儀表調(diào)節(jié)閥口徑的計(jì)算與選擇

更新時(shí)間：2023-12-28

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計(jì)算調(diào)節(jié)閥口徑需要確定計(jì)算流量、確定計(jì)算差壓、計(jì)算流通能力、選擇流通能力、驗(yàn)算和確定調(diào)節(jié)閥口徑這六步驟，今天給大家分享調(diào)節(jié)閥口徑選擇的相關(guān)知識(shí)。

流通能力是選擇調(diào)節(jié)閥口徑的主要依據(jù)。為了能正確計(jì)算流通能力，首先必須合理確定調(diào)節(jié)閥的流量和壓差的數(shù)值。通常把代入流通能力計(jì)算公式的流量和壓差稱為計(jì)算流量和計(jì)算壓差。

計(jì)算流量是指通過調(diào)節(jié)閥的最大流量。流量值應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力、對(duì)象負(fù)荷的變化、操作條件變化以及系統(tǒng)的控制品質(zhì)等因素綜合考慮、合理確定。但有兩種傾向應(yīng)避免：一是過多考慮余量，使閥門口徑選得過大，這不但造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，而且將使閥門經(jīng)常處于小開度工作，從而使可控比減小，控制性能變壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹫袷?，從而大大降低了調(diào)節(jié)閥的壽命；二是只考慮眼前生產(chǎn)，片面強(qiáng)調(diào)控制質(zhì)量，以致當(dāng)生產(chǎn)力略有提高時(shí)，控制閥就不能適應(yīng)，被迫更換。

計(jì)算流量也可以參考泵和壓縮機(jī)等流體輸送機(jī)械的能力來確定。有時(shí)，綜合多種方法來確定。

計(jì)算壓差是指調(diào)節(jié)閥閥全開，流量最大時(shí)調(diào)節(jié)閥上的壓差。確定計(jì)算壓差時(shí)必須兼顧控制性能和動(dòng)力消耗兩方面。閥上的壓差占整個(gè)系統(tǒng)壓差的比值越大，調(diào)節(jié)閥流量特性的畸變?cè)叫?，控制性能就越能得到保證。但閥前后壓差越大，所消耗的動(dòng)力越多。

計(jì)算壓差主要是根據(jù)工藝管路、設(shè)備等組成的系統(tǒng)壓差大小及變化情況來選擇，其步驟如下：

①把調(diào)節(jié)閥前后距離最近的、壓力基本穩(wěn)定的兩個(gè)設(shè)備作為系統(tǒng)的計(jì)算范圍。

②在最大流量條件下，分別計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)各項(xiàng)局部阻力(調(diào)節(jié)閥除外)所引起的壓力損失△PF，再求出它們的總和Σ△PF。

③選擇S值。S值應(yīng)為調(diào)節(jié)閥全開時(shí)控制閥上壓差△PV和系統(tǒng)總的壓力損失之比，即S=△PV÷(△PV+Σ△PF)，常選S=0.3-0.5。但某些系統(tǒng)，即使S值小于0.3時(shí)仍能滿足控制性能的要求。對(duì)于高壓系統(tǒng)，為了降低動(dòng)力消耗，也可降低到S=0.15。對(duì)于氣體介質(zhì)，因?yàn)樽枇p失較小，調(diào)節(jié)閥上的壓差所占的分量較大，所以一般S值都大于0.5。但在低壓及真空系統(tǒng)中，由于允許壓力損失較小，所以S仍以0.3-0.5為宜。

④按已求出的Σ△PF及選定的S值，利用公式S=△PV÷(△PV+Σ△PF)可求取調(diào)節(jié)閥計(jì)算壓差△PV=SΣ△PF÷(1-S)。

考慮到系統(tǒng)設(shè)備中靜壓經(jīng)常波動(dòng)，會(huì)影響閥門上壓差的變化，使S值進(jìn)一步下降。如鍋爐給水控制系統(tǒng)中，計(jì)算壓差應(yīng)增加系統(tǒng)設(shè)備靜壓(設(shè)鍋爐額定靜壓為P)的5%-10%，即△PV=SΣ△PF÷(1-S)+0.0521P。

調(diào)節(jié)閥上的壓差增加固然對(duì)控制有利，但是過大的壓差有可能使調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。在確定計(jì)算壓差時(shí)還應(yīng)考慮不產(chǎn)生汽蝕。

計(jì)算流量、計(jì)算壓差確定之后，應(yīng)作調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度和可控比的驗(yàn)算。

①調(diào)節(jié)閥開度的驗(yàn)算

一般最大流量下調(diào)節(jié)閥的開度應(yīng)在90%左右，最小流量下調(diào)節(jié)閥的開度不小于10%。開度驗(yàn)算時(shí)必須考慮理想的調(diào)節(jié)閥流量特性和工作條件。下面給出兩種常用流量特性的調(diào)節(jié)閥在工作條件下(串聯(lián)管道)的開度驗(yàn)算公式。

直線特性調(diào)節(jié)閥開度：

等百分比調(diào)節(jié)閥開度：

式中k為流量qi處的閥門開度；qi為被驗(yàn)算開度處的流量，m3/h；r為介質(zhì)密度，kg/m3。

②可控比的驗(yàn)算

目前，我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)閥，其理想可控比R一般均為30，但在使用時(shí)受最大開度和最小開度的限制，一般會(huì)使可控比下降到10左右。在串聯(lián)管道情況下，實(shí)際可控比Rc=R√S。因此，按下面的公式Rc=10√S進(jìn)行可控比驗(yàn)算,若Rc＞qmax/qmin時(shí)，則所選調(diào)節(jié)閥符合要求。否則，必須改變調(diào)節(jié)閥的S數(shù)值，可采取增加系統(tǒng)壓力或采用兩個(gè)控制閥(降低S數(shù)值)，進(jìn)行分程控制的方法來滿足可控比要求。

綜上所述，根據(jù)工藝所提供的數(shù)據(jù)確定調(diào)節(jié)閥口徑的步驟為：

①確定計(jì)算流量：根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)狀況，確定計(jì)算流量qmax和qmin。

②確定計(jì)算壓差：根據(jù)所選定的流量特性和系統(tǒng)特性選定S值，然后決定計(jì)算壓差。

③計(jì)算流通能力：根據(jù)已決定的計(jì)算流量和計(jì)算壓差，求最大流量時(shí)的流通能力Cmax。

④選擇流通能力C：根據(jù)已求得的Cmax在所選用的產(chǎn)品型式的標(biāo)準(zhǔn)系列中，選取大于Cmax且與其接近的那一檔C值。

⑤驗(yàn)算：驗(yàn)算控制閥開度和可控比。

⑥確定控制閥口徑：驗(yàn)算合格后，根據(jù)流通能力C值決定控制閥的公稱直徑和閥座直徑。

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