调节阀压差的确定

调节阀压差的确定

一、概述

在化工过程控制系统中，带调节阀的控制回路随处可见。在确定调节阀压差的过程中，必须考虑系统对调节阀操作性能的影响，否则，即使计算出的调节阀压差再精确，最终确定的调节阀也是无法满足过程控制要求的。

从自动控制的角度来讲，调节阀应该具有较大的压差。这样选出来的调节阀，其实际工

有人会问，一般控制条件在流程确定之后即要提出，而管道专业的配管图往往滞后，而且配管时还需要调节阀的有关尺寸，怎样在提调节阀控制条件时先进行管系的水力学计算呢？怎样进行管系的水力学计算，再结合系统前后总压差，最终在合理范围内确定调节阀压差，这就是本文要解决的问题。 二、调节阀的有关概念

为了让大家对调节阀压差确定过程有一个清楚的认识，我们需要重温一下与调节阀有关的一些基本概念。 1、调节阀的工作原理

如图1所示，根据柏努力方程，流体流经调节阀前后1-1和2-2截面间的能量守恒关系如下式所示。

)

1(222

2

222111------+++=++f h g

U rg P H g U rg P H

由于H 1=H 2,U 1=U 2，则有： 在流体阻力计算时，还有： 则有：

2 1当调节阀单位相对开度变化引起的相对流量变化是一个常数时，称调节阀具有直线流量特性。其数学表达式为：

其积分式为：

代入边界条件l=0时， Q=Qmin; l=lmax 时, Q=Qmin 。得：

)2(2

1-------=

rg P P h f 2)10(max

max ------=l l

kd Q Q d

)11(max

max -------+=常数l l

k Q Q max

min

1Q Q k -

=max

min Q Q =

常数

设：则有：

的比

(1)

2

3

积分后代入边界条件l=0时， Q=Qmin; l=lmax 时, Q=Qmin。得：

快开流量特性的调节阀，开度较小时，对应流量就比较大，在其开度范围内，随着开度增加，流量很快达到最大，开度再增加时，流量变化幅度很小以至于不变。对于一般调节阀，理想可调比R=30时，快开流量特性调节阀的相对流量随相对开度间的变化情况如图2中的曲线(3)所示。

4）抛物线流量特性

当调节阀单位相对开度变化引起的相对流量变化与此点相对流量的平方根成正比时，称调节阀具有抛物线流量特性。其数学表达式为：

)

13

(

]

)1

(

1[

1

max

max

-

-

-

-

-

-

-

+

=

l

l

R

R

Q

Q

)

17

(

]

)1

(

1[

1

2

1

max

2

max

-

-

-

-

-

-

-

+

=

l

l

R

R

Q

Q

)

18

(

(

max

2

1

max

max

-

-

-

-

-

-

=

l

l

d

Q

Q

k

Q

Q

d

)

12

(

min

max-

-

-

-

-

-

=

Q

Q

R

积分后代入边界条件可得：

抛物线流量特性的调节阀，其开度变化时，流量介于直线流量特性和等百分比流量特性之间变化。对于一般调节阀，理想可调比R=30时，抛物线流量特性调节阀的相对流量随相

对开度间的变化情况如图2中的曲线(4)所示。 4

Q 是相 3 1对比式（9）则有：

将式（23）代入式（20），则得：

通过管道的流量可以用下式表示： )19(])1(1[12

max

max -------+=l l R R Q Q )22(max ------=qk

C Q )

23((

max

------=l l f C C qk )

24()

(

1

max ------∆=r

P l l f C Q qk

C g 为管道的流通能力 由于通过管系的流量是唯一的，因此有下式成立： 则有： 由于：

此时有：

若以Q max 表示管道阻力为零时调节阀全开时的最大流量，则由式（21）和式（24）可得： 若以Q 100表示有管道阻力时调节阀全开时的最大流量，则由式（24）和式（21）、式（32）得：

)

25(2------∆=r

P C Q g )

26()(21max ------∆=∆=r

P C r P l l f C Q g qk 2)

28(21------∆+∆=∆P P P )34()()11(11max 21

-------+=∆∆l l f S P P )36()

(

1

)(

1

max 1max

100

------∆∆=∆∆=P

P S l l f P C P l l f C Q Q

m

qk qk )35()()11(11)(max

2max max -----

--+=l l f S l l f Q Q