调节阀流量特性介绍
1. 流量特性
调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。
其数学表达式为
式中:Qmax-- 调节阀全开时流量
L---- 调节阀某一开度的行程
Lmax-- 调节阀全开时行程
调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。
理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性,有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1)
流量特性性质特点
直线调节阀的相对流量与相对开
度呈直线关系,即单位相对
行程变化引起的相对流量变
化是一个常数
①小开度时,流量变化大,而大开度时流量变化小
②小负荷时,调节性能过于灵敏而产生振荡,
大负荷时调节迟缓而不及时
③适应能力较差
等百分比单位相对行程的变化引起的
相对流量变化与此点的相对
流量成正比
①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的
②在全行程范围内工作都较平稳,尤其在大开度时,
放大倍数也大。
工作更为灵敏有效
③ 应用广泛,适应性强
抛物线特性介于直线特性和等百分
比特性之间,使用上常以等
百分比特性代之
①特性介于直线特性与等百分比特性之间
②调节性能较理想但阀瓣加工较困难
快开在阀行程较小时,流量就有
比较大的增加,很快达最大
①在小开度时流量已很大,随着行程的增大,流量很
快达到最大
②一般用于双位调节和程序控制
在实际系统中,阀门两侧的压力降并不是恒定的,使其发生变化的原因主要有两个方面。
一方面,由于泵的特性,当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。
另一方面,当流量减小时,盘管上的阻力也减小,导致较大的泵压加于阀门。
因此调节阀进出口的压差通常是变化的,在这种情况下,调节阀相对流量与相对开度之间的关系。
称为工作流量特性[1]。
具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。
(1)串联管道时的工作流量特性
调节阀与管道串联时,因调节阀开度的变化会引起流量的变化,由流体力学理论可知,管道的阻力损失与流量成平方关系。
调节阀一旦动作,流量则改变,系统阻力也相应改变,因此调节阀压降也相应变化。
串联管道时的工作流量特性与压降分配比有关。
阀上压降越小,调节阀全开流量相应减小,使理想的直线特性畸变为快开特性,理想的等百分比特性畸变为直线特性。
在实际使用中,当调节阀选得过大或生产处于非满负荷状态时,调节阀则工作在小开度,有时为了使调节阀有一定的开度,而将阀门开度调小以增加管道阻力,使流过调节阀的流量降低,实际上就是使压降分配比值下降,使流量特性畸变,恶化了调节质量。
(2)并联管道时的工作流量特性
调节阀与管道并联时,一般由阀支路和旁通管支路组成,调节阀安装在阀支路管路上。
调节阀在并联管道上,在系统阻力一定时,调节阀全开流量与总管最大流量之比随着并联管道的旁路阀逐步打开而减少。
此时,尽管调节阀本身的流量特性无变化,但系统的可调范围大大缩小,调节阀在工作过程中所能控制的流量变化范围也大大减小,甚至起不到调节作用。
要使调节阀有较好的调节性能,一般认为旁路流量最多不超过总流量的20%。
2. 调节阀的选择
2.1 流量特性选择
流量特性[2]的选择方法有两种,一种是通过数学计算的分析法,另一种是在实际工程中总结的经验法。
由于分析法既复杂又费时,所以一般工程上都采用经验法。
具体来说,应该从调节质量、工况条件、负荷及特性几个方面考虑。
(1)根据自动调节系统的调节质量
根据自动控制原理中的特性补偿原理,为了使系统保持良好的调节质量,希望开环总放大系数与各环节放大系数之积保持常数。
这样,适当选择阀的特性,以阀的放大系数变化来补偿对象放大系数的变化,从而使系统的总放大系数保持不变。
(2)根据管道系统压降变化情况
调节阀的压降比S定义为该调节阀可控制的最大流量所对应阀门进出口差压ΔP1m和系统差压ΔP之比
调节阀流量特性与压降比S有密切的关系(表2)。
管道系统压降比S 1~0.6 0.6~0.3 0.3~0
实际工作流量特性直线等百分比直线等百分比
调节不适宜
所选流量特性直线等百分比等百分比等百分比
(3)根据负荷变化
直线阀在小开度时流量变化大,调节过于灵敏,易振荡。
在大开度时,调节作用又显得微弱,造成调节不及时,不灵敏。
因此在压降比S较小,负荷变化大的场合不宜采用直线阀。
等百分比阀在接近关闭时工作缓和平稳,而接近全开状态时,放大系数大,工作灵敏有效,因此它适用于负荷变化幅度大的场合。
快开特性阀在行程较小时,流量就较大,随着行程的增大,流量很快达到最大,它一般用于双位调节和程序控制的场合。
(4)根据调节对象的特性
一般有自平衡能力的调节对象都可选择等百分比流量特性的调节阀,不具有自平衡能力的调节对象则选择直线流量特性的调节阀。
2.2 口径选择
调节阀口径是根据工艺要求的流通能力确定的,要根据提供的工艺条件计算出调节阀的流通能力,再依据其流通能力选择调节阀的口径。
流通能力是指当调节阀全开,阀两端压差为9.81×104Pa,流体的密度为1g/cm3时,每小时流经调节阀的流量值,该值以m3/h 或kg/h为单位。
调节阀的流通能力是合理选择阀门及阀门口径的一个重要参数,通过对调节阀流通能力的计算,对比厂家提供的技术参数确定阀门口径的大小。
对于自动控制系统来说,水是流经调节阀的常见的介质之一,所以以水为例介绍调节阀的流通能力C
实际工程中,阀门口径是分级的,C值通常也不是连续值(公式计算的C值是连续的)。
不同厂商的同类型产品有不同的C值与口径对应表。
在计算出期望的C值后,就可以查阅生产商的相应产品数据表来决定所需的阀门口径。
选取阀门口径的原则应尽可能接近或大于计算结果,不应小于计算结果。
2.3 选用注意事项
(1)调节阀直接按照接管管径选取是不合理的
阀门的调节品质与接管流速或管径没有关系,阀门的调节品质仅与水的阻力及流量有关。
亦即一旦系统设备确定之后,理论上适合该系统的阀门只有一种理想的口径,而不会出现多种选择。
(2)调节阀口径不能过小
选择的阀门口径过小,一方面会增加系统的阻力,甚至会出现阀门口径100%开启时,系统仍无法达到设定的容量要求,导致严重后果。
另一方面阀门将需要通过系统提供较大的压差以维持足够的流量,加重泵的负荷,阀门易受损害,对阀门的寿命影响很大。
(3)调节阀口径不能过大
选择的阀门口径过大,不仅增加工程成本,而且还会引起阀门经常运行在低百分比范围内,引起调节精度降低,使控制性能变差,而且易使系统受冲击和振荡。
(4)为了保证系统控制品质,最好的方法是在系统允许的范围内选择能获得较大压力降的阀门口径,使阀门在运转过程中压力降的变化值尽可能小。
阀门全开状态下的压力降占全泵压百分比越高,则阀门压力降相对变化值越小,阀门的安装特性就越接近其内在特性。
(5)控制系统中调节阀应尽可能工作于恒定的压力降条件下,因为阀门是否匹配盘管依赖于它的内在特性和流量因子,而这些阀门参数取决于恒定的阀门压力降。
3. 结语
设计调节阀时,要求对调节阀的组成、分类和特性有一个清楚的认识,并在此基础上掌握正确的选择方法。
而且,对于一个实际系统配置调节阀时,还需要对整个管系环路进行详尽的分析,综合考虑各种因素。
只有这样,才能正确地选择调节阀,保证调节系统的控制质量。