上海申弘閥門有限公司
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調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù) 調(diào)節(jié)閥的流量 調(diào)節(jié)閥的流量特性 調(diào)節(jié)閥流量設(shè)置 調(diào)節(jié)閥流量 化工閥
之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)調(diào)節(jié)閥與工業(yè)生產(chǎn)過程控制的發(fā)展同步進(jìn)行，為提高控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)，對(duì)組成控制系統(tǒng)各組成環(huán)節(jié)提出了更高要求。例如，對(duì)檢測元件和變送器要求有更高的檢測和變送度，要有更快的響應(yīng)和更高的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性;對(duì)調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行器要求有更小的死區(qū)和摩擦，有更好的復(fù)現(xiàn)性和更短的響應(yīng)時(shí)間，并能夠提供補(bǔ)償對(duì)象非線性的流量特性等。同時(shí)，由于工業(yè)生產(chǎn)過程的大型化和精細(xì)化，對(duì)調(diào)節(jié)閥等也提出了更高要求。
1、調(diào)節(jié)閥的系統(tǒng)參數(shù)
1.1、調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥流量系數(shù)表示流體流經(jīng)閥門產(chǎn)生單位壓力損失時(shí)流體的流量，是衡量閥門流通能力的指標(biāo)。由于單位的不同，流量系數(shù)有不同的代號(hào)和量值。
采用單位制時(shí)，流量系數(shù)用Kv表示。流量系數(shù)Kv的定義為：
調(diào)節(jié)閥兩端壓差為0.1MPa時(shí)，溫度為278K-313K(5℃-40℃)的水每小時(shí)流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的立方米數(shù)，以m3/h表示。流量系數(shù)隨閥門尺寸、形式及結(jié)構(gòu)而變化，該系數(shù)值越大說明流體流過閥門時(shí)的壓力損失越小。
Kv值，是調(diào)節(jié)閥的重要參數(shù)，它反映調(diào)節(jié)閥通過流體的能力，也就是調(diào)節(jié)閥的容量。根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Kv的計(jì)算，就可以確定選擇調(diào)節(jié)閥的口徑。
調(diào)節(jié)閥的流量特性主要是指閥芯的位移行程變化所引起的被控制流量（被調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的介質(zhì)流量）變化的關(guān)系。為了說明調(diào)節(jié)閥的流量特性，首先必須弄清楚下列三個(gè)特性的含義：
1、理想（流量）特性：在閥上壓力降不變的條件下（即理想條件下）閥芯行程與流過通道口的控制劑流量的關(guān)系。理想特性是指閥在試驗(yàn)中規(guī)定為1kgf/m²的閥上壓力降用特殊裝置測得的，其目的是在比較各種不同閥芯結(jié)構(gòu)的閥。調(diào)節(jié)閥的理想特性取決于閥芯形狀，不同的閥芯曲面可得到不同的理想特性，它是調(diào)節(jié)閥本身所固有的一種特性。但是應(yīng)當(dāng)注意，理想特性與該閥自身的結(jié)構(gòu)特性一般是不一樣的，例如直線結(jié)構(gòu)特性的閥，其理想特性則是快開特性的，拋物線結(jié)構(gòu)特性的閥，其理想特性則是直線特性的，等百分比結(jié)構(gòu)特性的閥，其理想特性則近似拋物線的。調(diào)節(jié)閥的理想特性，典型的有直線特性、等百分比（對(duì)數(shù)）特性、快開特性和拋物線特性四種。
2、結(jié)構(gòu)特性或面積特性：閥芯行程與其對(duì)應(yīng)的通道口的截面積的關(guān)系。對(duì)已定的閥芯其結(jié)構(gòu)特性只決定于閥芯的幾何形狀及尺寸大小；一定的結(jié)構(gòu)特性，又對(duì)應(yīng)著一定的理想（流量）特性，因此，它是調(diào)節(jié)閥流量特性的基礎(chǔ)。
3、工作（流量）特性：在實(shí)際使用條件下（即閥上壓力降變化的條件下），閥芯行程與流過通道口的控制劑流量的關(guān)系。工作特性不僅和理想特性有關(guān)，而且和實(shí)際使用的外部條件-管道系統(tǒng)的阻力、閥芯位移時(shí)間上壓力降變化諸因素有關(guān)。在這些因素的影響下，就使理想特性產(chǎn)生畸變而成工作特性。因此同一個(gè)調(diào)節(jié)閥在不同的使用條件下，具有不同的工作特性。這是我們在實(shí)際使用中zui關(guān)心的一個(gè)問題。
1.2、阻力系數(shù)
流體通過彎管和截面突變的地方時(shí)，會(huì)有擾動(dòng)、攪拌，形成氣穴、漩渦和尾流，或使流體質(zhì)點(diǎn)相互撞擊，產(chǎn)生較大的能量損耗。可以認(rèn)為，調(diào)節(jié)閥體腔內(nèi)的每個(gè)元件都可以看作為一個(gè)產(chǎn)生阻力的元件系統(tǒng)(流體轉(zhuǎn)彎、擴(kuò)大、縮小、再轉(zhuǎn)彎等)，調(diào)節(jié)閥內(nèi)的阻力損失等于調(diào)節(jié)閥各個(gè)元件阻力損失的總和。調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)就是表征調(diào)節(jié)閥對(duì)流體產(chǎn)生的阻力損失大小的量，該系數(shù)取決于閥門產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)以及內(nèi)腔形狀等。流體通過閥門時(shí)，其流體阻力損失通常以閥門前后的流體壓力降△p表示，即△p=ξρv2/2。
1.3、壓力恢復(fù)系數(shù)
流體通過調(diào)節(jié)閥時(shí)壓力和流速的變化
圖1 流體通過調(diào)節(jié)閥時(shí)壓力和流速的變化
在建立流量的計(jì)算公式時(shí)，為了簡化計(jì)算，將調(diào)節(jié)閥模擬為節(jié)流孔板來推導(dǎo)公式，沒有考慮閥門結(jié)構(gòu)對(duì)流量的影響，認(rèn)為當(dāng)流體流過調(diào)節(jié)閥時(shí)壓力由閥前壓力p1直接變化到閥后壓力p2，而實(shí)際上當(dāng)流體流過時(shí)的壓力變化如圖1所示。由圖1可知在閥芯、閥座處由于節(jié)流作用而在附近的下游處產(chǎn)生一個(gè)縮流，其流體的流速zui大，但靜壓zui小。在遠(yuǎn)離縮流處，隨著閥內(nèi)的流通面積的增大，流體的流速減小，由于相互摩擦，部分能量轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，大部分靜壓被恢復(fù)，形成了閥門壓差如。換言之，流體在節(jié)流處的壓力急劇下降，并在其后的節(jié)流通道中逐漸恢復(fù)，但己經(jīng)不能恢復(fù)到原來的p1值。這便是壓力恢復(fù)現(xiàn)象。
壓力恢復(fù)系數(shù)FL表示調(diào)節(jié)閥內(nèi)部流體流經(jīng)縮流處后，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓的恢復(fù)能力。FL值是閥體內(nèi)部幾何形狀的函數(shù)，各種閥門因結(jié)構(gòu)不同，其壓力恢復(fù)能力和壓力恢復(fù)系數(shù)也不相同。一般，F(xiàn)L=0.5-0.98。壓力恢復(fù)系數(shù)FL越小，表示該調(diào)節(jié)閥流路設(shè)計(jì)好，流動(dòng)阻力小，其壓力恢復(fù)能力也越好，即經(jīng)縮流后，靜壓能夠恢復(fù)到接近進(jìn)口壓力，這類閥門被稱為高壓力恢復(fù)閥，如球閥、蝶閥等。壓力恢復(fù)系數(shù)FL調(diào)節(jié)閥越大，表示該閥門流路復(fù)雜、流阻大、摩擦損失大、進(jìn)口壓力經(jīng)調(diào)節(jié)閥后的降低大，因此，壓力恢復(fù)能力差，被稱為低壓力恢復(fù)閥，如單座閥、雙座閥等。
2、閃蒸、空化及其影響
在調(diào)節(jié)閥內(nèi)流動(dòng)的液體，常常出現(xiàn)閃蒸和空化兩種現(xiàn)象。如圖1所示，當(dāng)壓力為P1的液體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥節(jié)流處時(shí)，流速突然急劇增加， 而靜壓力驟然下降，當(dāng)閥后壓力P2達(dá)到或者低于該流體所在情況下的飽和蒸汽壓時(shí)，部分液體就汽化成氣體，形成氣液兩相共存的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為閃蒸。閃蒸造成氣液兩相流，氣體與液體同時(shí)流過閥芯和下游管道，造成沖刷，其特點(diǎn)是閥芯呈現(xiàn)平滑拋光的外形。可見產(chǎn)生閃蒸時(shí)，對(duì)閥芯、閥座材料己開始有侵蝕破壞作用;并且閃蒸也影響液體流量計(jì)算公式的正確性，使計(jì)算復(fù)雜化。
如果產(chǎn)生閃蒸之后，P2不是保持在飽和蒸汽壓以下，而是在離開節(jié)流處之后又驟然上升，這時(shí)氣泡產(chǎn)生破裂并轉(zhuǎn)化為液態(tài)，這個(gè)過程即為空化作用。由此可見，空化作用是一種兩階段現(xiàn)象，*個(gè)階段，破裂，即空化階段。空化作用會(huì)使調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生阻塞流和汽蝕。許多氣泡集中在閥的節(jié)流孔后，阻礙流體的流動(dòng)，自然影響了流量的增加，產(chǎn)生了阻塞情況。
3、調(diào)節(jié)閥的流量特性
3.1、理想可調(diào)比
調(diào)節(jié)閥前后壓差保持不變時(shí)的可調(diào)比，稱為理想可調(diào)比，其計(jì)算公式為R=Qmax/Qmin=Kvmax/Kvmin。可以看出，理想可調(diào)比等于Kvmax(zui大流量系數(shù))與Kvmin(zui小流量系數(shù))之比。它反映了調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)能力的大小。如果單從自控角度考慮，希望可調(diào)比越大越好，但由于受到調(diào)節(jié)閥閥瓣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝的限制，Kvmin不能太小，一般國內(nèi)設(shè)計(jì)取R=30或R=50。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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