调节阀口径如何计算？

调节阀口径计算原理

　　在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢?显然，不能以实际流量与阀流量系数比较(因为压差、介质等条件不同)，而必须进行KV值计算。把各种实际参数代入相应的KV值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的KV值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。

调节阀口径计算步骤

　　从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤：

❶计算流量的确定。根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax和最小工作流量Qmin。

❷计算压差的决定。根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。

❸Kv值计算。根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。

❹初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。

❺开度验算。

❻实际可调比验算。一般要求实际可调比应大于10。

❼压差校核(仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项)。

❽上述验算合格，所选阀口径合格。若不合格，需重定口径(及Kv值)，或另选其它阀，再验算至合格。

调节阀口径计算步骤中有关问题说明

❶最大工作流量的决定

　　为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须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。

❷计算压差的决定——口径计算的最关键因素

　　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，可小至S=0.05。最近，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：

　　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，对方提供了已知的最大、最小流量及相应压差，阀门的标准KV值，即可由下公式求S值：

❸开度验算

　　由于决定阀口径时Kv值的圆整和S值对全开时最大流量的影响等因素，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。

❹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，最大流量相应减小。同时工作开度也不是从0至全开，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。

　　当S≥0.3时，R实际≥3.5，能满足一般生产要求，此时，可以不验算。

　　若调节阀不能满足工艺上最大流量、最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

　　计算实例

　　[例1] 工作条件为：介质液氨，t=33℃，r=0.59g/cm3，PV=15×100KPa，Qmax=15m3/h，对应Qmax之P1、P2、△Pmin为530、130、400×100KPa，Qmin=5m3/h，△Pmax=500×100KPa，S=0.2，选用高压阀，直线特性，带定位器工作，求口径DN。解：

　　(1)流量已确定为：Qmax=15m3/h;Qmin=5m3/h。

　　(2)压差确定为：△Pmin=400×100KPa，△Pmax=500×100KPa。

　　(3)Kv值计算：

　　第一步：查表得FL=0.8

　　第二步：决定流动状态

　　∵0.5P1>>Pv

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

　　又∵△Pmin>△PC

　　∴均为阻塞流

　　第三步：采用阻塞流动状态的Kv值计算公式

　　(4)根据KVmax=0.64查高压阀流量系数，得DN=10，dg=7其KV=1.0。

　　(5)开度验算

　　因Kv=1只有直线特性，应采用直线特性验算公式，故有：

　　KMAX<89%，KMIN>10%，故KV=1.0验算合格。

　　(6)可调比验算：

　　R实际≥验算合格。

　　(7)压差校核△P<[△P](因ds>dg)，校核通过。

　　(8)结论：DN=10，dg=7，KV=1.0，验算合格。