上海申弘閥門有限公司
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調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇 在流量特性的選擇之前，先需要簡單地介紹一下調(diào)節(jié)閥流量特性的一些基本理論。 6.1 調(diào)節(jié)閥理想流量特性 1）定義 調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與相對(duì)開度的關(guān)系。數(shù)學(xué)表達(dá)式為： （5—1） 其中： ———相對(duì)流量（Q———某一開度下的流量） ———相對(duì)開度，調(diào)節(jié)閥閥芯某一位移 與全開位移 L 之比。 一般來說，改變調(diào)節(jié)閥閥芯、閥座間的節(jié)流面積，便可以調(diào)節(jié)流量。由于多種因素的影響，改變節(jié)流面積，流量改變，導(dǎo)致系統(tǒng)中所有阻力的改變，使調(diào)節(jié)閥前后壓差改變，為了便于分析先假定閥門前后壓差不變，然后再引伸到真實(shí)情況進(jìn)行討論。前者稱為理想流量特性，后者稱為工作流量特性。理想特性又稱固有流量特性。理想特性主要有直線、對(duì)數(shù)兩種。 1） 直線特性 直線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度成直線關(guān)系，即單位行程變化引起的流量變化是常數(shù)，用數(shù)學(xué)式表達(dá)為： （5—2） 式中：K—常數(shù)，即為調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)。 將上式積分得： 式中：C—積分常數(shù)。 代入邊界條件： ＝0時(shí)，Q＝Qmin， ＝L時(shí)，Q＝Qmax，從積分式中解出常數(shù)項(xiàng)為： zui后得 上式表明，Q/Qmax與 /L之間呈直線關(guān)系，在直角座標(biāo)上得到一條直線。因R＝30，當(dāng) /L時(shí)，Q/Qmax＝1/R ＝0.033；當(dāng) /L＝1，即全開時(shí)Q/Qmax＝1。連接上述兩點(diǎn)得直線特性曲線，見圖5－1之1。從圖中看出直線特性調(diào)節(jié)閥的曲線斜率是常數(shù)，即放大系數(shù)是一常數(shù)。 從公式中看出，當(dāng)開度 /L變化10％時(shí)，所引起的相對(duì)流量的增量總是9.67％，但相對(duì)流量的變化量卻不同。我們以開度10％、50％、80％三點(diǎn)為例，其相對(duì)的流量見表5－4，則： 在10％開度時(shí)，流量相對(duì)變化值為：
在10％開度時(shí)，流量相對(duì)變化值為：在50％開度時(shí)，流量相對(duì)變化值為：在80％開度時(shí)，流量相對(duì)變化值為：
1-直線 2-等百分 3-快開
圖5-1理想流量特性
可見，直線特性的閥門在小開度工作時(shí)，流量相對(duì)變化太大，調(diào)節(jié)作用太強(qiáng)，易產(chǎn)生超調(diào)引起振蕩；而在大開度時(shí)，流量相對(duì)變化小，調(diào)節(jié)太弱，不夠及時(shí)。為解決上述問題，希望在任意開度下的流量相對(duì)變化不變，產(chǎn)生了對(duì)數(shù)特性。 3）對(duì)數(shù)（又稱等百分比）特性表5－4 流量特性的相對(duì)開度和對(duì)應(yīng)流量（R＝30）
相對(duì)流量％ \ 相對(duì)開度％ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
直線流量特性 3.3 13.0 22.7 32.3 42.0 51.7 61.3 71.0 80.6 90.3 100
等百分比流量特性 3.3 4.67 6.58 9.26 13.0 18.3 25.6 36.2 50.8 71.2 100
快開流量特性 3.3 21.7 38.1 52.6 65.2 75.8 84.5 91.3 96.13 99.03 100
拋物線流量特性 3.3 7.3 12 18 26 35 45 57 70 84 100
對(duì)數(shù)特性是指單位行程變化引起相對(duì)流量變化與該點(diǎn)的相對(duì)流量成正比，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)是變化的，它隨相對(duì)流量的增加而增大。用數(shù)學(xué)式表達(dá)為：
經(jīng)過積分，同直線特性的推導(dǎo)過程一樣，將上式代入邊界條件，定常數(shù)項(xiàng)，zui后得： （5-4） 從上式看出，相對(duì)開度與相對(duì)流量成對(duì)數(shù)關(guān)系，故稱對(duì)數(shù)特性。在直角座標(biāo)中，得出一條對(duì)數(shù)曲線，見圖5－1之2。 為了和直線特性比較，同樣以開度10％、50％和80％三點(diǎn)為例，當(dāng)開度變化10％時(shí)，從表1－4中得出： 可見，它單位位移變化引起的流量變化與此點(diǎn)的原有流量成正比，而流量相對(duì)變化的百分比總是相等的，故又稱等百分比特性。 由于對(duì)數(shù)特性的放大系數(shù)K隨開度增加而增加，因此有利于系統(tǒng)調(diào)節(jié)。在小開度時(shí)，流量小，流量的變化也小，調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；在大開度時(shí)，流量大，流量的變化也大，調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。從圖5－1可知，對(duì)數(shù)特性始終在直線特性的下方，因此，在同一行程時(shí)流量比直線特性小。 6.2 調(diào)節(jié)閥的工作流量特性 在實(shí)際運(yùn)行中，調(diào)節(jié)閥前后壓差總是變化的，這時(shí)的流量特性稱為工作流量特性。 1）串聯(lián)管道的工作流量特性 由于閥開度的變化引起流量的變化。在流體力學(xué)中我們知道，阻力損失與流速的平方成正比，調(diào)節(jié)閥一旦動(dòng)作，流量一改變，系統(tǒng)阻力（如彎頭、手動(dòng)閥門、管理損失等）都相應(yīng)改變，因此，調(diào)節(jié)閥上壓降也相應(yīng)變化。其公式為： 進(jìn)一步推導(dǎo)，得出工作流量特性公式為： 從此可以看出，工作流量特性與壓降分配比S有關(guān)。閥上壓降越小，使調(diào)節(jié)閥全開流量相應(yīng)減小，曲線越向下移，使理想的直線特性畸變?yōu)榭扉_特性，理想的對(duì)數(shù)特性畸變?yōu)橹本€特性。如圖5－2所示。可見，S太小，對(duì)調(diào)節(jié)不利，一般不小于0.3。閥補(bǔ)償這種畸變后，S可達(dá)0.05～0.1。對(duì)此下面還會(huì)重點(diǎn)介紹。
（a）線性 （b）對(duì)數(shù)
圖5-2串聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作特性（以Qmin為參數(shù)對(duì)比值）
（a）線性 （b）對(duì)數(shù)
圖5-3并聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作特性（以Qmin為參數(shù)對(duì)比值）
2）并聯(lián)管道的工作流量特性 在可調(diào)比分析中已經(jīng)知道，調(diào)節(jié)閥的Qmin為旁通閥流量Q旁。因此，旁通閥流量越大，Qmin越大，Qmin上移，使整個(gè)曲線上移，畸變成圖5－3所示情況。其中X＝調(diào)節(jié)閥全開的zui大流量／總管zui大流量。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，一般X≥0.8，即旁通閥流量不應(yīng)超過總流量的20％。
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