调节阀的设计选用

石油化工装置调节阀的设计选用

陆德民黄步余

中国石化工程建设公司

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一.调节阀的工作原理

二.调节阀的流量特性

三.调节阀的口径计算

四.调节阀的噪音预估

五.调节阀的设计选用

六.调节阀采购应注意的问题

附录

1)由于阻力系数ξ是随阀门不同结构而异,故不同结构的流路,其K V值是不相同的,如蝶阀,

球阀流路简单，ξ值小，故K

V 值大；套筒阀，高压球心阀流路复杂，ξ值大，K

V

值

就小。因此，用流量系数C来表征阀门的容量（即流通能力）是很恰当的。

2)该公式仅适用于牛顿流体,不适用于非牛顿流体如泥浆、胶液等雷诺数很低非湍流状的

流体及两相混合物的计算。

3)流量系数

Cv：在每平方英寸1磅的压力降下，每分钟流过阀门60O F（15.6℃)水的加仑数.(英制单位流量系数)

Kv：在0.1MPa压力降下，每小时流过阀门5-40℃水的立方米数（国际单位流量系数）C：在0.1MPa压力降下，每小时流过阀门5-40℃水的立方米数(中国常用流量系数) C=1.16Kv Cv=1.17C Kv=1.01C

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流体流过调节阀在阀内压力分布曲线图- 4 -

当P

1保持不变,逐渐关小调节阀,即降低阀后压力P

2

,流量Q会随着ΔP的增加

而相应的增加.当达到B点后直线变化,到临界点A后,继续增加P

2

压力,流量不会增加,此时状态称为阻塞流(choked folw)。图1.缩流处是最大压

降ΔP

cr ,为P

2

>P

V

，则产生空化现象。

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二、调节阀的流量特性

流量特性是指阀门的行程与流量之间的关系

流量特性分理想特性和工作特性：¾理想特性是假设流体在湍流和亚临界状态下，阀门的压降、流体温度及密度都保持不变时，行程与流量的关系。这时流量只与K V 成单一函数关系。理想特性是由制造厂制造时决定的。

¾理想特性分快开、直线、抛物线、等百分比特性，但抛物线接近等百分比特性，快开只用于开关控制，所以作为节流控制实际上只有

直线和等到百分比特性两种。

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-12 -¾在实际运行时，调节阀的前后压差是变化的，此时流量特性称为工作流量特性

Q min→ΔP min≈C min

Q nor→ΔP nor≈C nor

Q max→ΔP max≈C max

¾流量特性选择

流量调节阀（FCV）优选等百分比特性/直线特性

压力调节阀（PCV）优选等百分比特性/直线特性

温度调节阀（TCV）优选等百分比特性/直线特性

液位调节阀（LCV）优选直线特性/等百分比特性

¾“S”选取

一般工况取S≥0.3

S大，对调节有利，系统能耗加大

S小，对调节不利，可节省系统能耗，如S=0.15，可节能15-22%

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-如初选数据不合适,再更换口径复算开度百分比

-估算噪音等级,如超过允许值,应采取相应措施和改型号

-填写采购规格书

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气体动力学噪音一般解决方法是在阀后安装消音格子板(LO-DB极度),气体通过它时使气体流速减低,但是这种高质合金钢并经过加硬处理的消音器价格十分昂贵。

计算工作完成后,填写采购规格书作为签订合同的技术条件依据.其内容应包括有:

•阀门型号,阀门尺寸,阀体结构,阀芯动作方向(气开式或气关式)

•阀座尺寸(全开式还是节流缩径),阀内件材料,执行机构型式

•上阀盖形式,泄漏等级要求以及附件内容

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五、调节阀的设计选用

1.调节阀结构形式选择

o调节功能

o泄漏等级及切断压差

o耐压及耐温

o冲蚀、汽蚀、腐蚀

o流体介质

o使用生命周期

o维护及备件

o性能价格比

o建议选择顺序：单(双)座(Globe)、笼式单(双)座(Cage)、偏心旋转阀、蝶阀、角阀、球阀(V.O)、三通阀、特殊调节阀

等。

-30 -调节阀结构型式选择时注意的问题

*严密关闭阀（TSO）

o选择顺序为：球阀、单座阀、偏心旋转阀、蝶阀、角型阀

等。

o阀芯阀座密封型式：

–阀芯硬密封/阀座硬密封

用于不干净介质、高温、高压、高压差场合，泄

漏等级5级

–阀芯硬密封/阀座软密封

用于一般场合，泄漏等级5级或6级

o必须提出最大切断压差，是选择阀的关键条件之一

o必要时提出紧急切断动作时间。

*高温高压、高压差阀

o选择顺序为：角型阀、单座阀、套筒阀

-31 -o特别注意“空化（cavitation，气蚀、空蚀）”、“阻塞流（闪点）”

导致阀芯、阀座损坏，带来噪音和振动的危害；锅炉主给水调节阀、给水旁路调节阀、给水再循环调节阀、减温水调节阀、凝结水再循环调节阀、锅炉连续排污调节阀、高压蒸汽压力调节阀、合成氨高压差调节阀等。

o高压、高压差调节阀阀体选用锻钢件

o高压、高压差调节阀应选用带多级套筒式、多级阀芯式、多级叠板式等防空化组件。

o高压、高压差调节阀选用举例

工艺条件：流体SHP蒸汽

温度540℃

P1 10MPa(g)

ΔP 9MPa

管径10“

选型：单座Globe. class 2500. RTJ 法兰.