调节阀的口径计算调节阀的口径计算.pdf

上海大成仪表厂 控制阀的口径计算 一、 引言 控制阀（调节阀）在工业生产过程 自控系统中的作用犹如“手足”，其重要性 是不言而喻的。如何使用户获得满意的产品，除了制造上的精工细作外，还取决于 正确的口径计算，产品选型，材料选用等，而其前提是要准确掌握介质、流量、压 力、温度、比重等工艺参数和技术要求。这是供需双方务必充分注意的。 本手册编制参考了国内外有关专业文献，也结合了我厂长期来产品选型计算中 的实际经验。 二、术语定义 1、 调节阀的流量系数 2 流量系数 Kv 值的定义：当调节阀全开，阀两端压差为 1×10 Kpa （1.03 巴）时， 3 流体比重为 1g/cm 的 5℃～40 ℃水，每小时流过调节阀的立方米数或吨数。 3 Kv 是无量纲，仅采用 m /h 或 T/h 的数值。 Cv 值则是当阀全开，阀前后压差 1PSi，室温水每分钟流过阀门的美加仑数。 Cv=1.167 Kv 。 确定调节阀口径的依据是流量系数 Kv 值或 Cv 值。所以正确计算 Kv （Cv ）值 就关系到能否保证调节品质和工程的经济性。若口径选得过大，不仅不经济，而且 调节阀经常工作在小开度，会影响控制质量，易引起振荡和噪音，密封面易冲蚀， 缩短阀的使用寿命。若口径选得过小，会使调节阀工作开度过大，超负荷运行，甚 至不能满足最大流量要求，调节特性差，容易出现事故。所以口径的选择必须合理， 其要求是保证最大流量 Qmax 时阀的最大开度 Kmax ≤90% ，实际工作开度在 40—80%为宜，最小流量 Qmin 时的开度 Kmin ≥10%。如兼顾生产发展，Kmax 可 选在 70—80%，但必须满足Kmin ≮10%。对高压阀、双座阀、蝶阀等小开度冲刷厉 害或稳定性差的阀则应大于 20%~30% 。 2、 压差 压差是介质流动的必要条件，调节阀的压差为介质流经阀时的前后压力之差， 即ΔP=P1-P2 。在亚临界流状态下，压差的大小直接影响流量的大小。 调节阀全开压差是有控制的，其与整个系统压降之比（称 S）是评定调节阀调 节性能好坏的依据，如果流量波动较大时，S 值应大些；波动小，也应小些。S 值小 可节能，但太小，工作流量特性畸变厉害，降低调节品质；S 值大，虽能提高调节 品质，但能耗太大，所以 S 最好限制在 0.15~0.3 。 3、 流量 根据生产能力，设备负荷和介质状况由工艺设计、确定最大流量 Qmax、正常 流量（工艺流程最大流量）Qnor 和最小流量 Qmin 。为确保安全，避免调节阀在全 开位置上运行。应使 Qmax=1.25~1.6Qnor 。 4、 闪蒸、临界压差 液体流经调节阀时，由于节流处流速增大，压力降低，当压力降至饱和蒸汽压 时，部分液体就会气化并以汽泡的形式存在，若在下游压力等于或低于入口温度的 饱和蒸汽压时，汽泡未破裂，而夹在液体中成二相流流出调节阀，此过程称为“闪 蒸”。闪蒸一般不会破坏节流元件，但会产生阻塞流，使调节阀流量减小，此时流量 Q 基本上不随压差△P 的增加而增加。阻塞流动会产生噪音和振动。产生阻塞流的 1 上海大成仪表厂 压差称为临界压差△PC 。 5、空化、压力恢复系数 液体流经调节阀时，缩流断面流速加快，压力下降，当压力降到低于入口温度 饱和蒸汽压（Pv ），造成部分液体转变成蒸汽，出现汽泡，随后由于流速下降压力恢 复使汽泡破裂。从汽泡形成到破裂的全过程称为空化，汽泡破裂，会释放巨大空化 能，对节流元件产生破坏，并伴有噪声和振动，即谓气蚀，这是高压差场合调节阀 选型必须考虑的。 △Pc=F 2 [P - （0.96-0.28 √Pv/Pc .Pv ）] L 1 式中：FL—压力恢复系数，又称临界流量系数 Cf （Critical flow factor ），表征不 同结构阀造成的压力恢复，以修