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自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 |
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| 詳細(xì)介紹 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 自力式調(diào)節(jié)閥主要應(yīng)用在被控參數(shù)一旦調(diào)定后，不經(jīng)常改變(調(diào)整)的場(chǎng)合，而被控參數(shù)經(jīng)常改變(調(diào)整)的場(chǎng)合，應(yīng)使用氣動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；自力式調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)用在非腐蝕性工 藝條件下；被控參數(shù)不應(yīng)超過(guò)或接近所選擇的調(diào)整范圍的極限值，應(yīng)留有一定裕量；自力式溫度調(diào)節(jié)閥一般用于溫度變化比較緩慢的場(chǎng)合，不適用于溫度急劇變化的場(chǎng)合；當(dāng)介質(zhì)溫度超過(guò)140℃時(shí)，在控制管線安裝隔離罐，當(dāng)介質(zhì)溫度超過(guò)200℃時(shí)，除在控制管線安裝隔離罐，還應(yīng)在控制閥與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間加裝散熱片(不 同制造商的產(chǎn)品，此溫度值會(huì)有所不同)；隔離罐應(yīng)高于調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)而低于閥前后接管；對(duì)于非潔凈流體，在閥前應(yīng)安裝過(guò)濾器，一般情況下，應(yīng)將閥門(mén)倒立 安裝，即控制閥在上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在下，此種安裝方式可使其重心在下，有利于閥門(mén)的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)介質(zhì)溫度低于80℃時(shí)，閥門(mén)可以正立安裝，當(dāng)介質(zhì)溫度高于 80℃時(shí)，則閥門(mén)必須倒立安裝。
1 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析介紹 自力式調(diào)節(jié)閥可分為自力式壓力調(diào)節(jié)閥、自力式溫度調(diào)節(jié)閥及自力式流量調(diào)節(jié)閥3種。其中自力式壓力調(diào)節(jié)閥應(yīng)用最為廣泛。無(wú)需外加能源，利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置，改變兩端的壓差和流量，使閥前（或閥后）壓力穩(wěn)定。具有動(dòng)作靈敏，密封性好，壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)力小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。本系列產(chǎn)品有單座（ZZYP）、套筒（ZZYM）、雙（ZZYN）、三種結(jié)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式二種；作用型式有減壓用閥后壓力調(diào)節(jié)（B型）和泄壓用閥前壓力調(diào)節(jié)（K型）。產(chǎn)品公稱(chēng)壓力等級(jí)有PN16、40、64；閥體口徑范圍DN20～300；泄漏量等級(jí)有II級(jí)、IV級(jí)和VI級(jí)三檔；流量特性為快開(kāi)；壓力分段調(diào)節(jié)從15～2500Kpa?？砂葱枰M合滿足用戶(hù)工況要求。
1.1 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 根據(jù)作用形式的不同，自力式壓力調(diào)節(jié)閥又可分為直接作用式和指揮器操作式2種。指揮器操作式自力式壓力調(diào)節(jié)閥控制精度高，可比一般的直接作用式壓力調(diào)節(jié)閥 高一倍左右，壓力調(diào)節(jié)范圍廣，尤其是在微壓方面，故適合在控制精度要求比較高或壓力調(diào)節(jié)設(shè)定值比較小的場(chǎng)合應(yīng)用。氮封裝置就是其典型應(yīng)用之一。 根據(jù)被調(diào)壓力取壓點(diǎn)的不同，又分為閥前壓力調(diào)節(jié)型(K 型，用于背壓調(diào)節(jié))和閥后壓力調(diào)節(jié)型(B型，用于減壓調(diào)節(jié))2種。閥前壓力調(diào)節(jié)型自力式壓力調(diào)節(jié)閥，其初始位置的閥芯在關(guān)閉位置，當(dāng)閥前壓力逐漸升高，閥 門(mén)逐漸打開(kāi)，直至閥前壓力穩(wěn)定在要求的給定值；閥后壓力調(diào)節(jié)型自力式壓力調(diào)節(jié)閥，其初始位置的閥芯在開(kāi)啟位置，當(dāng)閥后壓力逐漸升高，閥門(mén)逐漸關(guān)閉，直至閥 后壓力穩(wěn)定在要求的給定值。 此外，還有一種自力式差壓(微壓)調(diào)節(jié)閥，也分為差壓上升閥開(kāi)啟(K型)和差壓上升閥關(guān)閉(B型)2種形式。將自力式差壓調(diào)節(jié)閥的低壓端通大氣，即變?yōu)樽粤κ轿赫{(diào)節(jié)閥。
1.2 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析自力式溫度調(diào)節(jié)閥 自力式溫度調(diào)節(jié)閥是基于液體受熱體積膨脹的原理工作的。當(dāng)溫度升高時(shí)，溫包內(nèi)工作液體積急劇增大，使密封容室的壓力增高，壓迫波紋管向上移動(dòng)，推動(dòng)彈簧向 上位移，從而使推桿、閥芯也向上運(yùn)動(dòng)，關(guān)小閥門(mén)，使被調(diào)介質(zhì)溫度向設(shè)定值方向靠攏，閥芯便停留在新的位置上，即閥芯的位移正比于被測(cè)溫度的變化量，形成一 定的比例調(diào)節(jié)特性。 自力式溫度調(diào)節(jié)閥可分為溫度升高閥開(kāi)啟(K型，用于冷卻調(diào)節(jié))和溫度升高閥關(guān)閉(B型，用于加熱調(diào)節(jié))2種形式。
1.3 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析自力式流量調(diào)節(jié)閥 自力式流量調(diào)節(jié)閥(亦稱(chēng)流量限制器，或稱(chēng)恒流量調(diào)節(jié)閥)是具有恒流量功能的調(diào)節(jié)閥，它是將自力式的壓差控制裝置和流量調(diào)節(jié)裝置組合而成的閥門(mén)，其工作原 理：用壓差控制裝置控制并穩(wěn)定流量調(diào)節(jié)裝置前后的壓差，從而使閥門(mén)前后的壓差大于恒流啟動(dòng)值之后，通過(guò)的流量不再隨閥門(mén)前后的壓差而變化，在壓差控制的范 圍內(nèi)，通過(guò)閥門(mén)某一開(kāi)度的流量能夠自動(dòng)保持恒定，流量的變化只需調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度即可實(shí)現(xiàn)，與閥門(mén)前后的壓差無(wú)關(guān)。 自力式流量調(diào)節(jié)閥在城市集中供暖或中央空調(diào)的循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。 此外，自力式調(diào)節(jié)閥的閥體有單座、雙座及套筒3種形式；閥蓋有標(biāo)準(zhǔn)型、加長(zhǎng)型和散熱型(適合溫度350~550℃工況)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)有膜片式(普通膜片、增強(qiáng)膜片和金屬膜片)和活塞式2種。自力式調(diào)節(jié)閥一般采用快開(kāi)流量特性。
自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析產(chǎn)品型號(hào)
注： 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析主要技術(shù)參數(shù)
注：壓力分段范圍可根據(jù)用戶(hù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 主要性能指標(biāo)注
外形尺寸及重量
2 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析的選擇 自力式調(diào)節(jié)閥在自控系統(tǒng)中，既是可調(diào)的節(jié)流元件，又是承受一定溫度、壓力的容器。所以在選擇時(shí)，既要考慮其適用性，又要保證安全可靠。
2.1自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 選擇的一般原則 具體選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)被調(diào)介質(zhì)的種類(lèi)、性質(zhì)、溫度、壓力及工藝要求的其他條件，遵循以下的選擇原則：閥的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)能滿足介質(zhì)溫度、壓力、流動(dòng)性、腐蝕性、 控制范圍以及嚴(yán)密性要求；閥的材料應(yīng)能滿足介質(zhì)溫度、壓力、腐蝕性要求；閥的額定流量系數(shù)及口徑應(yīng)能滿足工藝的流量要求；閥的允許壓差應(yīng)能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際壓 差的要求；閥的實(shí)際使用條件應(yīng)與計(jì)算選擇時(shí)考慮的相一致。
2.2 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析材料及使用溫度的選擇 選擇材料時(shí)，主要考慮材料的強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕及高溫、低溫的特性，首先應(yīng)滿足自力式調(diào)節(jié)閥的安全可靠，其次是使用的性能、壽命和經(jīng)濟(jì)性。在滿足使用要求 的前提下，應(yīng)盡量選擇便宜、易得的材料。一般情況下，閥體和閥蓋可選擇多種材料制造(如：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、鑄鋼及鑄不銹鋼)。而閥內(nèi)組件一般用不銹鋼材 料制造。
2.3 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析公稱(chēng)壓力及壓差的選擇 根據(jù)工藝介質(zhì)的最大工作壓力來(lái)選擇調(diào)節(jié)閥的公稱(chēng)壓力時(shí)，必須對(duì)照工藝溫度條件綜合選擇，因?yàn)楣Q(chēng)壓力是在一定基準(zhǔn)溫度下依據(jù)強(qiáng)度條件定出。一旦工作溫度超過(guò)了基準(zhǔn)溫度，其允許的最大工作壓力必定低于公稱(chēng)壓力，這一點(diǎn)應(yīng)該引起足夠的重視。 除了注意選定調(diào)節(jié)閥公稱(chēng)壓力外，在選用時(shí)，還應(yīng)從推力角度出發(fā)，考慮調(diào)節(jié)閥能否正常工作的問(wèn)題。用特征數(shù)值表達(dá)就是允許壓差是否大于最大工作壓差。因此，在選用時(shí)，要使最大工作壓差小于閥的允許壓差。
2.4 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析流量系數(shù)計(jì)算 流量系數(shù)Kv(或稱(chēng)流通能力)，是調(diào)節(jié)閥的重要參數(shù)。它反映流體通過(guò)調(diào)節(jié)閥的能力，亦即反映調(diào)節(jié)閥的容量。根據(jù)計(jì)算出的流量系數(shù)Kv值的大小，選擇閥的額 定流量系數(shù)Kvs，就可以確定調(diào)節(jié)閥的公稱(chēng)通徑。如果選擇的額定流量系數(shù)過(guò)大，就會(huì)使調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開(kāi)度的情況下，影響控制質(zhì)量，引起振蕩和噪音，縮 短閥的使用壽命。相反，如果選擇的額定流量系數(shù)過(guò)小，則會(huì)使調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度過(guò)大，閥門(mén)超負(fù)荷運(yùn)行，不能滿足流量要求，容易出現(xiàn)事故，造成不必要的浪費(fèi)。為了 合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸，必須正確計(jì)算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)Kv值。 調(diào)節(jié)閥的額定流量系數(shù)Kvs定義：在規(guī)定條件下，即閥的兩端壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3時(shí)，額定行程時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量是以立方米每小時(shí)或噸每小時(shí)計(jì)的流量數(shù)。 2.4.1 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析液體的Kv值計(jì)算 1)非阻塞流可以看出，在阻塞流情況下，Kv值的計(jì)算公式有變化，壓差一項(xiàng)用FL2(P – FFpv)代替實(shí)際壓差P1- P2。這樣，比用實(shí)際壓差計(jì)算出的Kv值要大，即由于阻塞流的作用，使閥的流通能力不能充分發(fā)揮，必須按更大的Kv值來(lái)選擇閥的口徑，才能滿足流量的要 求。 2.4.2 低雷諾數(shù)Re修正(高黏度液體Kv值計(jì)算) 液體黏度過(guò)高時(shí)，由于雷諾數(shù)下降，改變了流體的流動(dòng)狀態(tài)。在Re<2300時(shí)，流體處于層流低速流動(dòng)，這樣按原公式計(jì)算出的Kv值就會(huì)導(dǎo)致較大的誤差，實(shí)際流通能力達(dá)不到計(jì)算值，必須進(jìn)行修正。當(dāng)液體為高黏度時(shí)，調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Kv 的計(jì)算公式為 2.4.3 氣體的Kv值計(jì)算 氣體與液體不同，它具有可壓縮性。氣體流過(guò)調(diào)節(jié)閥后，密度變小，不能再用液體公式來(lái)計(jì)算。關(guān)于氣體的Kv值計(jì)算方法，目前有閥前密度法、閥后密度法、平均 密度法、壓縮系數(shù)法等多種方法。因?yàn)槠骄芏确ǖ挠?jì)算結(jié)果比較接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，故應(yīng)用最多。這里推薦采用平均密度法來(lái)計(jì)算氣體的Kv值。 2.4.5 兩相流的Kv值計(jì)算 當(dāng)介質(zhì)為氣液兩相流時(shí)，一般采用分別計(jì)算液體的Kv液和氣體的Kv氣值，然后相加求取調(diào)節(jié)閥總Kv值。 Kv=Kv液+Kv氣 這種方法是基于兩種介質(zhì)相互獨(dú)立，互不影響的觀點(diǎn)。但實(shí)際上，隨著液相和氣相組成成分的變化，流體的狀態(tài)趨向也不同，因此，計(jì)算出的Kv值誤差較大。
2.5 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析的口徑選擇 2.5.1 一般的選擇步驟 根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷確定最大流量和最小流量qvmax、qvmin；根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)、壓力分配和管路損失，確定最大壓差和最小壓差Δpvmax 、Δpvmin；按流量系數(shù)計(jì)算公式，求得最大流量和最小流量時(shí)的流量系數(shù)Kvmax、Kvmin；根據(jù)求出的Kvmax，在產(chǎn)品樣本中選取大于 Kvmax，并近Kvmax的Kvs值；由計(jì)算出的Kvmax，Kvmin驗(yàn)算閥的開(kāi)度(一般要求閥開(kāi)度在10%~80%之間)；根據(jù)Kvmax、 Kvmin計(jì)算可調(diào)比R(一般要求R=Kvmax/KVmin≤30∶1)；各項(xiàng)計(jì)算驗(yàn)證合格后，根據(jù)Kvs值，確定調(diào)節(jié)閥的口徑。
2.5.2 自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析常用的選擇步驟 按照qvmax及Δpvmin 計(jì)算出Kvmax；將Kvmax乘以(1.3~1.5)，求得Kvmax(根據(jù)具體情況定)；按K vmax選擇Kvs (查產(chǎn)品樣本)，應(yīng)選擇最靠近Kvmax且大于Kvmax的Kvs值，保證Kvmax/Kvs≤0.75，按Kvs值，確定調(diào)節(jié)閥的口徑。 但是應(yīng)保證液體流速在2.5m/s以下，氣體流速在80~100m/s以下，否則易產(chǎn)生噪音。 2.5.3 自力式流量調(diào)節(jié)閥的選擇 當(dāng)介質(zhì)為液體時(shí)，自力式流量調(diào)節(jié)閥的口徑選擇將有所不同。實(shí)際上有效壓力(指調(diào)節(jié)閥節(jié)流閥板前后的壓差)下的最大流量已經(jīng)限制了自力式流量調(diào)節(jié)閥的流量值，所以在選擇閥流量時(shí)，不能按照Kv值選擇，只能按照工藝條件qvmax的大小選擇流量。 根據(jù)qvmax值的大小和系統(tǒng)壓差來(lái)選取合適的流量，然后確定Kvs值和閥的口徑。選擇時(shí)應(yīng)注意閥前后壓差應(yīng)大于有效壓力，還應(yīng)注意閥的開(kāi)度。自力式流量調(diào)節(jié)閥一般多用于液體介質(zhì)的流量控制。當(dāng)介質(zhì)為氣體時(shí)，應(yīng)保持氣體的壓力比較穩(wěn)定。在計(jì)算時(shí)，應(yīng)按Kv值選取閥的口徑。
自力式調(diào)節(jié)閥計(jì)算選型分析 對(duì)自力式調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了介紹，并著重闡述了流量系數(shù)的計(jì)算方法，自力式調(diào)節(jié)閥的選擇方法及選擇時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。自力式調(diào)節(jié)閥是一種無(wú)需外來(lái)能源，依靠被調(diào)介質(zhì)自身的壓力、溫度、流量變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的節(jié)能儀表。具有測(cè)量、執(zhí)行、控制的綜合功能。尤其適合于在無(wú)電源無(wú)氣源的場(chǎng)合工作。廣泛應(yīng)用于城市供熱、供暖系統(tǒng)及石油、化工、冶金、電力、輕工等工業(yè)部門(mén)的自控系統(tǒng)。 目前，由于各種因素的影響(包括工藝條件不準(zhǔn)確，計(jì)算公式及計(jì)算方法上的差異及實(shí)際工藝條件與計(jì)算時(shí)考慮的工藝條件不一致)，加上不可預(yù)見(jiàn)的因素，往往理 論上計(jì)算出的數(shù)據(jù)，選擇的產(chǎn)品不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要。選擇的調(diào)節(jié)閥口徑過(guò)大或過(guò)小。選擇的材料及公稱(chēng)壓力不合適，同樣會(huì)造成事故和不必要的浪費(fèi)。本文將就自力式調(diào)節(jié)閥通用的選擇原則、選擇方法、流量系數(shù)計(jì)算及選擇注意事項(xiàng)等進(jìn)行闡述。 |
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