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   瑞庾阀门 >> 新闻资讯 >> 瑞庾分享怎样根据工艺操作参数来选择合理的调节阀尺寸?

  在前面的文章中,我们了解了怎样根据工艺对象的特点来选择流量特性?知道调节阀的理想流量特性,在生产中常用的是直线、等百分比、快开三种,抛物线流量特性介于直线与等百分比之间,一般可用等百分比来代替,而快开特性主要用于二位式调节及程序控制中,因此,调节阀的特性选择是指如何选择直线和等百分比流量特性。本文接着来学习怎样根据工艺操作参数来选择合理的调节阀尺寸?

    选定了调节阀的类型和特性之后,就可进一步决定它的尺寸。流通能力是确定调节阀口径的重要依据,从工艺提供数据到算出流通能力,直到阀的口径确定,需经以下几个步骤:

  1、计算流量的确定

  根据现有的生产能力、设备负荷及介质状况来计算最大流量Qmax和最小流量Qmin。

  在计算C值时应按最大流量来考虑,最大流量考虑过多的余量时,使调节阀口径偏大;这不但造成经济上的浪费,而且更不利的是使调节阀经常工作在小开度,可调比减小,调节性能变坏,严重时甚至引起振荡,因而大大降低了阀的使用寿命。

  在选择最大流量时,应根据对象负荷的变化及工艺设备的生产能力来合理确定。对于调节质量要求高的场合,更应以现有的工艺条件来选择最大流量,但也要注意不能片面强调调节质量,以致当负荷变化以及当现有生产设备经过技改或扩建,当生产能力稍有提高,调节阀就不能适应,即需更换。也就是说,应当兼顾当前与今后在一定的范围内扩大生产能力这两方面的因素,然后合理地确定最大计算流量。

  2、计算压差的决定

  根据已选择调节阀的流量特性及系统特点选择S值,然后决定计算压差。

  要使调节阀能起到调节作用,就必须在阀前后有一定的压差,阀上的压差占整个系统压差的比值越大,则调节流量特性的畸变就越小,调节性能就能得到保证,但是阀前后压差越大,即阀上的压力损失越大,所消耗的动力越多。因此必须兼顾调节性能和动力消耗,合理地计算压差。系统总压差是指系统中包括调节阀在内的与流量有关的动能损失,如弯头、管件、节流装置、工艺装置、手动阀门等局部阻力上的压力损失。

  (1)选择调节阀的计算压差主要是根据工艺管路、设备等组成系统的总压降大小及变化情况来选择,其步如下:

  1)选择系统的两个恒压点,把离调节阀前后最近且压力基本稳定的两个设备作为系统的计算范围。

  2)计算系统内各项局部阻力(除调节阀外)所引起的压力损失的总和ΣΔpF,按最大流量分别进行计算,并求出它们的总和。

  3)选取S值。S值应为调节阀全开时阀上压差ΔpV和系统中压力损失总和(在最大流量时)之比,即

  S=ΔpV/(ΔpV +ΣΔpF)

   S值一般不小于0.3,通常选S=0.3~0.5。对于高压系统,考虑到节约动力消耗,允许降低到S=0.15。对于气体介质,由于阻力损失较小,调节阀上压差所占的分量较大,一般S 值都大于0.5。但在低压及真空系统中,由于允许压力损失较小,所以仍在0.3~0.5 之间为宜。

  4)求取调节阀压差ΔpV,按求出的ΣΔpF及选定的S 值。由下式求出ΔpV即

  ΔpV=SΣpF/(1-S)

  考虑到系统设备中静压经常波动影响阀上压差的变化,使S值进一步下降,如锅炉给水调节系统,锅炉压力波动就会影响调节阀上的压差变化。此时计算压差还应增加系统设备中静压p 的5%~10%,即

  ΔpV=SΣpF/1-S)+0.05~0.1)p

  这里必须注意,在确定计算压差时,要尽量避免汽蚀和噪声。

  (2)减小和防止汽蚀,可以从以下几个方面考虑:

  1)压差避免空化汽蚀的最根本方法,是使调节阀的使用压差Δp 低于不产生汽蚀的最大压差ΔpC。但要做到这一点比较困难。一般来说,当阀上压差Δp <1.5 MPa 时,即使产生汽蚀,但对材质的损坏并不严重,不需要采取什么措施。如果Δp 较高,就要设法解决汽蚀问题。如:①增长节流通道(把阀心加长、阀座加厚)。②在阀座密封面上部增设阻力。③减小压力恢复程度。④削弱汽蚀。⑤也可在阀前、后加装限流孔板吸收一部分压降。

  2)材料一般来说材料越强抗汽蚀能力越强,由于气蚀往往发生在金属表面,可在阀心、阀座、阀杆等处喷涂或堆焊一层硬质金属,这种方法叫表面硬化处理。采用的材料目前有司太莱合金(一种钴铬钨合金。有Stelite No12、No6)、6YC1 合金(一种钴铬钨合金)、硬质工具钢、碳化钨等,其中以Stelite No12应用最为广泛。经表面硬化处理后,以奥氏体不锈钢( SUS304、1Cr18Ni9Ti)为例,可提高耐汽蚀10 倍以上。在汽蚀严重的场合,也可采用整体硬质合金的调节阀。

  3)采用高压差防空化调节阀主要有多级套筒式、多级阀心式、多级叠板式,均根据多级降压原理制成,用于压差接近于、高于10MPa的场合。

  (3)如何减小、防止噪声一般来说调节阀的噪声,来源于三个方向:

  1)振动噪声这一类噪声由共振引起,有的表现为振动强烈噪声不大,有的振动弱噪声非常大,有的振动和噪声都很大。显然,消除共振,噪声自然就随之消失。

  2)液体动力学噪声对调节阀来讲,空化是主要的液体动力学噪声源。空化气泡破损产生高速冲击,使其局部产生强烈喘流,形成空化噪声。这种噪声发出咯咯声,与流体中含有沙石发出的声音相似,应从防止或减小闪蒸、空化上采取措施。

  3)气体动力学噪声当压缩流体通过调节阀的速度大于或等于声速时,便会产生强烈的噪声。速度越大,噪声将明显增大。避免气体动力学噪声的根本办法是限制调节阀节流速度,使之低于声速。

  3、流通能力的计算

  选择合适的计算公式或图表,根据已确定的计算流量和计算压差,求取最大和最小流量时的Cmax和Cmin值。

  4、流通能力C值的选用

  根据已求得的Cmax,在所选用的产品型号标准系列中,选取大于Cmax值并与其最接近的那一级的C值。

  5、调节阀开度验算

  一般要求最大计算流量时的开度在90%左右,最小计算流量时的开度不小于10%。

  根据流量和压差计算得到的Cmax值,并按照制造厂提供的各类调节阀的标准系列选定调节阀的口径。因选定的调节阀的C 值大于Cmax值,所以需要验算调节阀工作时的开度。

  一般最大流量时调节阀的开度应在90%左右,若最大开度过小,说明调节阀选得过大,它经常在小开度下工作,造成调节性能下降和经济上的浪费。最小开度,希望不小于10%,否则,阀心、阀座受流体冲蚀严重,特性变坏,甚至失灵。

  流量特性不同,阀的相对开度和相对流量的对应关系也不同,理想特性和工作特性又有差别,因此验算开应根据阀的特性进行。 调节阀流量特性的数学表达式为:

   Q/Qmax=f(l/L)

  式中Q/Qmax——相对流量调节阀某一开度下的流量与全开流量之比;
l/L——相对位移调节阀某一开度阀心位移与全开位移之比。

  6、调节阀可调比的验算:

  一般要求实际可调比不小于10。调节阀的可调比就是调节阀所控制的最大流量与最小流量之比,也称为可调范围,若以R 来表示,则

  R=Qmax/Qmin

  要注意最小流量和泄漏量是不同的。最小流量是指可调流量的下限值,它一般为最大流量的2%~4%;而泄漏量是阀全关时泄漏的量,它仅为最大流量的0.01%~0.1%。

  也就是说理想可调比等于最大流通能力与最小流通能力之比,它反映了调节阀调节能力的大小,是以结构设计决定的。

  调节阀在实际工作中总是与管路系统相串联或与旁路阀并联,随管路系统的阻力变化或旁路阀开启程度的不同,调节阀的可调比也发生相应变化,此时的可调比称为实际可调比。

  由于在选择调节阀口径时,已使阀的C 值大于计算的Cmax值,特别是在使用时对最大开度和最小开度的限制,都会使可调比下降,一般R 值只有10 右。此外,还受到工作流量特性畸变的影响,使可调比下降。

  当选用的调节阀不能同时满足工艺上最大流量与最小流量的调节要求时,除增加系统压力外,可采用两个调节阀进行分程控制来满足可调比的要求。

  7、阀座直径和公称直径的决定,验证合适后,根据C值决定。

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[来源:来自网络] [作者:瑞庾自力式调节阀] [日期:2015-04-16] [点击:]