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调节阀的静态工作特性(一)

来源: 上海阀门 时间: 2012-03-04 点击: 3,059

通过调节阀的静态工作特性,可以了解流量qv与开度H的函数关系,即

应当注意的是,静态工作特性的定义并不象固有特性那样,规定阀门上的压力损失是常数的限制条件。它是管路系统、阀门类型和尺寸的函数。

1.没有分支的管路系统

图1所示为管路系统的原理图。这个系统的压力损失分为:调节阀上的压力损失△pr;管道上的压力损失△pe;升压设备内部的压力损失△psio令压力损失△pe和△psi之和为△pL,即

压力损失△pL的增加与流量qv的平方成正比,对应的关系式为

在式中,KL是系统的流量系数,考虑上面所指出的,整个管路系统的压力损失△pso由△pL和△pr组成,即

将△pr和△P1的关系式()和式(2)代入式(3),得

经过运算而获得

假设不改变流动方式,而且介质是不可压缩的。对于阀门完全打开的位置,即当变量(qv,△pr,△pL,Kv)取下角标100时,则可写成下式:

两式相比而获得下式:

按所作的假设,调节阀的开度改变,也就是流量改变时,系数KL不变。

如果将式(7)式代入式(6),则

对于全开位置的调节阀,式(3)变为

将△PL100代入式(8),获得下式:

进行简化并假设Ψ=△Prl00/△pso、kv=kv/kvl00,同时代入上式,得

上面的关系式,表达了调节阀在所作简化条件下的工作特性。

对于线性的固有特性,在不同的参数Ψ下,可以给出相应的特性曲线族,见图2;对于对数特性曲线,在不同的参数Ψ下,相应的工作特性曲线族见图3。

这些特性曲线族是这样作出的:对于阀门的不同开度h(h=H/H100),借助于式(1-20)和式(1-21),确定一系列的Kv/Kv100值。Kv值见式(9)。通过固有特性曲线Kv/Kv100=f(h),来确定工作特性曲线qv=f(h)。对应于不同的参数Ψ,确定这些特性曲线族。

图2和图3用于选择有一特定工作特性的调节阀。比如,△Pr100/Pso之比在O.4~1之间。线性阀的工作特性应该是线性的;△Pr100/Pso之比在O.05~0.3之间,推荐用对数阀。如果需要一个非线性工作特性,以补偿一个非线性的自动化调节系统,例如,补偿非线性的孔板流量变送器,则应在特性曲线族中,选择最恰当的特性。

从图2、图3和式(9)中,可看出在△Pso=△Pr100,即Ψ=1的情况下,工作特性变为固有的线性特性或对数特性。这要根据调节阀的类型而定。在实际中,它代表了下列近似情况,即安装调节阀的管路非常短,局部阻力非常小,而升压设备内部压力损失是可以忽略的。

图4还表示了当Ψ=1时的升压设备特性曲线,即图中虚线。因为在po=常数时,△Psi=0。这种情况有时会在实践中遇到,即当调节阀被安装在两罐之间,而罐的压力保持常数的情况。图5中的特性曲线1对应于这种情况。

RRl00–一在管路系统中只有调节阀,而调节阀RR是全开的

RR100+Cv–在管路系统中包括全开的调节阀RR和管路

RR+C–在管路系统中包括调节阀RR和管路,调节阀

RR置于某一个开度;……没有内部阻力的升压设备特性曲线,此时△Psi=0

1-大容器而流量非常小

2-大流量且有离心泵或离心压缩机

3-有离心泵

4-有容积泵

除了用对应于阀门最大开度时的流量qv100的比率来表达工作特性曲线以外,还通过对应于阀门全开,并且升压设备内部压力损失△Psi和导管压力损失△Pc是零时的流量qvmax的比率来表示特性曲线。这种情况就意味着调节阀是管路系统的唯一阻力,也就是调节阀的压力损失△Pr100就等于整个系统的压力损失,即△Pr100=△Pso管路系统工作点是po和qvmax,见图5。

式(8)除以式(10),得

其中 kv=Kv/Kv100 Ψ=△pr100/△pso

图6和图7示出了从式(11)得出的工作特性曲线族。可分为两种类型:线性特性曲线和对数特性曲线。

对于Ψ=1,有△pr100=△pso,即升压设备产生的全部压力损失在调节阀上。在这种情况下,流量有最大值qvmax。Ψ<1的情况下,对于管路系统有更实际的意义。这相应于调节阀上的压力损失△pr较小,即通过它的液体流量也较小的情况。对于同样尺寸和同样开度的调节阀,液体流量减少,与阀门上的压力损失成比例,这就是图6和图7中工作特性曲线的意义。

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