1)工作流量的决定
为使调节阀满足调节的需要,计算时应考虑工艺能力、对象负荷变化、预期扩大等因素,但防止过多地考虑余量,使阀口径选大;否则,不仅会造成经济损失、系统能耗大,而且阀处小开度工作,使可调比减小,调节性能变坏,严重时还会引起振荡,使阀的寿命缩短,特别是高压调节阀,更要注意这一点。现实中,绝大部分口径选大都是此因素造成的。
2)计算压差的决定——口径计算的关键因素
压差的确定是调节阀计算中的关键。在阀工作特性讨论中知道:S值越大,越接近理想特性,调节性能越好;S值越小,畸变越厉害,因而可调比减小,调节性能变坏。但从装置的经济性考虑时,S小,调节阀上压降变小,系统压降相应变小,这样可选较小行程的泵,即从经济性和节约能耗上考虑S值越小越好。综合的结果,一般取S=0.1~0.3(不是原来的0.3~0.6)。对高压系统应取小值,可小到S=0.05。近,为减小调节阀上的能耗,我们还提出了采用低S值的设计方法(S=0.05~0.1),即选用低S节能调节阀。
压差计算公式,由S定义S=△P/(△P+△P管)得:
再考虑设备压力的波动影响,加(5%~10%)P作为余地,故 +(0.05~0.1)P
式中,△P为调节阀全开时的阀上压降; △P管 为调节阀全开时,除调节阀外的系统损失总和,即管道、弯头、节流装置、手动阀门、热交换器等损失之和。
若一个实际投运了的系统,如引进装置,对方提供了已知的、小流量及相应压差,阀门的标准Kv值,即可由下公式求S值:
3)开度验算
由于决定阀口径时Kv值的圆整和S值对全开时流量的影响等因素,所以还应进行开度验算,以验证阀实际工作开度是否在正确的开度上。
在过去的有关资料中,在开度验算公式和工作开度允许值方面存在一些问题。针对存在的问题,特推导出相应的验算公式和工作开度允许值,其内容见表2-5。其中开度验算公式应采用以理想流量特性解出的公式,该公式简单,但其Kvi应是对应工作条件计算出的流量系数。
4)可调比验算
调节阀的理想可调比R=30,但在实际运行中,受工作特性的影响,S值越小,流量相应减小。同时工作开度也不是从0到全开,而是在10%~90%左右的开度范围内工作,使实际可调比进一步下降,一般能达10左右,因此验算时,以R=10来进行。
验算公式:R实际 = R
把R=10代入上式,得可调比验算公式为:R实际=10
当S≥0.3时,R实际≥3.5,能满足一般要求,此时,可以不验算。
若调节阀不能满足工艺上流量、小流量的调节要求时,可采用两个调节阀进行分程控制,也可选用一台R较大的特殊调节阀来满足使用要求。
表2-5 正确的开度验算公式及验算要求
内 容 |
原公式及验算要求
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原公式及验算要
求存在的问题
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正确公式及验算要求
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验算公式
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考虑实际工作情况(即考虑对S值的影响)的开度验算公式
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直线特性
对数特性
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由于原公式是由液体来推导的,不能用于气体。用于气体时公式的根号内出现负值,无法计算。
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直线特性
≈
对数特性
K = 1+
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以理想流量特性(即不考虑S值的影响)来验算的近似公式
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实际是相对流量,只有直线特性时可近似看成相对开度,用于对数特性时,将造成验算上的错误。
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开度验算
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工作开度验算
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希望大工作开度应90%左右,即
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不管流量特性与带定位器否,笼统地规定在90%左右是不合理的。以90%计算,当系统为流量,而调节阀又出现的负流量误差时,直线特性将有4%Kv(不带定位器)、1%Kv(带定位器)的流量不能通过调节,选用对数特性时,使调节阀还有5%Kv(不带定位器)、16%Kv(带定位器)的容量没有充分利用,造成选大调节阀的可能。
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因为调节阀的Kv值是理想值,应考虑其误差。因此,本方法考虑调节阀出现负全行程偏差时和负10%Kv的流量误差时,具有的实际流量作为全开时的流量,令此流量为工作流量,得出的条件为;
直线特性:
不带定位器Kmax﹤86%
带定位器Kmax﹤89%
对数特性:
不带定位器Kmax﹤92%
带定位器Kmax﹤96%
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小工作开度验算
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小工作开度不应小于10%即
Kmin>10%
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没考虑高压阀小开度冲蚀以及小开度易振荡问题
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一般情况Kmin>10%高压关阀、阀稳定性差时Kmin>10~30%
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式中代号
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Qi——某一开度的流量m3/h
K——对应Qi的工作开度
r——介质重度,kg/cm3
Kvi——对应Qi的计算流量系数
Kv——调节阀的流量系数。
△P——调节阀全开的压差,100KPa
S——压差分配比
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