工程设计中调节阀压力恢复系数fl的应用分析

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1、工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析工程设计中调节阀压力恢复系数1、引言FL的应用分析在工程设计屮，经常需要对调节阀进行选型与计算，以达到稳定控制的目的。但调节阀选型与计算时对FL的考虑较困难。本文除对FL的一般规律作分析，同时通过实例，对可能出现阻塞流工况，如何深入考虑FL作出分析。2、阻塞流的产生在流量系数Cv的计算公式屮，阀前压力P1，阀后压力P2的取压位置及流体通过调节阀的压力降变化情况如图1所示。图1阀内的压力恢复特性阀上压降为AP=P1-P2。按能量守恒定律，在流体缩脉处的流速最大而压力最低，即压力降最大，称为APvc。缩

2、流处后流体流速又减小，直至P2处大部分静压得到恢复，此时压力降为AP。当介质是液体，在压差足够大时，部份液体在该操作温度下汽化，即发生了闪蒸。液体中夹带了蒸汽，产生了二相流，液体不再是不可压缩的，这时即使再增加压差，流量也不再增加，这种极限流量现象称为液体阻塞流。3、FL的具体分析3.1FL的定义(1)FL=Sqt(AP/APvc)=Sqt(P1-P2)/(Pl-Pvc)3.2FL的意义FL是一个实验数裾，表明了调节阀在液体通过后动能转变为静压能的恢复能力(见图1)，也表明了液体产生阻塞流的临界条件，故FL又称为临界流量系数。提出FL的目的

3、，在于判断液体通过调节阀时是否产生隆塞流，并用于计算调节阀的最大允许压差。3.3阻塞流的判断理论上用与的人小关系来判断是否产生阻塞流，但在工程计算时用压差大小来判断。图2表明了通过阀门的流量与压差的关系。图2流量与压差的关系最大允许压差定义为△Pc:△Pc=FL2*APvc=FL2*(Pl-FFPv)(2)Pv：操作温度下的液体饱和蒸汽压FF：液体临界压力比系数3.4决定阻塞流的因素从公式2來看，一旦操作工况决定，最大允许压差APc与FL冇关系。阻塞流的产生与通过调节阀流量的大小，调节阀口径没有关系。4、FL值的一般规律4.1FL值的火小与

4、调节阀的结构形式、流向、开度有关。一般情况下，制造厂提供的FL值是指调节阀全开下的数值。4.2几何结构完全相同的调节阀FL值相同，并与口径无关。同一类型的调节阀由于各制造厂的结构略有不同，故FL也有差别。4.3国际知名的制造厂提供了各系列调节阀的FL值，国内也有推荐值。详见表1，表2。表1Masoneilan偏心旋转阀表2国产调节阀FL的推荐值4.4值与调节阀形式、开度的一般关系(参见图3)一般情况下，直行程调节阀的值比旋转型调节阀的大，值随调节阀幵度的增加而减小。图3FL值与阀门幵度的关系(1)DSP球体阀：V口形球阀(2)SP球体阀：流

5、开(3)偏心旋转阀：流开(4)阀体分离阀：流开(5)偏心旋转阀：流关(6)蝶阀(小力矩)(7)控制球阀(8)阀体分离阀：流关(9)DP球体阀：柱塞形阀芯(10)SP球体阀：流关(11)71000系列角阀：流关5、工程设计对FL值的考虑5.1工程设计中碰到阻塞流的情况并不多，有时还是工艺要求阻塞流，如液体变气相作冷剂。但大多数工况耍求避免阻塞流。5.2要避免阻塞流，可选用FL值较大的调节阀，这样APc也相应大。选人口径并不能避免阻塞流。5.3对大口径旋转阀，要考虑管路大小头对FL值的修正。5.4当制造厂未提供调节阀的FL值时，表4的FL值可作

6、估算参考。5.5要考虑FL值与阀门开度、P1与管路流量特性之间的关系。由于调节阀Cv值计算只考虑操作工况的某一点，并不能保证所有工况都避免了阻塞流，所以在计算APc时，要从动态的角度来分析。对FL,可选用整个开度内的最小值，一般是全开时的FL值。P1—般随开度增大而减小（或不变），故用最大流量下的P1来计算△Pc比较保险。如果在调节阀计算时发现FL和P1不符合以上规律,要对选定调节阀各开度的APc进行验算。6、工程实例（见后）设计要求：流体介质为高温油，有粘性。阀体结构要求简单，能在线维修。选择Cv值相对大的阀体形式，这样比较经济。根据具体

7、参数作计算，结果见计算书。6.1工程实例，通过对各制造厂计算书的比较，我们最终选定了NELES-CONTROL的V型控制球阀，顶部安装阀芯的形式。从计算结果看,该调节阀基木上避免了阻塞流，结构形式满足了工艺设计要求。6.2从计算结果看，由于在最小流量时的压差较大，这时还是产生了阻塞流。考虑到该调节阀对装置极其重要，阀体、阀芯、阀座均作硬化处理。7、结束语实际工程中对阻塞流的处理还有许多方法，如套筒阀、多级降压、阀后安装孔板等，但目的都是一个：通过提高P2,来增加Pvc,从而避免阻塞流。选用FL值较大调节阀是最直接的方法。但是调节阀的最终选定

8、由诸多因素决定，关键是使用工况。上述实例也可选用直通单座阀，但由于结构复杂、价格过高而放弃。