调节阀的阀门尺寸的计算

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸工业计算手册下册》第601页（3291字）

1．计算步骤

［说明］①先收集流经阀门介质的最大流量和最小流量。②最大流量时阀门的最小压降△P_最小和最小流量时阀门的最大压降△P_最大。③计算不包括阀门在内的整个系统的压降△P_s。把最小压降时最大的流量值和最大压降时最小的流量值代入式4－6－192～4－6－198，求得最大和最小的流通能力值，根据表4－6－8或4－6－9所列的数据，以计算所得的C_V最大值，从表中找出其相近的C_V值，就可找出其阀门的公称通径D_g和阀门阀座直径d_g。④检验最大流量时阀杆位移，使之不应大于0．9；而最小流量时不应小于0．1，即：＜0．9＞0．1。⑤选择合理的阀门特性。根据S=求得的S值来选择，当S值接近于1时，则应当选用直线特性阀门，若S值减少，则应选择等百分比特性阀门

2．计算实例

［例1］选择锅炉蒸汽管道的阀门。已知阀门前蒸汽压力从P_1最大=17atm波动到P_i最小=12atm，阀门后压力从P_2最大=10atm波动到P_2最小=6atm，蒸汽最大流量等于W_最大=11t／h，蒸汽最小流量W_最小=5t／h，蒸汽温度θ=300℃，求阀门的尺寸。

解：当阀门压降最小时P_2最大=10＞0．5P_1最小=0．5×12=6atm，由式2－6－197得阀门的流通能力为：

根据式2－6－196得

当压力为12atm，温度为300℃时蒸汽密度ρ_i=4．59kg／m³故：

如果取不包括阀门的系统的压力损失△Ps=4atm，那么当阀门全开时，S值为：

因为s＜1，故选择等百分比特性的阀门是合理的，按表2－6－8，取接近于计算值的C_V=160(选直通双座调节阀)，而相应的阀门尺寸为：公称通径D_θ=100mm，阀座直径d_θ=100mm。

当阀门的压降最大时：

P₂最小=6＜0．5P_1最大=0．5×17=8．5(atm)

按式4－6－198 求得C_v最小值：

(式中ρ₁=6．58kg／m³，当压力为17atm，温度300℃时的蒸汽密度)近似地可取阀门行程的最高流量为：

而在最小流量时：

故阀门行程是在0．1＜μ＜0．9范围之内，故满足要求。

［例21水管阀门的选择，已知阀门前水压为8atm，阀门后水压从P_2最大=7atm波动到P_2最小=4atm，最大水流量W_最大=10t／h，而最小流量为5t／h．求阀门的尺寸。

按表4－6－8选取带等百分比特性阀门和流通能力，如果选取C_V=10，D_θ=25mm，d=25mm，则验算如下：

在最大流量时阀门行程为：

故要重选。

按表2－6－8，取C_V=16，D_θ=32mm．d=32mm，则验算如下：

在最大流量时阀门行程：

在最小流量时阀门行程：

因此，符合0．1＜μ＜0．9，故满足要求。

应注意，有时根据调节阀流通能力的计算不能保证必需的调节品质。此时，可以用改变调节阀阀芯形状，改变公称通径，在调节阀和执行机构之间引入带有非线性特性的中间传送环节，改变相应的调节系统等方法，以保证必需的调节品质，见例3。

［例3］原有一阀门，其调节的工作特性是不好的，如图4－6－24b之曲线1所示。为了得到直线特性(曲线2)，试计算伺服机(电动机)到阀门的中间传送环节。

图4－6－24 改进阀门特性简图

a－用非线性联系的方法 b－阀门特性 c－凸轮

解：选择阀门与伺服机(电动机)结合的方案(如图2－6－24c)。伺服机输出轴转动90°，恒速运转，调节阀行程为30mm。为了得到阀门的直线特性，必须使一定转角与通过阀门的流量的均匀增加相对应。从横轴看，输出轴转角为0°、15、30°、45°、60°、75°、90°。轴转动15°就应当保证流量增加到Q₁₅值，这点是在原有的工作特性(曲线1)将阀门移动△L=1．5mm时而得到的。为了把流量增加到Q₃₀，必须使轴转动30°，相应地把阀门移动△L=3．5mm，如此类推，得到△L与转角的关系为：

给出原始的圆盘半径γ_。，并每经过它的数值为15°(由0°到90°)，可以得到所要求的圆盘侧面图，(见图4－6－24b)。

国外都是用计算机和诺模图的专用计算尺来计算调节阀的。图2－6－25为一用来计算水管蝶阀的诺模列线图。根据调节阀一定的压降(如△P=5mH₂O)和流量(如Q=400001／min)，可求得流通能力值C_V=3500m³／h．另外，蝶阀多半是挡板打开50～60°的，因此，如果由相应于C_V=3500m³／h引入水平线，与各种蝶阀直径的流量曲线相交，那么，在该诺模图上，这条直线是与D_。=250、300、350、400、450、500mm等曲线相交的。这样在蝶阀打开50～60°时，则曲线为D_g=400、450和500mm。若选择D_。=500mm蝶阀，则其开度为51。

图4－6－25 计算蝶阀的诺模图

应注意，如果计算蝶阀的流通能力C_V值采用了开度60°时为100%，那么，从图4－6－25可看出，在90°时C_V值就增加了2倍。由于被调介质的密度和粘度对蝶阀的流通能力影响很大，所以，在求取水以外的其它介质的蝶阀公称通径时就引入了相应的修正值，其正确值等于计算或者诺模图所得的C_V值乘以该修正系数(见表4－6－10)。

表4－6－10 粘度修正系数

最后，选择的蝶阀公称通径，应符合下式：

式中 D_p——管道内径(mm)