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自力式微壓調(diào)節(jié)閥的流量特性

  • 發(fā)布日期:2014/11/8      瀏覽次數(shù):1166
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                               自力式微壓調(diào)節(jié)閥的流量特性

                            上海申弘閥門有限公司

        自力式微壓調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與相對(duì)位移(閥門的相對(duì)開(kāi)度)間的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō),改變自力式微壓調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的流通截面積,便可以控制流量。但實(shí)際上,由于多種因素的影響,如在節(jié)流面積變化的同時(shí),還發(fā)生閥前、閥后壓差的變化,而壓差的變化又將引起流量的變化。為了便于分析,先假定閥前、閥后的壓差不變,然后再引伸到真實(shí)情況進(jìn)行研究。前者稱為理想流量特性,后者稱為工作流量特性。
    理想流量特性又稱固有流量特性,它不同于閥的結(jié)構(gòu)特性。閥的結(jié)構(gòu)特性是指閥芯位移與流體通過(guò)的截面積之間的關(guān)系,不考慮壓差的影響,純粹由閥芯大小和幾何形狀所決定;而理想流量特性則是閥前、閥后壓差保持不變的特性。是一種不需要外加能源的執(zhí)行器產(chǎn)品??捎糜诠Q壓力PN01,PN10。差(微)壓均可分段調(diào)節(jié)。從50mm.W.C至0.1MPa。其用途十分廣泛,可用于工業(yè)燃燒爐系統(tǒng),控制兩種物料,如煤氣、空氣流量配比,以達(dá)理想燃燒。用于氫冷發(fā)電機(jī)組密封油系統(tǒng),控制密封油與氫氣間壓力差,以確??煽棵芊狻.?dāng)差壓閥的低壓端通大氣即為微壓閥(差壓閥負(fù)壓,端壓,力為零).
    產(chǎn)品介紹是一種不需要外加能源的執(zhí)行器產(chǎn)品??捎糜诠Q壓力PN01,PN10。差(微)壓均可分段調(diào)節(jié)。上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有:減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導(dǎo)式減壓閥,空氣減壓閥,氮?dú)鉁p壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥保溫閥、低溫閥球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過(guò)濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調(diào)節(jié)閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動(dòng)閥門、電動(dòng)閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。從50mm.W.C至0.1MPa。其用途十分廣泛,可用于工業(yè)燃燒爐系統(tǒng),控制兩種物料,如煤氣、空氣流量配比,以達(dá)理想燃燒。用于氫冷發(fā)電機(jī)組密封油系統(tǒng),控制密封油與氫氣間壓力差,以確??煽棵芊?。當(dāng)差壓閥的低壓端通大氣即為微壓閥(差壓閥負(fù)壓,端壓,力為零)。
    產(chǎn)品特點(diǎn)調(diào)節(jié)閥的流量特性,是在閥兩端壓差保持恒定的條件下,介質(zhì)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與它的開(kāi)度之間關(guān)系。常見(jiàn)調(diào)節(jié)閥的流量特性有線性、等百分比、拋物線三種。

    等百分比特性,其流量與開(kāi)度曲線呈對(duì)數(shù)曲線。這種特性在行程的每一點(diǎn)上,行程變化百分之多少和流量變化百分之多少是相等的。 特點(diǎn)是開(kāi)度小時(shí),流量變化小,開(kāi)度大時(shí),則流量變化大。相對(duì)于調(diào)節(jié)來(lái)說(shuō),就是在不同開(kāi)度上,具有相同的調(diào)節(jié)精度。

    線性特性的相對(duì)行程和相對(duì)流量成直線關(guān)系。單位行程的變化所引起的流量變化是不變的。流量大時(shí),流量相對(duì)值變化小,流量小時(shí),則流量相對(duì)值變化大。

    拋物線特性的流量按行程的二方成比例變化,大體具有線性和等百分比特性的中間特性。


    僅就調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能講,以等百分比特性為*,其調(diào)節(jié)穩(wěn)定,調(diào)節(jié)性能好。而拋物線特性又比線性特性的調(diào)節(jié)性能好。但是,被調(diào)節(jié)的工藝對(duì)象特性如果和調(diào)節(jié)閥的特性配合(疊加、抵消)后,可能有利或不利與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能,所以需要根據(jù)使用場(chǎng)合的要求不同,挑選調(diào)節(jié)閥的流量特性。   

    一般情況下, 調(diào)節(jié)液位時(shí)使用線性特性閥,調(diào)節(jié)流量使用等百分比多一些
     
    ·無(wú)需停止生產(chǎn)即可進(jìn)行設(shè)定值的調(diào)整;
    ·無(wú)填料,閥桿上、下活動(dòng)時(shí)不存在磨擦,上密封可靠;
    ·執(zhí)行機(jī)構(gòu)敏感元件極為靈敏,極微小的壓力變化會(huì)被感測(cè)出來(lái);
    ·閥體為四通形式,因而K、B型可通用一種閥體。
    調(diào)節(jié)閥是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一種常用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),它的作用就是按照調(diào)節(jié)器發(fā)出的控制信號(hào)的大小和方向,通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)改變閥門的開(kāi)度以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流體流量的功能,從而把生產(chǎn)過(guò)程中被調(diào)參數(shù)控制在工藝所要求的范圍內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的白動(dòng)化。調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要且*的組成部分,正確的選擇和使用調(diào)節(jié)閥,直接關(guān)系到整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量,直接影響生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。然而,自動(dòng)控制系統(tǒng)不能正常投人運(yùn)行的,有許多是由于調(diào)節(jié)閥的選型不當(dāng)造成的,因此,如何正確選擇合適的調(diào)節(jié)閥,必須引起我們每一位自動(dòng)化控制技術(shù)人員的高度重視。調(diào)節(jié)閥所反應(yīng)出來(lái)的問(wèn)題大多集中在調(diào)節(jié)閥的工作特性和結(jié)構(gòu)參數(shù)上,如流通能力、公稱通徑及流量特性等。在這些參數(shù)中,流通能力更重要,它的大小直接反映調(diào)節(jié)閥的容覺(jué),它是設(shè)計(jì)選型中的主要參數(shù)。因此,調(diào)節(jié)閥的選擇主要從以上幾個(gè)因素進(jìn)行考慮。本人根據(jù)工作中調(diào)節(jié)閥的選型經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單介紹一下調(diào)節(jié)閥的選型原則及注意事項(xiàng)。


    2 調(diào)節(jié)閥的工作原理
    在有流體流動(dòng)的管道中,調(diào)節(jié)閥是一節(jié)流件,假設(shè)流體是不可壓縮且充滿管道,根據(jù)伯努利方程式和流體的連續(xù)性定律可知:通過(guò)閥門的體積流量 Qv 與閥門的有效流通截面積 A 和通過(guò)閥門前后的壓降 ΔP(ΔP=P1-P2)的平方根成正比,與流體的密度 ρ 和閥門的阻力系數(shù) ζ 的平方根成反比,即:
     
    其中 n——為常數(shù),C——調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù),又叫流通能力。
    根據(jù)調(diào)節(jié)閥的流量方程式可得出如下結(jié)論:
    (l)在流體的密度 ρ 和閥門上的壓降 ΔP 一定的情況下,調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù) C 與流量 Qv,C 值的大小反映了閥能通過(guò)的流量的大小。
    (2)流量系數(shù) C 與流通面積 A 成正比,流通能力隨流通截面的增減而增減。
    (3)流量系數(shù) C 與閥門的阻力系數(shù) ζ 的平方根成反比,增大閥門的阻力系數(shù) ζ 就是閥門的流通能力減小,如果閥門的口徑相同,則不同結(jié)構(gòu)的閥門閥門的阻力系數(shù) ζ 就不相同,流通系數(shù) C 也就不同。
    3 調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇
    調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)形式的選擇,應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中工藝條件(溫度、壓力、流量等)、工藝介質(zhì)的性質(zhì)(如粘度、腐蝕性、有無(wú)毒害等)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求(調(diào)節(jié)范圍、泄漏量、噪音)以及防止調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象等因素綜合加以考慮。平常在我們實(shí)際使用中,應(yīng)用多的是普通單座調(diào)節(jié)閥、雙座調(diào)節(jié)閥、套筒調(diào)節(jié)閥、蝶閥等。一般來(lái)講,在流量小、壓差小、要求泄漏量小的場(chǎng)合,選擇單座調(diào)節(jié)閥即可滿足生產(chǎn)需要,而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠;在流量大、壓差大、泄漏量要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合,應(yīng)優(yōu)先考慮雙座調(diào)節(jié)閥;套筒調(diào)節(jié)閥適宜用在介質(zhì)壓差大、振動(dòng)大的場(chǎng)合;蝶閥適宜用于低壓狀態(tài)的空氣或其它氣體的壓力、流調(diào)節(jié)。
    4 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇
    控制閥的流量特性是指流體流過(guò)閥門的相對(duì)流量和閥門的相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系,即:
    Q/Q100=f(L/L100)
    式中,Q/Q100——閥門在某一開(kāi)度下的流量與全開(kāi)時(shí)流量的比;L/L100——閥門在某一開(kāi)度下的行程與全開(kāi)時(shí)行程的比。
    調(diào)節(jié)閥的流量特性一般常用的有如下四種:
    (l)等百分比特性
    等百分比特性也稱為對(duì)數(shù)特性,是指閥門的開(kāi)度增加同樣的值時(shí),通過(guò)的調(diào)節(jié)閥的流按照等百分比增加。調(diào)節(jié)閥在同樣開(kāi)度變化值下,流量小時(shí)流量的變化也小,調(diào)節(jié)作用緩和平穩(wěn);流量大時(shí).流量的變化也大,調(diào)節(jié)作用靈敏而有效。等百分比特性的閥門在全行程閥門內(nèi)的控制精度時(shí)不變的。
    (2)直線特性
    直線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量和相對(duì)開(kāi)度的比值為常數(shù)。調(diào)節(jié)閥在同樣開(kāi)度變化值下,流量小時(shí)流量的變化值相對(duì)較大,凋節(jié)作用較強(qiáng),容易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩;流量大時(shí),流量的變化值相對(duì)較小,調(diào)節(jié)作用不夠靈敏。
    (3)拋物線特性
    拋物線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度的二次方根成正比。拋物線特性介于直線特性和等百分比特性之間,改善了直線特性在小開(kāi)度時(shí)調(diào)節(jié)性能差的缺點(diǎn)。
    (4)快開(kāi)特性
    快開(kāi)特性是指調(diào)節(jié)閥在開(kāi)度很小時(shí)流量就已經(jīng)較大,隨著開(kāi)度增加,流量很快達(dá)到大值。
    從調(diào)節(jié)閥的流量特性可以看出,調(diào)節(jié)閥的流量特性對(duì)選用調(diào)節(jié)閥有非常重要的意義,直接影響到自動(dòng)控制系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性,因此必須正確合理選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性。在工程應(yīng)用中,我們選用多的是等百分比特性,對(duì)于壓差變化小、可調(diào)范圍小、開(kāi)度變化小的場(chǎng)合,也可以選用直線特性的調(diào)節(jié)閥,V 型球閥一般選用拋物線特性。


    5 調(diào)節(jié)閥口徑的選定
    計(jì)算選定調(diào)節(jié)閥口徑的方法在工程中常用 C 值法,即流通能力法。首先根據(jù)工藝條件和調(diào)節(jié)要求選定閥門的結(jié)構(gòu)型式和流量特性,并且確定流量系數(shù) C 的計(jì)算方法和計(jì)算公式,然后把各項(xiàng)數(shù)值帶人計(jì)算公式計(jì)算出大流量下調(diào)節(jié)閥流量系數(shù) Cmax 值,然后在標(biāo)準(zhǔn)閥門額定 Cv 值表中選擇與 1.2Cmax 相近的 Cv 值,其對(duì)應(yīng)的閥徑即為所選擇調(diào)節(jié)閥的閥徑,后進(jìn)行噪聲和開(kāi)度驗(yàn)算,在大流下一般調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度不超過(guò) 85%,小流量下開(kāi)度不小于 20%,若驗(yàn)算結(jié)果滿意,閥門口徑就選定了,若驗(yàn)算結(jié)果不滿意,則應(yīng)從新選擇額定 Cv 值,再進(jìn)行驗(yàn)算,直到得到滿意的結(jié)果。
    6 調(diào)節(jié)閥材質(zhì)的選擇
    調(diào)節(jié)閥材質(zhì)的選擇主要是指兩個(gè)方面:一是閥體、閥蓋材質(zhì)的選擇,二是閥內(nèi)組件(閥桿、閥芯、閥座)材質(zhì)的選擇。閥體、閥蓋相當(dāng)于壓力容器,因此要求其必須能承受介質(zhì)的溫度、壓力和腐蝕,而閥內(nèi)組件主要起節(jié)流作用,對(duì)它的基本耍求是耐腐蝕、耐沖刷,這是調(diào)節(jié)閥材質(zhì)選擇的出發(fā)點(diǎn)。選擇調(diào)節(jié)閥的材質(zhì)必須把握兩個(gè)大的原則:一是要保證安全可靠,也就是根據(jù)工藝特性,選擇諸如耐高溫、耐低溫、耐高壓、耐汽蝕以及耐腐蝕的材質(zhì);二是在滿足使用要求的前提下,還要考慮其性能、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性。

    理想流量特性主要有直線、等百分比(對(duì)數(shù))、拋物線及快開(kāi)等四種。
    (1)直線流量特性
    (2)等百分比(對(duì)數(shù))流量特性
    (3)拋物線特性
    (4)快開(kāi)特性
    除上述流量特性外,還有一種雙曲線流量特性,這種特性較為少用。
    各種閥門都有自己特定的流量特性。如圖4-25所示,隔膜閥的流量特性接近于快開(kāi)特性,所以它的工作段應(yīng)在位移的60%以下。蝶閥的流量特性接近于等百分比特性。選擇閥門時(shí)應(yīng)該注意各種閥門的流量特性。對(duì)隔膜閥和蝶閥,由于它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),不可能用改變閥芯的曲面形狀來(lái)改變其特性,因此,要改善其流量特性,只能通過(guò)改變閥門定位器反饋凸輪的外形來(lái)實(shí)現(xiàn)。與本文相關(guān)的論文有:五陽(yáng)煤礦應(yīng)用閥門案例