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如何選型和計(jì)算氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥

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  1.氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥的選型和選材
  調(diào)節(jié)閥的選型按照工藝和自控專業(yè)提出的各項(xiàng)要求進(jìn)行。在選型中主要考慮以下各個(gè)方面:流體的性狀、靜壓、溫度、壓差、腐蝕性、對閥的泄漏要求、閥的動(dòng)作方式、管道配置、以及流通能力和可調(diào)范圍等。
  流體腐蝕性的影響主要體現(xiàn)在閥體和閥芯材料的選擇上。由于不能排除某些材料只許在某種特殊的閥型中使用的限制條件,因此并不是每種閥型均可任意選擇材料。閥體材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、靜壓和材料的許用溫度。閥芯材料的選取主要考慮流體介質(zhì)的腐蝕性、材料的許用溫度,以及材料耐沖蝕的性能(即考慮液體的阻塞流,閥壓差和流體的清凈程度)。阻塞與否在初選時(shí)尚不能確定,需待計(jì)算后再進(jìn)行校核。同時(shí)滿足以上各項(xiàng)要求的材料方為合選者。
  調(diào)節(jié)閥應(yīng)具有的公稱壓力等級是選型的必要條件。它可根據(jù)流體溫度,閥入口最大壓力,按照初選閥體材料在一定溫度條件下與許用壓力的對應(yīng)關(guān)系來確定。
  選型,在步驟上可先以流體壓力、性狀和對閥的泄漏量要求作為考慮因素,規(guī)定出一些合適的閥型,然后按照這些閥型的優(yōu)選次序,逐一對以上其他各種因素進(jìn)行校核。流通能力與可調(diào)范圍兩項(xiàng)在初選閥型時(shí)尚未確定,需待計(jì)算出結(jié)果后,在返回進(jìn)行校核。定出初選的閥型后,即得該閥型的必要計(jì)算數(shù)據(jù),如壓力恢復(fù)系數(shù)FL、最大有效壓差比XT、層流系數(shù)FS和可調(diào)范圍R等,提供以下各項(xiàng)計(jì)算使用初選閥型若不滿足流通能力要求時(shí)需另選閥型,反復(fù)計(jì)算。
  2.氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥流通能力計(jì)算和尺寸選擇值
  選擇調(diào)節(jié)閥尺寸大小的根本依據(jù)是閥的流通能力能否滿足工藝的要求。調(diào)節(jié)閥的額定流通能力和公稱通徑有一定的對應(yīng)關(guān)系,這是有產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。由此,必須按照工藝條件和初選閥型計(jì)算出流通能力,從初選的閥型中定出合適的公稱通徑。
  +1)調(diào)節(jié)閥流通能力的計(jì)算(現(xiàn)以液體加以說明)
  計(jì)算公式:CV值是用來表示調(diào)節(jié)閥的英制單位流量系數(shù)。其定義是,閥處于全開狀態(tài),兩端壓差為1磅/英寸2(7KPa)的條件下,60℉(15.6℃)的清水,每分鐘通過閥的美加侖數(shù)。
  CV=Q√G/P1-P2+=Q√G/△P(英制)
  CV=1.17Q+√G/P1-P2+=1.17Q+√G/△P(公制)
  式中:公制Q=最大流    gpm(美加侖/分)
  G=比重(水=1)
  P1=進(jìn)口壓力Psia(最大流量時(shí))
  P2=出口壓力Psia(最大流量時(shí))
  英制Q=最大流量        m3/h
  G=比重(水=1)
  P1=進(jìn)口壓力       kgf/cm2(最大流量時(shí))
  P2=出口壓力       kgf/cm2(最大流量時(shí))
  2)公稱通徑的選擇:
  氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥公稱通徑選擇,是由最大Cv值、最小Cv值、額定Cv值、可調(diào)范圍,以及調(diào)節(jié)閥有足夠的調(diào)節(jié)余量,這幾個(gè)因素來決定的。
  最大Cv值和最小Cv值是分別在最大流量和最小流量條件計(jì)算出的兩個(gè)數(shù)值。
  a)最大Cv
  鑒于額定Cv值之有+20%、-10%的調(diào)節(jié)誤差,建議等百分比閥在90-95%開度內(nèi)的值作為最大Cv值,線性調(diào)節(jié)閥在80-90%開度內(nèi)的值作為最大Cv值。
  b)常用Cv值
  常在低開度下工作,閥芯易于磨損,再從控制性能上考慮,希望閥在50-80%開度范圍工作。
  c)+最小Cv值
  閥的最小Cv值應(yīng)在固有的可調(diào)范圍之內(nèi),實(shí)際上大多調(diào)節(jié)閥控制流體時(shí),開度變化、閥上壓差也相應(yīng)變化。開度與流量之間的固有流量特性,變成了實(shí)際的流量特性,可調(diào)范圍也變小了。閥達(dá)到最小Cv值時(shí),希望閥在10-20%開度上工作,如果要使閥在最小的開度范圍內(nèi)工作,應(yīng)選擇可調(diào)范圍較大的調(diào)節(jié)閥,或者改用一臺大,一臺小的切換閥,用這兩臺閥分程控制流量
  3)調(diào)節(jié)閥可調(diào)范圍的驗(yàn)算
  為了保證調(diào)節(jié)閥在工藝要求的最大到最小流量的整個(gè)范圍內(nèi)滿意地調(diào)節(jié),就必須進(jìn)一步驗(yàn)算可調(diào)范圍R。以往有用規(guī)定最小流量時(shí)的調(diào)節(jié)閥開度極限作為指標(biāo)進(jìn)行校驗(yàn)的,但這種做法并不十分合適。應(yīng)采用以最小流量計(jì)算所得的最小Cv值作為校驗(yàn)指標(biāo)才為合理,如 果最小Cv值滿足條件Cv+min≥2Cv/R,說明所選閥門滿足了可調(diào)范圍的要求,否則此閥應(yīng)慎用或采用分程控制。
  3.調(diào)節(jié)閥流量特性選擇
  調(diào)節(jié)閥的流量特性分固有特性和工作特性兩種。對調(diào)節(jié)系統(tǒng)有影響的是工作特性。閥本身只具備固有特性(在閥兩端壓差不變的情況下,不可壓縮流體通過調(diào)節(jié)閥的流量與開度之間的關(guān)系)。而工作特性是由閥的固有特性結(jié)合管路系統(tǒng)阻力情況得到的。因此,先按調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求確定所需的工作流量特性,然后再確定與其相應(yīng)的固有流量特性。典型的固有流量特性有線性特性和等百分比特性。
  選擇基本原則:
  1)線性流量特性
  a)壓差變化小,幾乎恒定。
  b)整個(gè)系統(tǒng)的壓力損失大部分分配在閥上(開度變化,閥上壓差變化相對較?。?。
  c)外部干擾小,給定值變化?。烧{(diào)范圍要求小的場合)。
  d)工藝流程的主要參數(shù)的變化呈線性。
  2)等百分比流量特性
  a)要求大的可調(diào)范圍。
  b)管道系統(tǒng)壓力損失大。
  c)開度變化,閥上壓差變化相對較大。

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