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AG下载气动调节阀选型及计算

2020-06-14 11:25
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  气动调节阀选型及计算_交通运输_工程科技_专业资料。气动调节阀选型及计算

  气动调节阀选型及计算 执行器是控制系统的终端控制元件,是重要的环节,气动调节阀 在常用的执行器中约占 85﹪以上。控制系统中因气动调节阀造成不 能投运或运行不良者有占 50﹪-60﹪以上。其中除提供的工艺参数出 入较大,阀制造质量欠佳和使用不当外,选型与计算的方法不妥则是 一个相当突出的因素。因此,如何合理正确地选择和计算气动调节阀 就是自控设计中至关重要的问题了。 调节阀按调节仪表的控制信号,直接调节流体的流量,在控制系 统中起着十分重要的作用。要根据使用条件和用途来选择调节阀。选 择调节阀项目有: 结构型式、 公称通经、 压力-温度等级、 管道连接、 上阀盖型式、流量特性、材料及执行机构等。深入研究各个项目和它 们之间的相互关系,是极其重要的。选择调节阀必须知道控制系统的 各种工艺参数,以及调节仪表、AG下载,管道连接等基本条件,才能正确地选 择调节阀。下面为一般选用调节阀的基本准则:(图一、图二) 公称通经 公称压力、温度范围 阀 体 法兰连接型式 材质 阀体组件 调 节 阀 上 阀 盖 执行机构 上阀盖型式 材质 阀座直径 流量特性 材质 阀内组件 附 件 (图一) 1 调节阀的选择 工艺流体条件 确认选择条件 选择品种规格 写出规格书 管道连接条件 (图二) 公称压力、法兰连接型式、 材料等。 流体名称、流量、进/出口 压力、全开/全关时压差、温度、 比重、粘度、泥浆等。 调节仪表条件 流量特性、作用型式、调节 仪表输出信号等。 选型和计算(定尺寸)是选择一个调节阀的两个重要部分。它们 是不同的,然而又是互相关联的。以往,各工业部门的自控设计的选 阀工作有些基本上没有考虑到它们之间的内在联系。 对国内一般产品 来说,用一组工艺参数计算两个不同阀型的流通能力,临界条件下的 计算结果最大可相差 40%以上。 不同结构的调节阀有其各自的压力恢复特性。 此特性用压力恢复 系数 FL 或最大有效压差比 XT 表示。一般的单、双座阀等属于低压力 恢复阀,FL 和 XT 较大;蝶阀和球阀等属于高压力恢复阀,FL 和 XT 较小;偏心旋转阀则介于两者之间。参数 FL 和 XT 的引入有助于在计 算中根据已知的工艺参数来确定真正有效压差, 以计算出精确的流通 能力。 FL 和 XT 的数值必须在阀型选定之后才能获得,而阀型的选定不 仅与流体的性状、 压力、 温度、 腐蚀性等因素有关, 并且与流通能力、 可调范围、允许压差等参数有关;但是这些参数必须经计算后才能得 到,而往往由于这些参数的限制又必须改选阀型;因此问题的关键就 在于要设计出一套合理的方法和步骤, 把选型和计算作为一个有机的 整体综合起来考虑。 2 气动调节阀选型和计算包括以下几部分。 1. 气动调节阀的选型和选材 调节阀的选型按照工艺和自控专业提出的各项要求进行。 在选型 中主要考虑以下各个方面:流体的性状、静压、温度、压差、腐蚀性、 对阀的泄漏要求、阀的动作方式、管道配置、以及流通能力和可调范 围等。AG下载 流体腐蚀性的影响主要体现在阀体和阀芯材料的选择上。 由于不 能排除某些材料只许在某种特殊的阀型中使用的限制条件, 因此并不 是每种阀型均可任意选择材料。 阀体材料的选取主要考虑流体介质的 腐蚀性、静压和材料的许用温度。阀芯材料的选取主要考虑流体介质 的腐蚀性、材料的许用温度,以及材料耐冲蚀的性能(即考虑液体的 阻塞流,阀压差和流体的清净程度) 。阻塞与否在初选时尚不能确定, 需待计算后再进行校核。同时满足以上各项要求的材料方为合选者。 调节阀应具有的最低公称压力等级是选型的必要条件。 它可根据 流体温度,阀入口最大压力,按照初选阀体材料在一定温度条件下与 许用压力的对应关系来确定。 选型,在步骤上可先以流体压力、性状和对阀的泄漏量要求作为 考虑因素,规定出一些合适的阀型,然后按照这些阀型的优选次序, 逐一对以上其他各种因素进行校核。 流通能力与可调范围两项在初选 阀型时尚未确定,需待计算出结果后,在返回进行校核。定出初选的 阀型后,即得该阀型的必要计算数据,如压力恢复系数 FL、最大有 层流系数 FS 和可调范围 R 等, 提供以下各项计算使用。 效压差比 XT、 3 初选阀型若不满足流通能力要求时需另选阀型,反复计算。 2. 调节阀流通能力计算和尺寸选择值 选择调节阀尺寸大小的根本依据是阀的流通能力能否满足工艺 的要求。调节阀的额定流通能力和公称通径有一定的对应关系,这是 有产品技术标准所规定的。由此,必须按照工艺条件和初选阀型计算 出流通能力,从初选的阀型中定出合适的公称通径。 1) 调节阀流通能力的计算(现以液体加以说明) 计算公式:CV 值是用来表示调节阀的英制单位流量系数。其定 义是,阀处于全开状态,两端压差为 1 磅/英寸 2(7KPa)的条件下, 60℉(15.6℃)的清水,每分钟通过阀的美加仑数。 CV=Q √G/P1-P2 =Q √G/△P(英制) CV=1.17Q √G/P1-P2 =1.17Q √G/△P(公制) 式中:公制 Q=最大流量 G=比重(水=1) P1=进口压力 P2=出口压力 英制 Q=最大流量 G=比重(水=1) P1=进口压力 P2=出口压力 2) 公称通径的选择: 调节阀公称通径选择,是由最大 Cv 值、最小 Cv 值、额定 Cv 4 gpm(美加仑/分) Psia(最大流量时) Psia(最大流量时) m3/h kgf/cm2(最大流量时) kgf/cm2(最大流量时) 值、 可调范围, 以及调节阀有足够的调节余量, 这几个因素来决定的。 最大 Cv 值和最小 Cv 值是分别在最大流量和最小流量条件计 算出的两个数值。 a) 最大 Cv 值 鉴于额定 Cv 值之有+20%、-10%的调节误差,建议等百分比阀 在 90-95%开度内的值作为最大 Cv 值,线%开度内 的值作为最大 Cv 值。 b) 常用 Cv 值 常在低开度下工作,阀芯易于磨损,再从控制性能上考虑,希望 阀在 50-80%开度范围工作。 c) 最小 Cv 值 阀的最小 Cv 值应在固有的可调范围之内,实际上大多调节阀控 制流体时,开度变化、阀上压差也相应变化。开度与流量之间的固有 流量特性,变成了实际的流量特性,可调范围也变小了。阀达到最小 Cv 值时,希望阀在 10-20%开度上工作,如果要使阀在最小的开度范 围内工作,应选择可调范围较大的调节阀,或者改用一台大,一台小 的切换阀,用这两台阀分程控制流量。 3) 调节阀可调范围的验算 为了保证调节阀在工艺要求的最大到最小流量的整个范围内满 意地调节,就必须进一步验算可调范围 R。以往有用规定最小流量时 的调节阀开度极限作为指标进行校验的,但这种做法并不十分合适。 应采用以最小流量计算所得的最小 Cv 值作为校验指标才为合理,如 5 果最小 Cv 值满足条件 Cv min≥2Cv/R, 说明所选阀门满足了可调范围 的要求,否则此阀应慎用或采用分程控制。 3. 调节阀流量特性选择 调节阀的流量特性分固有特性和工作特性两种。 对调节系统有影 响的是工作特性。阀本身只具备固有特性(在阀两端压差不变的情况 下,不可压缩流体通过调节阀的流量与开度之间的关系) 。而工作特 性是由阀的固有特性结合管路系统阻力情况得到的。因此,先按调节 系统要求确定所需的工作流量特性, 然后再确定与其相应的固有流量 特性。典型的固有流量特性有线性特性和等百分比特性。 选择基本原则: 1) 线性流量特性 a) 压差变化小,几乎恒定。 b) 整个系统的压力损失大部分分配在阀上(开度变化,阀 上压差变化相对较小) 。 c) 外部干扰小,给定值变化小(可调范围要求小的场合) 。 d) 工艺流程的主要参数的变化呈线) 等百分比流量特性 a) 要求大的可调范围。 b) 管道系统压力损失大。 c) 开度变化,阀上压差变化相对较大。 选型与计算还包括有:阀体材料、阀芯材料、阀门定位器、最大 开度、最小开度、噪声值和备注等等,在这里就不一一介绍了。 6

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