上海滬工閥門廠(集團)有限公司
摘要:企業(yè)的能源計量已成為節(jié)能減排的重要方式,而流量調(diào)節(jié)閥作為流量控制中的重要方法,文章詳細介紹了調(diào)節(jié)閥的流量特性,直線特性、等百分比特性及介于兩者之間的拋物線特性的流量調(diào)節(jié)閥的作用及如何選型。
關(guān)鍵詞:調(diào)節(jié)閥;流量特性;流通能力;等百分比特性;直線特性
調(diào)節(jié)閥作為一個執(zhí)行器將來自控制器的信號,變成控制量作用在對象上。它是控制系統(tǒng)的重要組成部分,在選擇使用時,應和選用傳感器、變送器一樣,從現(xiàn)有的商品中,選擇能滿足要求的產(chǎn)品。
下面介紹調(diào)節(jié)閥的流量特性和口徑的計算。
1 調(diào)節(jié)閥的流量特性及其選擇
1.1 調(diào)節(jié)閥的流量特性
調(diào)節(jié)閥的流量特性是指流過調(diào)節(jié)閥介質(zhì)的相對流量與調(diào)節(jié)閥的相對開度之間的關(guān)系,即:
式中:
Q/Qmax:相對流量,即調(diào)節(jié)閥某一開度下的流量與全開流量之比;
L/Lmax:相對開度,即調(diào)節(jié)閥某一開度下的行程與全開行程之比。
調(diào)節(jié)閥流量特性是由調(diào)節(jié)閥閥芯形狀決定的。閥芯形狀有柱塞閥和開口閥兩類,而每一類都分為直線特性、等百分比特性和拋物線特性。此外還有平板形的快開特性。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)直線特性;(2)等百分比特性;(3)快開特性;(4)拋物線特性
所謂理想流量特性是指閥前后壓差在流量改變時保持不變條件下,所得到的流量特性,這自然應在實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,當開度為零時,相對流量為 3.3%,可知在相對開度為零時為最小流量,且此最小流量與最大流量之比為 3.3%,或者說最大流量與最小流量之比為 30。直線流量特性的斜率等于常數(shù),與相對流量值無關(guān);等百分比流量特性的斜率與相對流量成正比;拋物線特性介于直線和等百分比特性之間。
1.2 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇
工程所用調(diào)節(jié)閥的特性有直線特性、等百分比特性及介于兩者之間的拋物線特性,此外還有快開特性。對于直通調(diào)節(jié)閥可用等百分比特性閥代替拋物線特性閥,而快開特性閥只應用于雙位控制和程序控制中。因此,在選擇閥門特性時,更多的是指如何選擇等百分比特性閥和直線特性閥。
(1)等百分比特性閥應用場合:① 管道阻力大時,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(tǒng)負荷大幅度變化時,且各開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)直線特性閥應用場合:① 閥前后壓差一定;② 閥上壓差大;③ 負荷變化小。(因為直線特性閥在小流量時不穩(wěn)定)。
2 調(diào)節(jié)閥的流通能力及其口徑的選擇
調(diào)節(jié)閥的口徑是根據(jù)工藝要求的流通能力來確定的。調(diào)節(jié)閥的流通能力直接反映調(diào)節(jié)閥的容量,是設計、使用部門選用調(diào)節(jié)閥的主要參數(shù)。在工程計算中為了合理選取調(diào)節(jié)閥的尺寸.就應正確計算流通能力,否則就會造成調(diào)節(jié)閥尺寸選得過大或過小。調(diào)節(jié)閥過大,將使閥門工作在小開度位置,造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好或經(jīng)濟效果差;如選得過小,即使處于全開位置也不能適應最大負荷的需要.使調(diào)節(jié)系統(tǒng)失調(diào)。因此必須掌握調(diào)節(jié)閥在各種流體時的流通能力的計算公式。
2.1 調(diào)節(jié)閥的流通能力
2.1.1 流通能力的定義
當調(diào)節(jié)閥全開.閥兩端差壓為 105Pa、流體密度為 1g/cm3 時,每小時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量定義為調(diào)節(jié)閥的流通能力,用 C 表示。據(jù)此可知一臺 C 為 20 的調(diào)節(jié)閥,當閥兩端差壓為 105Pa 時,流過閥門的水流量為 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,因此通過調(diào)節(jié)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,此稱亞臨界狀態(tài)。當蒸汽處于超臨界狀態(tài),P2/P1 < 1/2 時,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(shù)。C 值應按下式計算:
2.2 調(diào)節(jié)閥口徑的選擇
由以上分析在調(diào)節(jié)閥廠家所提供的的標準系列中,應選取大于 C 并接近 C 的值來決定調(diào)節(jié)閥的口徑,以滿足所用流量的需要。