国际电工委员会(IEC)对调节阀(ControlValve)的定义为:工业过程控制系统中由动力操作的装置形成的终端原件,它包括一个阀,内部有一个改变过程流体流率的组件,阀又与一个或多个执行机构相连接,执行机构用来响应控制元件送来的信号。
气动调节阀是以压缩空气为能源的调节阀,它具有结构简单、性能稳定、价格低廉、维修方便、防火防爆等特点,因此广泛的应用于化工、石油、冶金、发电等工业部门中。
由于调节阀是直接安装在工艺管道上,使用条件恶劣,如高温高压、深度冷冻、易燃易爆、易结晶、强腐蚀、高粘度、含固体杂质等。为了适应这些环境,人们设计发明了种类繁多的调节阀。如果选型不当,就会直接影响生产的安全稳定的运行,因此,在设计中阀门的选型就是一个至关重要的过程,也是一个复杂的过程。
常见结构特征
调节阀是由阀体部件和执行机构两部分组成。阀体部件直接安装在工艺管道上,起改变流体流率的作用。执行机构是调节阀的推动装置,它根据控制信号的大小,产生相应的推动力,从而带动调节阀的阀芯动作改变调节阀的节流面积,达到调节的目的。
调节阀按照能源的不同,主要分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三大类。
阀体部件根据其结构形式,可分为单座阀、双座阀、套筒阀、三通阀、角阀、球阀、闸阀、隔膜阀等。
本文主要论述在各种工况下,气动薄膜调节阀的选用以及计算。
1 调节阀流量系数的计算
流量系数是一个与阀门的结构和给定行程有关的系数,用来衡量阀门的流通能力,即把不同工作条件下所需要的流量转化为一个标准条件下的流量。
表示调节阀流量系数的符号有:C、Cv、Kv,它们的意义是相同的,都表示特定的流体(如:温度5~40℃的水),在一定的压降下(如:100kPa),1小时内流过调节阀的体积数。只是由于定义和运算单位不同(即标准状态不同)在数值上有一些差别。
C、Cv、Kv三者之间的关系为:Cv=1.17Kv,Kv=1.01C
虽然三者的定义是“1小时内流过调节阀的体积数”,但由于是系数,所以是没有量纲的。
只要确定了阀门的最大流量、阀全开时的压力、介质密度等参数,就可以根据下表的公式计算这是流体的最大流量系数。
其中:P1、P2为阀全开时的进出口压力100kPa,气体和蒸汽用绝压。
ΔP:阀的进出口压力,即ΔP=P1-P2
QN:标况下气体的流量Nm3/h
ρ:工况下液体的比重,水为1
ρN:标况下气体的比重,空气为1
GS:蒸汽流量,kg/h
T:工况下的温度℃
T0:工况下,饱和蒸汽的温度℃
t:气体的操作温度℃
流量系数的计算公式有很多种,大的方面就可以分为压缩系数法和平均重度法两大派,不论选哪种,计算的都是一种理想状态,出入并不大,从选型上讲,有一种就够了。(以上是我公司工程师用的公式,实践证明简单有效)