工程设计中调节阀的选择

收稿日期:1997年10月22日修回日期:1998年4月10日

工程设计中调节阀的选择

孙光模

(山东省冶金设计院)

摘　要　从调节阀的流通能力的计算、压差及阀权度的选择、流量特性的选择、阀的实际可调范围的验

算等几方面详细地介绍了工程设计中选择调节阀的方法。

关键词　调节阀,流通能力,压损,压差,流量特性

Selection of Adjusti ng Va lve i n Eng i neer i ng D esign

Sun Guangmo

(Shandong M etallurgical Industrial D esign Institute )

Abstract T h is paper introduces in detail the selecting m ethod of adjusting valve in the engineering design from som e w ays of the flow ability calculati on of adjusting valve ,the selecti on of differential p ressure and valve w eigh t degree ,the selecti on of flow p roperty and the check ing calculati on m ethod of p ractical adjust 2ing range of valve ,etc .

Keywords adjusting valve ,flow ability ,p ressure lo ss ,differential p ressure ,flow p roperty

1　前　言

调节阀对自控系统的质量起着举足轻重的作用。据统计,目前不能正常投入的自控系统有70%～80%是由调节阀的影响造成的。调节阀与介质直接接触,它既是可调节的节流元件,又是承受一定温度、压力的容器,所以应根据介质的种类、性质、温度、压力以及工艺所要求的其它条件合理选择。

2　调节阀的选用步骤

211　流通能力C 的计算

为满足生产要求,调节阀的开度是变化的,因此必然产生一定的压损。由伯努力方程,调节阀前后的能量守恒公式为:

h 1+

P 1

Θ+v 2

12g =h 2+P 2Θ+v 2

2

2g

+h F (1)

式中　h 1、h 2——阀前后的压头,m ;Θ——介质密度,g c m 3

;P 1、P 2——阀前后的绝对压力,M Pa ;h F ——阻力损失,m 。

调节阀的阻力损失为:

第20卷　第5期1998年10月

山　东　冶　金Shandong Yejin

V o l 120,NO 15O ctober 1998

h F=Νv2

2g

(2)

式中　Ν——阀的阻力系数。

假设为水平管道,且前后截面相同,则有:h1=h2,v1=v2=v,将其代入(1),(2)式得:

h F=P1-P2

Θ=Ν

v2

2g

(3)

用流量Q=vA代替流速v,则:

Q=A

Ν

P1-P2

Θ 2g=5.04

A

Ν

∃P v

Θ(4)

式中　A——截面积;∃P v=P1-P2。

从(4)式可以看出,流量与调节阀前后的压差∃P v的平方根成正比。对于一定口径的阀门、一定的阀开度,通过改变阀前压力P1亦能提高阀门的流量。此外,流体的密度、粘度、温度等因素也影响阀门通过的流量。在其它条件相同的情况下,调节阀通过的流量主要取决于阀上流体的压损和阀门的结构状况。在压损相同的条件下,通过流量的大小由阀门本身结构状况而定,它代表了阀门结构对通过流量的影响,通常用“流通能力C”这个概念加以定量表示。根据我国流通能力的定义和(4)式,可得:

C=5.04A

Ν(5)

Q=C ∃P v

Θ(6)

C是调节阀的重要参数,反映了流体通过阀的能力,亦反映了阀的容量,根据C值的大小就可选择确定调节阀的公称通径。有关流通能力C的诸公式见表。

212　压差∃P v及阀权度S的选择

调节阀前后的压差∃P v是C值计算和调节阀选择中的关键问题之一。调节阀的压差和工艺管路系统有密切联系。∃P v是一个随流量变化的函数,流量大,开度大,流体流动就畅通,其压降就小。对于一定的管路系统,已知源压P A、末压P B、流量、管径、温度等之后,可以计算出每段管路和阻力件的压力损失,求出整个管路(调节阀除外)的压损≤∃P F和总压损∃P:

∃P=P A-P B,∃P v=∃P-≤∃P F(7)式中　源压P A和P B均为定值。

系统中∃P v的数值不能太小,若太小,则选用的阀径大,调节阀就工作在开度很小的状态下,阀芯极易磨损,影响其寿命,而且在工作中易引起振荡和噪音,同时亦不经济。针对不同的系统不能用统一的数值来表示∃P v,因此,引出“阀权度S”的概念:

S=阀全开时阀上的压降

系统总压降=

∃P v

∃P=

∃P v

∃P v+≤∃P F(8)

则有　∃P v=S ≤∃P F

1-S

(9)

这样,对于一个管路系统,确定了S值,∃P v就容易算出,而且由S值还可以确认工艺管路系统的合理性、可调性。此外,可通过∃P v验证S值,二者经计算和合理选择,能够保证其可靠。因此∃P v和S相互依赖,相互补充,是C值计算和阀的选择的关键参数。

1998年8月山　东　冶　金