控制阀的计算解析PPT课件

概论 先进的现代工业是以生产自动化为标志的。各种先进的控制手段虽然不断出现，但基本的控制规律没有改变而技术工具的变化则是日新月异。智能仪表的研制和使用更为工业自动化开创了美好的未来。 右图是一个典型的热交换器的自动调节系统图。从图中可以看出，调节阀的信号来自调节器，根据信号的变化直接改变蒸汽 被调介质的流量，即改变输入到对象（热交换器）的热量，使出口热水的温度保持在给定的温度值。这种典型的自动化控制系统主要有三个环节检测、控制、执行三大部分。 第1页/共51页管道阀门的分类阀门阀门自动阀自动阀驱动阀驱动阀自力式阀自力式阀止回阀止回阀手动阀手动阀气动阀气动阀电动阀电动阀液动阀液动阀电液动阀电液动阀第2页/共51页控制阀控制阀气动调节阀气动调节阀附件附件阀阀电动调节阀电动调节阀附件附件气动执行机构气动执行机构电动执行机构电动执行机构阀门定位器阀门定位器阀位传送器阀位传送器电气转换器电气转换器手动机构手动机构三断保护三断保护薄薄膜膜执执行行机机构构活活塞塞执执行行机机构构长长行行程程执执行行机机构构滚滚动动膜膜片片执执行行机机构构比例式比例式两位式两位式直装式直装式侧装式侧装式正作用正作用反作用反作用角行程角行程直行程直行程多转式多转式按调节型式按调节型式按移动型式按移动型式按阀芯型式按阀芯型式按流量特性按流量特性按阀盖型式按阀盖型式调节型调节型切断型切断型调节切断型调节切断型直行程直行程角行程角行程直线特性直线特性等百分比等百分比抛物线抛物线快开快开普通型普通型散热型散热型长颈型长颈型波纹管密封型波纹管密封型平板型平板型柱塞型柱塞型窗口型窗口型套筒型套筒型多级降压型多级降压型偏转型偏转型蝶型蝶型球型球型第3页/共51页控制阀是以气源、电源或液压为动力，调节管路中的介质的压力和流量。获得工艺过程的温度、压力、流量或液位的要求由于控制阀在工作时属于截流元件，因此在选择控制阀时应根据工作时介质的特性、工艺要求和和控制阀的特点进行计算、选型。控制阀控制阀是多学科知识综合性的产品，需要的专业知识较广泛。牵涉专业很多，不是在课堂上所学的知识可以应付的。所涉及的专业知识有：1. 阀门专业知识2. 流体专业知识（流体力学和气体动力学）3. 自控专业知识4. 机械专业知识5. 材料专业知识（金属材料和物质物性和化学性等）6. 各种应用专业知识（化工、电厂、石油、煤化工等现场工艺） 第4页/共51页对控制阀的要求质量稳定，工作可靠，操作安全 1.严格的计算（类型、通径和流通能力）2.确保可靠的操作性3.配有应急措施保护环境1.防止污染2.控制噪声节约能源1.采用低阻抗阀门2.提高控制阀的密封性适用于新的工艺1.液化天然气2.煤化工3.核能第5页/共51页控制阀的计算控制阀的计算包括：1.流通能力计算2.开度计算3.调节比验证4.噪声预估5.关闭力的计算第6页/共51页控制阀通径的确定控制阀通径是根据工艺状况经计算得出1.工艺管道参数2.介质状态及物理参数3.工艺要求量：入口压力、出口压力、温度及流量4.其他要求 计算采用公式法1.IEC 60534 标准规定的计算方法2.GB/T 17213.2 标准规定的计算方法第7页/共51页控制阀计算的理论基础控制阀和普通的阀门一样，是一个局部阻力可以改变的节流元件。当流体流过调节阀时，由于阀芯、阀座所造成的流通面积的局部缩小，形成局部阻力，与孔板类似，它使流体的压力和速度产生变化，见图。流体流过调节阀时产生能量损失，通常用阀前后的压差来表示阻力损失的大小 第8页/共51页牛顿型流体 在确定调节阀的口径时，最主要的依据和工作程序就是计算流量系数. 而计算流量系数的基型公式是以牛顿不可压缩流体的伯努利方程为基础的，流经调节阀的介质应该属于牛顿型流体牛顿型流体。凡遵循牛顿内摩擦定律的流体都属牛顿流体。 图中表示两板之间流体的流动情况，若y处流体层的速度为，在其垂直距离为dy处的邻近流体层的速度为 +d, 则d/dy表示速度沿法线方向的变化率，也称速度梯度。 实验证明两流体层之间单位面积上的内摩擦力（ 或称为剪应力）与垂直于流动方向的速度梯度成正比。即 = d/dy 式中 为比例系数，称为粘性系数，或称为动力粘度，简称为粘度，公式所表示的关系称为牛顿粘性定律，也就是牛顿内摩擦定律。 后面讨论的流体计算公式适用于介质是牛顿型不可压缩流体、可压缩的流体或上后面讨论的流体计算公式适用于介质是牛顿型不可压缩流体、可压缩的流体或上述两者的均相流体述两者的均相流体，对于泥浆、胶状液体等非牛顿型流体是不适用的。对于泥浆、胶状液体等非牛顿型流体是不适用的。第9页/共51页公式来源的推导gPPH21gvH22 如果调节阀前后的管道直径一致，流速相同，根据流体的能量守恒原理，不可压缩流体流经调节阀的能量损失为：式中：H 单位重量流体流过调节阀的能量损失；P1 调节阀阀前的压力；P2 调节阀阀后的压力； 流体密度；g 重力加速度。v 流体的平均流速 控制阀的阻力系数Q 流体的体积流量A 控制阀连接管的横截面积AQv 如果调节阀的开度不变，流经调节阀的流体不可压缩，则流体的密度不变，那么，单位重量的流体的能量损失与流体的动能成正比，即：流体在调节阀中的平均流速为：第10页/共51页基本计算公式212PPAQ综合上述三式可得调节阀的流量方程式为：若方程式中个参数采用下属单位：A cm2P1 、P2100kPa g/cm3Q m3/h将式改写为：该式即是控制阀实际应用的流量方程。该式即是控制阀实际应用的流量方程。可见，当调节阀口径一定，并且调节阀可见，当调节阀口径一定，并且调节阀两端压差不变时，阻力系数减小，流量两端压差不变时，阻力系数减小，流量增大；所以，控制阀的工作原理就是按增大；所以，控制阀的工作原理就是按照信号的大小，通过改变阀芯行程来改照信号的大小，通过改变阀芯行程来改变流通截面积，从而改变阻力系数而达变流通截面积，从而改变阻力系数而达到调节流量的目的到调节流量的目的。第11页/共51页流通能力的定义 C称为流量系数，它与阀芯和阀座的结构、阀前阀后的压差、流体性质等因素有关。因此，它表示调节阀的流通能力，但必须以一定的规定条件为前提。 为了便于用不同单位进行运算，可把上式改写成一个基型公式：式中N为各种不同单位制的系数在采用国际单位制时，流量系数用Kv表示。 KvKv的定义为：温度为540的水在105Pa压降下，1小时内流过阀的立方米数。很多采用英寸制单位的国家用Cv表示流量系数。CvCv的定义为：用4060F的水，保持阀门两端压差为1psi，阀门全开状态下每分钟流过的水的美加仑数第12页/共51页流通能力(Kv与Cv)的换算PQ10Kv K Kv v1 1. .1 15 56 6P PQ Q1 10 01 1. .1 15 54 48 87 78 82 22 2 P PQ Q0 0. .3 38 81 12 23 35 54 4. .4 40 02 28 8 P PQ Q0 0. .1 14 45 50 03 34 41 14 4. .4 40 02 28 8C Cv v1kPa=0.001Mpa=0.001*145.034237 = 0.145034237 Psi1m3/h =264.17gol/h =4.4028 gpm 1kgf/cm2 =0.098067 MPa =735.56 mmHg =0.96784 atm =14.223 Psi1 Mpa =10.19716 kgf/cm2 =7500.624576 mmHg =9.869221 atm =145.034237 Psi1 atm =1.03229 kgf/cm2 =760.001653 mmHg =0.101325 MPa =14.695611 Psi1 Psi =0.070309 kgf/cm2 =0.006895 MPa =51.716234 mmHg =0.068048 atm Cv=1.156 Kv Kv=0.865 Cv第13页/共51页实际流体在建立流量系数的计算公式时，都是把流体假想为理想流体，根据理想的简单条件来推导公式，没有考虑到阀门结构对流动的影响，也就是说，只把调节阀模拟为简单的结构形式，只考虑到阀门前、后的压差，认为压差直接从P1降为P2。而实际上，当流体流过调节阀时，其压力变化情况如图所示。 第14页/共51页通过截流的压力变化根据流体的能量守恒定律可知，在阀芯、阀座处由于节流作用而在附近的下游处产生一个缩流，其流体速度最大，但静压最小。在远离缩流处，随着阀内流通面积的增大，流体的流速减小，由于相互摩擦，部分能量转变成内能，大部分静压被恢复，形成了阀门压差P。也就是说，流体在节流处的压力急剧下降，并在节流通道中逐渐恢复，但已经不能恢复到P1值。 第15页/共51页阻塞流 当介质为气体时，由于它具有可压缩性，当阀的压差达到某一临界值时，通过调节阀的流量将达到极限，这时，即使进一步增加压差，流量也不会再增加。 当介质为液体时，一旦压差增大到足以引起液体气化，即产生闪蒸和空化作用时，也会出现这种极限的流量，这种极限流量称为阻塞流。由图可知，阻塞流产生于缩流处及其下游。 产生阻塞流时的压差为PT。为了说明这一特性，可以用压力恢复系数FL 来描述：第16页/共51页液体的闪蒸和空化在控制阀内流动的液体，常常出现闪蒸和空化两种现象。它们的发生不但影响口径的选择和计算，而且将导致严重的噪声、振动、材质的破坏等，直接影响调节阀的使用寿命。因此在阀门的计算和选择过程中是不可忽视的问题。第17页/共51页闪蒸如图所示，当压力为P1的液体流经节流孔时，流速突然急剧增加，而静压力骤然下降，当孔后压力P2达到或者低于该流体所在情况下的饱和蒸汽压PV蒸时，部分液体成为气体，形成汽液两相共存的现象，这种现象称为闪蒸。产生闪蒸时，对阀芯等材质已开始有侵蚀破坏作用，而且影响液体计算公式的正确性，使计算复杂化。如果产生闪蒸之后，P2不是保持在饱和蒸汽压以下，在离开节流孔之后又急骤上升，这时气泡产生破裂并转化为液态，这个过程即为空化作用。第18页/共51页气蚀所以，空化作用是一种两阶段现象，第一阶段是液体内部形成空腔或气泡，即闪蒸阶段；第二阶段是这些气泡的破裂，即空化阶段。图中显示就是一个在节流孔后产生空化作用的示意图。许多气泡集中在节流孔阀后，自然影响了流量的增加，产生了阻塞情况.因此，闪蒸和空化作用产生的前后的计算公式必然不同。在产生空化作用时，在缩流处的后面，由于压力恢复，升高的压力压缩气泡，达到临界尺寸的气泡开始变为椭圆形，接着，在上游表面开始变平，然后突然爆裂，所有的能量集中在破裂点上，产生极大的冲击力第19页/共51页压力恢复系数FL FL值是阀体内部几何形状的函数，它表示调节阀内流体流经缩流处之后动能变为静压的恢复能力。一般FL=0.50.98。当FL=1时， P1-P2=P1-PVC，可以想象为P1直接下降为P2，与原来的推导假设一样。FL越小，P比P1-PVC小得越多，即压力恢复越大。 各种阀门因结构不同，其压力恢复能力和压力恢复系数也不相同。有的阀门流路好，流动阻力小，具有高压力恢复能力，这类阀门称为高压力恢复阀，例如球阀、蝶阀、文丘里角阀等。有的阀门流路复杂，流阻大，摩擦损失大，压力恢复能力差，则称为低压力恢复阀，如单座阀、双座阀等。在图中可以看出，球阀的压差损失PA 小于单座阀的压差损失PB。 FL 值的大小取决于调节阀的结构形状，通过试验可以测定各类典型阀门的FL值。计算时可参照表选用。第20页/共51页常用FL值表阀的类型阀芯形式流动方向FLXT单座阀柱塞型柱塞型窗口型套筒型套筒型流开流闭任意流开流闭0.900.800.900.900.800.720.550.750.750.70双座阀柱塞型窗口型任意任意0.850.900.700.75角形阀柱塞型柱塞型套筒型套筒型流开流闭流开流闭0.900.800.850.800.720.650.650.60球阀O形球阀（孔径为0.8d）V形球阀任意任意0.550.570.150.25偏旋阀柱塞型任意0.850.61蝶阀60全开90全开任意任意0.680.550.380.20第21页/共51页阻塞流对计算的影响 从前面的分析可知，阻塞流是指介质在流过调节阀时所达到的最大流量状态（即极限状态） 在固定的入口条件下，阀前压力P1保持一定而逐步降低阀后压力P2时，流经调节阀的流量会增加到一个最大极限值，再继续降低P2，流量也不再增加，这个极限流量即为阻塞流。PNQC 从图上可见，当按实际压差计算时Qmax要比阻塞流量Qmax大很多。因此，为了精确求得此时的Kv值，只能把开始产生阻塞流时的阀压降Pt作为计算用的压降。液体是不可压缩流体，它在产生阻塞流时Pvc值与液体介质的物理性质有关，即Pvc=Ff*Pv Pv液体的饱和蒸汽压力；Ff液体的临界压力比系数。 Ff是阻塞流条件下缩流处压力Pc与阀入口温度下的液体饱和蒸汽压力Pv之比的函数。可以用图查出。PcPvFF28. 096. 0也可利用公式 求出。 阻塞流出现之后，流量与P之间的关系已不再遵循公式 的规律。第22页/共51页阻塞流的判断PFL2(PI-PVC)阻塞流判断公式阻塞流判断公式PVC的计算的计算Pvc=Ff*Pv Pv液体的饱和蒸汽压力； Ff液体的临界压力比系数。 Ff是阻塞流条件下缩流处压力Pc与阀入口温度下的液体饱和蒸汽压力Pv之比的函数。可以用图查出。或用公式计算P Pc cP Pv v0 0. .2 28 80 0. .9 96 6F FF F第23页/共51页不可压缩流体计算公式PQKV0/10PQKV0/10当P PTP PT阻塞流非阻塞流选用公式KvKv=51.5Kv=38PcPvFF28. 096. 0)(12VFLTPFPFPTPQKv10PQKv10第25页/共51页低雷诺数液体的计算和修正 雷诺数Re是表明流体在管道内流动状态的无量纲数。 管内流体流动的特性取决于四种参数（管径、粘度、密度和速度）的综合作用。由雷诺数的大小可以判断流体的流动状态是层流还是紊流。 流量系数Kv是在适当的雷诺数、紊流情况下测定的。随着雷诺数Re的增大，Kv值变化不大。然而当雷诺数减小时，有效的Kv值会变小。在极端的情况下，雷诺数很低，例如对粘性很大的流体，流体的流动已经成为层流状态，其流量与阀压降成正比，而不是与阀压降的开方值成正比，这时如果还按原公式计算Kv值，误差一定很大。因此，对雷诺数偏低的流体，对Kv值计算公式要进行校正。修正后的流量系数为Kv，即 Kv=Kv/FRKv=Kv/FR式中- Kv修正后的流量系数；Kv按紊流条件时，即按原公式计算的流量系数。FR雷诺数修正系数，可以按雷诺数Re的大小从图中查得。第26页/共51页Re的计算雷诺数Re可以根据阀的结构和粘度等因素，由下列公式求得。对于具有二个平行流路的调节阀，如直通双座阀、蝶阀、偏心旋转阀，雷诺数为：对于只有一个流路的调节阀，如直通单座阀、套筒阀、球阀、角阀、隔膜阀等，雷诺数为： 第27页/共51页黏度单位及换算黏度分为动力黏度和运动黏度动力黏度单位 ： mPa*s (毫帕*秒) 物理单位制：cP (厘泊) 1Pa*s=103 mPa*s=103 cP 运动黏度单位：m2/s (每秒平方米) 物理单位制：cSt (厘斯) 1mm2/s=1cSt动力黏度介质密度运动黏度)/()/()*(23smmcmgsmPa第28页/共51页可压缩流体(气体)计算公式流体状态流体状态判别式判别式计算公式计算公式单位单位非阻塞流非阻塞流Qg _Qg _气体标准体积流量气体标准体积流量 NmNm3 3/h/hNN气体标准状态下的密度气体标准状态下的密度 （273K 101.3kPa) 273K 101.3kPa) kg/Nmkg/Nm3 3P1P1_ _ 入口压力入口压力 （绝压）（绝压） kPakPa X _ X _ 压差比压差比 X=X=P/PP/P1 1 y _ y _ 膨胀系数膨胀系数T1_ T1_ 入口绝对温度入口绝对温度 K(+273)K(+273)Z _ Z _ 压缩系数压缩系数k k气体的绝热指数气体的绝热指数Fk_ Fk_ 比热比系数空气比热比系数空气FkFk=1=1M M_ _ 气体分子量气体分子量Z Z由由Tr=TTr=T1 1/Tc Pr=P/Tc Pr=P1 1/Pc/Pc查表求得查表求得阻塞流阻塞流TKXFX TKXFX XMZTyPQgKvXZTyPQgKvN1111*6 .24*19. 5TTNXkMZTPQgKvXkZTPQgKv*9 .13*9 . 211111 1. .4 4k kF FX X3 3F FX X1 1y yK KT TK K第29页/共51页可压缩流体(蒸汽)计算公式流体状态判别式计算公式单位非阻塞流Ws _蒸气标准质量流量 kg/hN蒸气标准状态下的密度 （273K 101.3kPa) kg/Nm3P1_ 入口压力（绝压） kPa X _ 压差比 X=P/P1 y _ 膨胀系数T1_ 入口绝对温度 K(+273)Z _ 压缩系数k气体的绝热指数Fk_ 比热比系数空气Fk=1M_ 气体分子量Z由Tr=T1/Tc Pr=P1/Pc查表求得阻塞流TKXFX TKXFX XMZTyPWsKvXPyWsKvS1111 . 1116. 3MXkZTPWsKvPXkWsKvTST*62. 0*178. 11114.131kFXFXyKTK第30页/共51页两相流的计算流体状态计算公式单位液体与非液化气体Wg _气体标准质量流量 kg/hWL _液体质量流量 kg/hN蒸气标准状态下的密度 （273K 101.3kPa) kg/Nm3P1_ 入口压力 kPa X _ 压差比 X=P/P1 y _ 膨胀系数T1_ 入口绝对温度 K(+273)Z _ 压缩系数k气体的绝热指数Fk_ 比热比系数空气Fk=1M_ 气体分子量液体与蒸气310/16. 3LLgLeeLWWgWWgPWWgKv4.131kFXFXyKTK3110/)1 (16. 3LLSLmFmLLWWgWWgFPFWWgKv第31页/共51页管件的修正计算PQFpKv10 调节阀阀体的上游和（或）下游装有附接管件时，必须考虑管件几何形状的影响，即管件几何形状系数Fp的影响。 Fp是流过装有附接管件调节阀的流量与不装有附装管件时的流量之比。 两种安装情况的流量均在不产生阻塞流的同一试验条件下测得。为了保证5%的最大允许偏差，可以通过试验确定Fp，其压差值以不出现阻塞流为限。 如采用国际单位制，利用公式进行修正：第32页/共51页气体密度计算控制阀计算中气体的基本公式是由理想气体基本定律推导得出的。 PnVn=NRTn工作状态的公式为 ： P1V1=NRT1因为当气体温度、压力变化是气体的克分子数未变，所以N不变，而R为常数。则NR= PnVn/Tn= P1V/T1而当物质的质量不变时：nVn= 1V1所以： 1=1=nVn/V1=n=n* *P1P1* *Tn/(PnTn/(Pn* *T1)T1)例：空气例：空气2020时的密度时的密度=1.293=1.293* *273/(273+20)=1.2047273/(273+20)=1.2047第33页/共51页可调比控制阀的可调比就是控制阀所能控制的最大流量和最小流量之比。可调比也称可调范围： R=Qmax/QminR=Qmax/Qmin要注意：最小流量Qmin和泄漏量含义不同。 最小流量是指可调流量的下限值，一般为最大流量的2%4% 而泄漏量是阀门全关时泄漏的量，它仅为最大流量的0.1%0.01%理想可调比：当控制阀上压差一定时，可调比称为理想可调比。它是由控制 阀的结构决定的。一般控制阀的可调比为50.实际可调比：控制阀在工作时不是与管路系统串联就是与旁路阀并联，随着 管路系统的变化或旁路阀的开启程度不同，控制阀的可调比也 产生相应的变化。这使得可调比称为实际可调比第34页/共51页控制阀的特性 固有流量特性：指介质流过阀门的相对流量与相对行程的关系。 流量特性分为：快开型、直线型、等百分比型和抛物线型 快开开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，很快达到最大流量此后再增大开度，流量变化很小。 等百分比等百分比特性也称为对数特性单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比 直线： 相对流量与相对位移是直线关系单位位移变化所引起的流量变化时常数。放大系数是常数。 第35页/共51页特性曲线第36页/共51页控制阀开度的验算根据流量和压差计算得到Kv 值，并按制造厂提供的各类调节阀的标准系列，选取调节阀的口径后，考虑到选用时要圆整，因此，对工作时的阀门开度应该进行验算。一般最大流量时，调节阀的开度应在90%左右。最大开度过小，说明调节阀选得过大，它经常在小开度下工作。可调比缩小，造成调节性能的下降和经济上的浪费。一般不希望最小开度小于10%，否则阀芯和阀座由于开度太小，受介质冲蚀严重，特性变坏，甚至失灵。不同的流量特性，其相对开度和相对流量的对应关系是不一样的。理想特性和工作特性又有差别。因此验算开度时，应按不同特性进行。第37页/共51页开度计算公式第38页/共51页控制阀材料的选择控制阀材料分为三类：1.用于承压零件材料2.用于阀内件材料3.各种辅助材料 承压零件材料1.铸钢材料 WCB WCC LCB WC62.不锈钢材料 CF3 CF8 CF8M3.抗温度变化的合金钢 蒙乃尔 哈斯特莱4.特殊合金 哈氏C5.塑料 PTFE阀内件材料1.耐磨性2.耐温度变化性3.耐腐蚀性第39页/共51页控制阀压力等级的选择GB/T 12224-2005 钢制阀门 一般要求 ISO7005-1:1992ISO7005-1:1992PN20PN20PN50PN50PN63PN63PN110PN110ASME B16.34a-1998ASME B16.34a-1998Class 150Class 150Class 300Class 300Class 600Class 600材料组别材料组别1.11.12.12.11.11.12.12.11.11.12.12.11.11.11.91.92.12.12.22.2材料类别材料类别WCBWCB304304WCBWCB304304WCBWCB304304WCBWCB1Cr1Cr-0.5Mo-0.5Mo304304316316 温度温度F FC C分级表示的工作压力分级表示的工作压力/Mpa/Mpa1001002.0 2.0 1.9 1.9 5.2 5.2 5.0 5.0 6.5 6.5 6.3 6.3 10.4 10.4 10.5 10.5 10.1 10.1 10.1 10.1 20020093931.8 1.8 1.7 1.7 4.7 4.7 4.2 4.2 5.9 5.9 5.2 5.2 9.5 9.5 10.5 10.5 8.4 8.4 8.7 8.7 4004002042041.4 1.4 1.4 1.4 4.4 4.4 3.5 3.5 5.6 5.6 4.3 4.3 8.9 8.9 9.7 9.7 7.0 7.0 7.2 7.2 6006003153151.0 1.0 1.0 1.0 3.8 3.8 3.0 3.0 4.8 4.8 3.7 3.7 7.7 7.7 8.5 8.5 6.1 6.1 6.3 6.3 7007003713710.8 0.8 0.8 0.8 3.7 3.7 3.0 3.0 4.7 4.7 3.7 3.7 7.5 7.5 8.0 8.0 6.0 6.0 6.1 6.1 8008004274270.6 0.6 0.6 0.6 2.9 2.9 2.8 2.8 3.6 3.6 3.5 3.5 5.8 5.8 7.1 7.1 5.6 5.6 6.0 6.0 8508504544540.5 0.5 0.4 0.4 1.9 1.9 2.8 2.8 2.3 2.3 3.4 3.4 3.7 3.7 6.8 6.8 5.5 5.5 5.9 5.9 9009004824820.3 0.3 2.7 2.7 3.3 3.3 6.3 6.3 5.5 5.5 5.8 5.8 9509505105100.2 0.2 2.6 2.6 3.2 3.2 4.5 4.5 5.4 5.4 5.4 5.4 100010005385380.1 0.1 2.2 2.2 2.8 2.8 3.0 3.0 4.5 4.5 4.9 4.9 铸件铸件 1.1 1.1组组 WCB GB/T 12229 1.9 WCB GB/T 12229 1.9组组 WC6 JB/T 5263 2.1 WC6 JB/T 5263 2.1组组 CF8/CF3 CF8/CF3 2.22.2组组 CF8M/CF3M GB/T 12230 CF8M/CF3M GB/T 12230第40页/共51页压力等级对照ANSIANSI（美标）（美标）1501503003006006009009001500150025002500JISJIS（日标）（日标）10K10K20K20K40K40K63K63KPNPN（国标）（国标）1.6MPa1.6MPa4.0MPa4.0MPa6.4/10MPa6.4/10MPa10/15MPa10/15MPa25MPa25MPa32/42MPa32/42MPaPNPN（国标）（国标）20bar20bar50bar50bar110bar110bar150bar150bar260bar260bar420bar420bar注：注：1.ISA S75.15-19931.ISA S75.15-1993 2.ISO7005-1:19922.ISO7005-1:1992金属法兰金属法兰- -第一部分：钢法兰第一部分：钢法兰第41页/共51页控制阀泄漏量标准控制阀的泄漏量是考核关闭性的指标。泄漏量国际标准：FCI 70-2 国家标准 GB/T 4213第42页/共51页控制阀泄漏量的计算PKvQ*1 . 0P P_ _ _ _k kP Pa a/ /h hQQ_ _ _ _ _ _mm3 3L L/ /mmi in n0 0. .0 04 46 61 10 00 00 0/ /6 60 0* *3 35 50 0* *1 14 4. .9 9* *0 0. .1 1* *1 10 01 10 0P P* *K Kv v* *0 0. .1 1QQ4 44 4*泄漏量是根据阀门的额定容量计算泄漏量是根据阀门的额定容量计算阀门额定容量计算公式：阀门额定容量计算公式：例例1 1：GT DN25 GT DN25 等百等百 Kv=14.9 Kv=14.9 级级 级泄漏量级泄漏量mL/minmL/min0.05250.05256060* *1010* *100100700700* *2525* *1010* *5 56060* *10001000* *P*PD D* *1010* *5 5QQ6 612121212第43页/共51页噪声预估条件公式液体PcPSLP=10lg(1.17Kv)+20lg(0.01P)-30lgH+70 =APcPPT 且 P2PvSLP= B-50.01(P-Pc)-6气体除水蒸气外的气体SLP=10lg30KvFLP1P2D2T/H3+SLg水蒸气SLP=10lg6.8103KvFLP1P2D2(1+0.00126Tsh)6/H3出口流速过高的液体估算除水蒸气外的气体M=6.2QN(T)1/2/P2d2SPLo=10lg2.8P22d2D2M8T/104H3+SLg水蒸气M=138Ws(1+0.00126Tsh)SPLo=10lg0.0208P22d2D2M8（1+0.00126Tsh）6/H3Pc=Kc*（P1-Pv） Kc_起始空化系数（可由试验获得或查图确定） 用流体流速的马赫数M来判断产生噪声的程度。u当M1时 噪声过大，必须把调节阀的口径增大， 把流速降下来u当0.33M1时 可按公式估算其声压级第44页/共51页关闭力的计算控制阀在选择阀门类型、压力等级、通径、特性和材料后，要对控制阀要求的关闭力进行计算，以确保阀门可以正常工作。第45页/共51页选型影响使用的问题1.选择开度较小，引起震荡。一般工作开度应选择在40%70%之间。2.选择执行机构推力不够造成关闭不严，尤其是在故障关闭的状态时。3.由于冲蚀、闪蒸、气蚀造成关闭面快速损坏。4.因流速过高引起的流动噪声和动力噪声很大。5.由于缩颈后未进行修正，造成流通能力不够。6.提供的工艺参数与实际有较大的差距，引起选型错误。7.流向或安装位置引起的影响使用第46页/共51页控制阀的主要故障元件 阀体_要经常检查阀体内壁的受腐蚀和磨损情况，特别是用于腐蚀介质和高压差、空化作用等恶劣工艺条件下的阀门，必须保证其耐压强度和耐腐、耐磨性能。 阀芯_因为阀芯起到调节和切断流体的作用，是活动的截流元件，因此受介质的冲刷、腐蚀、颗粒的碰撞最为严重，在高压差、空化情况下更易损坏，所以要检查它的各部分是否破坏、磨损、腐蚀，是否要维修或更换。 阀座_阀座接合面是保证阀门关闭的关键，它受腐受磨的情况也比较严重。而且由于介质的渗透，使固定阀座的螺纹内表面常常受到腐蚀而松动，要特别检查这一部位。%阀杆要检查阀杆与阀芯、推杆的连接有无松动，是否产生过大的变形、裂纹和腐蚀。 填料_检查聚四氟乙烯或其他填料是否老化、缺油、变质，填料是否压紧。 垫片及O形圈_这些易损零件不能裂损、老化。第47页/共51页控制阀常见故障及解决方法序号故障产生原因消除方法1 阀体磨蚀1.流体速度太高2.流体中有颗粒3.空化和闪蒸1.增大阀内件尺寸，以降低流体速度2.阀体改为流线型结构，以减小流体的撞击3.阀体材料增加硬度4.改变阀内件结构，以降低流速5.避免空化作用，改用低压力恢复的阀门6.用不锈钢材料焊接修理2 阀内件磨蚀1.流体速度太高2.流体中有颗粒3.空化和闪蒸1.增大阀门或阀内件尺寸，以降低流体速度2.改用硬材料阀内件3.改变阀内件结构，以降低流速4.避免空化作用，改用阀门或阀内件5.改用流线型结构，避免冲击 3阀芯、阀座之间泄漏1.阀芯、阀座表面情况不好（磨损、被腐蚀）2.执行机构作用力太小3.阀座螺纹被腐蚀、松动1.改善接合面（研磨）2.调节执行机构和阀杆的连接加以调整3.拧紧或修理、更换阀芯、阀座第48页/共51页序号故障产生原因消除方法4阀座环和阀体之间泄漏1.拧紧力矩太小2.表面不好（不干净，光洁度差）3.垫片不合适4.阀体有小孔1.加大拧紧力矩2.重新加工，清洗干净3.修理或更换垫片4.铸件有时容易产生小孔，磨掉后焊接修理5填料泄漏1.阀杆光洁度不好2.阀杆弯曲3.填料盖没有压紧4.填料类型或结构不好5.填料层堆得太高6.填料腐蚀、有坑7.填料压盖变形、损坏1.阀杆磨光2.阀杆压直3.重新拧紧4.重选填料并更换填料、安装间隔环，减少填料高度5.改用性能好的填料6.修理或更换压盖及有关的法兰、螺母第49页/共51页序号故障产生原因消除方法6上阀盖与阀体之间泄漏 1.拧紧力矩小2.表面不光洁3.双头螺栓漏 1.拧紧力大一些2.垫片表面干净、光洁3.双头螺栓附近的阀体不能有小孔 7阀门没有动作 1.没有气源或气源压力不足2.执行机构故障，泄漏3.调节器无输出信号4.供气管断裂、变形5.气接头损坏、漏气6.流动方向不正确，受力过大使阀芯脱落7.阀杆或轴卡死8.阀门定位器或电,气转换器故障9.阀内件损坏、卡住10.阀芯在阀座中卡死 1.检查并修理气源2.修理故障元件3.修理故障元件4.更换5.修理或更换6.按箭头方向安装7.修理或更换8.修理或更换9.摩擦过大卡住时，松开，润滑，重装10.重新加工，修理或更换 第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页