調節閥口徑計算原理

　　在不同的自控系統中，流量、介質、壓力、溫度等參數千差萬別，而調節閥的流量系數又是在100KPa壓差下,介質為常溫水時測試的，怎樣結合實際工作情況決定閥的口徑呢?顯然，不能以實際流量與閥流量系數比較(因為壓差、介質等條件不同)，而必須進行KV值計算。把各種實際參數代入相應的KV值計算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作條件下所需要的流量轉化為該條件下所需要的KV值，于是根據計算出的Kv值與閥具有的Kv值比較，從而決定閥的口徑，最后還應進行有關驗算，進一步驗證所選閥是否能滿足工作要求。

調節閥口徑計算步驟

　　從工藝提供有關參數數據到最后口徑確定，一般需要以下幾個步驟：

?計算流量的確定。根據現有的生產能力、設備負荷及介質的狀況，決定計算的最大工作流量Qmax和最小工作流量Qmin。

?計算壓差的決定。根據系統特點選定S值，然后決定計算壓差。

?Kv值計算。根據已決定的計算流量、計算壓差及其它有關參數，求出最大工作流量時的Kvmax。

?初步決定調節閥口徑，根據已計算的Kvmax，在所選用的產品型式系列中，選取大于Kv-max并與其接近的一檔Kv值，得出口徑。

?開度驗算。

?實際可調比驗算。一般要求實際可調比應大于10。

?壓差校核(僅從開度、可調比上驗算還不行，這樣可能造成閥關不死，啟不動，故我們增加此項)。

?上述驗算合格，所選閥口徑合格。若不合格，需重定口徑(及Kv值)，或另選其它閥，再驗算至合格。

調節閥口徑計算步驟中有關問題說明

?最大工作流量的決定

　　為使調節閥滿足調節的需要，計算時應考慮工藝生產能力、對象負荷變化、預期擴大生產等因素，但必須防止過多地考慮余量，使閥口徑選大;否則，不僅會造成經濟損失、系統能耗大，而且閥處小開度工作，使可調比減小，調節性能變壞，嚴重時還會引起振蕩，使閥的壽命縮短，特別是高壓調節閥，更要注意這一點。現實中，絕大部分口徑選大都是此因素造成的。

?計算壓差的決定——口徑計算的最關鍵因素

　　壓差的確定是調節閥計算中的關鍵。在閥工作特性討論中知道：S值越大，越接近理想特性，調節性能越好;S值越小，畸變越厲害，因而可調比減小，調節性能變壞。但從裝置的經濟性考慮時，S小，調節閥上壓降變小，系統壓降相應變小，這樣可選較小行程的泵，即從經濟性和節約能耗上考慮S值越小越好。綜合的結果，一般取S=0.1～0.3(不是原來的0.3～0.6)。對高壓系統應取小值，可小至S=0.05。最近，為減小調節閥上的能耗，我們還提出了采用低S值的設計方法(S=0.05～0.1)，即選用低S節能調節閥。

　　壓差計算公式，由S定義S=△P/(△P+△P管)得：

　　式中，△P為調節閥全開時的閥上壓降; △P管為調節閥全開時，除調節閥外的系統損失總和，即管道、彎頭、節流裝置、手動閥門、熱交換器等損失之和。

　　若一個實際投運了的系統，如引進裝置，對方提供了已知的最大、最小流量及相應壓差，閥門的標準KV值，即可由下公式求S值：

?開度驗算

　　由于決定閥口徑時Kv值的圓整和S值對全開時最大流量的影響等因素，所以還應進行開度驗算，以驗證閥實際工作開度是否在正確的開度上。

　　在過去的有關資料中，在開度驗算公式和工作開度允許值方面存在一些問題。針對存在的問題，特推導出相應的驗算公式和工作開度允許值，其內容見表2-5。其中開度驗算公式應采用以理想流量特性解出的公式，該公式簡單，但其Kvi應是對應工作條件計算出的流量系數。

?可調比驗算

　　調節閥的理想可調比R=30，但在實際運行中，受工作特性的影響，S值越小，最大流量相應減小。同時工作開度也不是從0至全開，而是在10%～90%左右的開度范圍內工作，

　　使實際可調比進一步下降，一般能達10左右，因此驗算時，以R=10來進行。

　　當S≥0.3時，R實際≥3.5，能滿足一般生產要求，此時，可以不驗算。

　　若調節閥不能滿足工藝上最大流量、最小流量的調節要求時，可采用兩個調節閥進行分程控制，也可選用一臺R較大的特殊調節閥來滿足使用要求。

　　表2-5 正確的開度驗算公式及驗算要求

　　計算實例

　　[例1] 工作條件為：介質液氨，t=33℃，r=0.59g/cm3，PV=15×100KPa，Qmax=15m3/h，對應Qmax之P1、P2、△Pmin為530、130、400×100KPa，Qmin=5m3/h，△Pmax=500×100KPa，S=0.2，選用高壓閥，直線特性，帶定位器工作，求口徑DN。解：

　　(1)流量已確定為：Qmax=15m3/h;Qmin=5m3/h。

　　(2)壓差確定為：△Pmin=400×100KPa，△Pmax=500×100KPa。

　　(3)Kv值計算：

　　第一步：查表得FL=0.8

　　第二步：決定流動狀態

　　∵0.5P1>>Pv

　　∴△PC=FL2(P1-Pv)=0.82(530-15)=320×100KPa

　　又∵△Pmin>△PC

　　∴均為阻塞流

　　第三步：采用阻塞流動狀態的Kv值計算公式

　　(4)根據KVmax=0.64查高壓閥流量系數，得DN=10，dg=7其KV=1.0。

　　(5)開度驗算

　　因Kv=1只有直線特性，應采用直線特性驗算公式，故有：

　　KMAX<89%，KMIN>10%，故KV=1.0驗算合格。

　　(6)可調比驗算：

　　R實際≥驗算合格。

　　(7)壓差校核△P<[△P](因ds>dg)，校核通過。

　　(8)結論：DN=10，dg=7，KV=1.0，驗算合格。