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ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析

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    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥無需外加能源,利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源,引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置,改變兩端的壓差和流量,使閥前(或閥后)壓力穩(wěn)定。具有動(dòng)作靈敏,密封性好,壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于氣體、液體及蒸汽介質(zhì)減壓穩(wěn)壓或泄漏穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。
       本系列產(chǎn)品有單座(ZZYP)、套筒(ZZYM)、雙座(ZZYN)三種結(jié)構(gòu);執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式、活塞式二種;作用型式有減壓用閥后壓力調(diào)節(jié)(B型)和泄壓用閥前壓力調(diào)節(jié)(K型)。產(chǎn)品公稱壓力等級(jí)有PN16、40、64;閥體口徑范圍DN20~300;泄漏量等級(jí)有Ⅱ級(jí)、Ⅳ級(jí)和Ⅵ級(jí)三檔;流量特性為快開;壓力分段調(diào)節(jié)從15~2500kPa??砂葱枰M合滿足用戶況要求。

    是一種無需外加能源,利用被控介質(zhì)自身能量當(dāng)動(dòng)力源、引入執(zhí)行膜室產(chǎn)生推力,控制節(jié)流元件運(yùn)動(dòng)達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)。具有測(cè)量、執(zhí)行、控制的綜合功能。可在無氣、無電的場(chǎng)所。廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站、輕工、印染工業(yè)部門自控系統(tǒng)中各種設(shè)備氣體、液體及蒸汽介質(zhì)的減速壓、穩(wěn)壓(用于閥后壓力調(diào)節(jié))泄壓、穩(wěn)壓(用于閥前壓力調(diào)節(jié))的自動(dòng)控制。根據(jù)用戶不同的工況條件可選用不同的閥芯結(jié)構(gòu)型式以及不同執(zhí)行機(jī)構(gòu),以達(dá)到最佳的控制效果。

    ZZYP-16K自力式壓力調(diào)節(jié)閥.jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析

    自力式調(diào)節(jié)閥門口徑時(shí),需要考慮流體介質(zhì)的主要流量、運(yùn)行狀態(tài)下的最小流量值、壓力、壓力差、環(huán)境溫度、粘度以及介質(zhì)相對(duì)密度等參數(shù)。同時(shí)也需要準(zhǔn)確確定閥門前后的系統(tǒng)壓力,并計(jì)算出所需的流量指數(shù)KV值(或CV值),包括較大流量與少流量的情況。如果未經(jīng)過穩(wěn)定檢查的自力式調(diào)節(jié)閥選用了較大流量值,那么KV(或CV)值將比計(jì)算出的值大一到近二級(jí)。為確保企業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn),應(yīng)選擇配備充足的流通能力的自力式調(diào)節(jié)閥門。一般來說,選擇的KV選/KV計(jì)應(yīng)大于m,其中m為平行線流量特性為1.63,等百分?jǐn)?shù)特性為1.97。

    ZZYP自力式減壓閥05.jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析自力式調(diào)節(jié)閥門口徑如何選擇?

    選定自力式調(diào)節(jié)閥門口徑后,需要計(jì)算自力式調(diào)節(jié)閥門的相對(duì)行程安排(少較大開啟度),這應(yīng)該處于平行線特性閥10-80%和等百分?jǐn)?shù)特性閥30-90%的范圍內(nèi)才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于一般的改造工程,如果沒有特別的原因需要進(jìn)行準(zhǔn)確度計(jì)算,通常會(huì)按照工藝管道管徑大小選閥,選用比管徑小一(或兩個(gè)級(jí)別)的自力式調(diào)節(jié)閥門。因?yàn)楣に嚬艿雷粤κ秸{(diào)節(jié)閥門口徑采用的是經(jīng)濟(jì)流速(即風(fēng)阻小)的流體介質(zhì),而自力式調(diào)節(jié)閥門則是節(jié)流閥門。其大小頭(變摩擦阻力)元件的流動(dòng)速度要高于管道內(nèi)的流速,因此,閥門口徑應(yīng)稍小于管徑,以確保調(diào)整精度符合要求。有時(shí),針對(duì)低壓蝶閥,也可以選擇與管道相同的口徑,因?yàn)檎{(diào)節(jié)蝶閥的主要工作是開啟度為70%。這樣選擇的自力式調(diào)節(jié)閥門口徑可以保證與管道口徑相一致,物質(zhì)流通能力不受影響,一般可以滿足工藝生產(chǎn)規(guī)定。無論口徑如何選擇,自力式調(diào)節(jié)閥門的調(diào)整精度與操作質(zhì)量都需要得到充分的保障。

    ZZYP自力式減壓閥102.jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析閥內(nèi)件(Valve Trim)

    閥內(nèi)件是與流體直接接觸的閥內(nèi)可拆卸的改變流通截面積和截流件導(dǎo)向等作用的零部件總稱,包括典型截流件的閥芯(Plug)和閥座(Seat),還包括套筒(Cage)、閥桿(Stem)以及減噪器(Flow divider)、抗空化氣蝕部件(AC-trim)、導(dǎo)向(Guide)、密封件、固定件,等等。閥內(nèi)件主要功能是使流通截面積按一定規(guī)則比例變化,實(shí)現(xiàn)流通能力和閥芯/閥桿行程之間的相互關(guān)系,其次是保證緊密關(guān)閉,符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的泄漏率。

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析閥芯(Plug)

    閥芯是閥內(nèi)件中最為關(guān)鍵的部件,同時(shí)是控制閥的可動(dòng)部件,閥芯與閥座配合使用,可緊密關(guān)閉切斷流體,可通過改變節(jié)流截面積來調(diào)節(jié)流體通過量,進(jìn)而達(dá)到過程控制的目的。

    閥芯的形狀(或籠式閥的套筒開口形狀)決定著控制閥的流量特性,如常見的線性、等百分比、快開特性和拋物線特性等。閥芯閥座的尺寸以及閥內(nèi)流路決定著控制閥的最大流通能力。

    閥芯閥座的選材及其工藝處理決定著控制閥的工況應(yīng)用和可靠性。閥芯閥座以及閥內(nèi)件的設(shè)計(jì)直接反映了控制閥廠家的技術(shù)能力。

    電動(dòng)自力式4.jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析套筒型閥芯開口形狀和流量特性

    為了獲得不同的閥門特性,閥芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有多種多樣,一般分直行程和角行程兩大類。單座型控制閥(Globe valve)一般都是頂部導(dǎo)向的直行程控制閥,采用最多的是柱塞型閥芯、套筒型閥芯,以及用于小流量的針形或圓柱銑槽閥芯,還有抗空化氣蝕的多級(jí)閥芯和特殊設(shè)計(jì)閥芯。角行程閥芯是通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來改變它與閥座間的流通面積。

    早期的控制閥主要是單座閥,柱塞型閥芯。為了克服單座控制閥柱塞型閥芯不平衡力大、較低的流通能力和高噪聲等問題,上世紀(jì)六十年代國(guó)外一些廠家開始研發(fā)不平衡力小、有較大流通能力、低噪聲和便于拆裝閥內(nèi)件的套筒型控制閥。

    與柱塞型閥芯相比,套筒型閥芯的緊密關(guān)閉切斷功能和泄漏等級(jí)要差一些。在工業(yè)應(yīng)用中,套筒易磨損,更會(huì)關(guān)閉不嚴(yán)和使泄漏量增大,造成功能安全不足。此外,套筒閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)和流路也比柱塞型閥復(fù)雜,部件數(shù)量多,檢維修內(nèi)容多。密封件多也是套筒閥的一大特點(diǎn),如Fisher 的ED 系列套筒閥的平衡閥芯就有5 個(gè)專用墊片,而抗擠壓密封件或彈簧加載密封環(huán)都屬易損件和檢修更換件,更換頻次高及專用墊片備件價(jià)格很高也使得維護(hù)成本增加。套筒閥的快捷拆卸設(shè)計(jì)則是應(yīng)對(duì)套筒閥內(nèi)件耐用性和經(jīng)常檢修的問題。

    鉆孔式籠罩式閥芯專為高壓降的應(yīng)用場(chǎng)合而設(shè)計(jì),并消除氣蝕、噪音、腐蝕和震動(dòng)這些常見問題。通過鉆孔的分布來實(shí)現(xiàn)流量特性。最小可控Cv由閥塞與閥籠之間的間隙以及密封面到閥籠最底側(cè)孔的距離決定。

    電動(dòng)自力式001.jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析非平衡式閥芯和平衡式閥芯

    針對(duì)單座閥閥芯所受不平衡力大的問題,也有采用平衡型閥芯的解決方案,可使得現(xiàn)有推力有限的執(zhí)行器可用。平衡型閥芯是在閥芯開有平衡孔,將流體壓力引到閥芯另一側(cè)平衡腔室并與閥出口流路密封隔離,這樣閥芯兩側(cè)壓力差的絕大部分被平衡掉,不平衡力只有相當(dāng)于流體壓力在閥桿截面積上的作用力了。由于平衡孔徑相對(duì)小一些,若被堵上則平衡作用全失,平衡閥芯不適宜用于較臟、含較大固體顆粒物或易結(jié)晶易固化介質(zhì)。常見的平衡閥芯都是將平衡腔室的筒體設(shè)計(jì)為固定的,密封環(huán)嵌裝在平衡閥芯上,平衡閥芯類似活塞作上下提升運(yùn)動(dòng)。如下圖所示,左側(cè)為非平衡式閥芯,右側(cè)為平衡式閥芯。

    ZZYP自力式減壓閥高壓7.jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析抗空化氣蝕閥芯

    在調(diào)節(jié)閥中產(chǎn)生的沖刷、汽蝕空化現(xiàn)象,其根本原因即是由于閥前后的壓差過高,流速過快。一般認(rèn)為當(dāng)Δp>2.5MPa時(shí),流體介質(zhì)在閥內(nèi)部進(jìn)入節(jié)流部位時(shí)壓力驟然下降,在通流截面面積最小處壓力降至,當(dāng)這一壓力低于當(dāng)前溫度下流體的飽和蒸汽壓時(shí),部分液體會(huì)出現(xiàn)汽化,形成大量微小的汽泡,當(dāng)流體流過節(jié)流口壓力回升時(shí),這些汽泡又發(fā)生破裂回到液態(tài),對(duì)閥體和閥芯等部件產(chǎn)生沖擊并帶來噪聲、振動(dòng)、閥內(nèi)件或閥體材質(zhì)的破壞等危害。

    ZZYP自力式減壓閥23.jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

    公稱通徑DN(mm)20253240506580100125150200250300
    額定流量系數(shù)Kv7112030487512019030048076011001750
    額定行程(mm)81014202540506070
    公稱壓力PN(MPa)1.6、4.0、6.4
    壓力調(diào)節(jié)范圍(KPa)15~50   40~80   60~100  80~140   120~180  160~220   200~260
    240~300 280~350 330~400 380~450  430~500  480~560   540~620
    600~700 680~800 780~900 880~1000 950~1500 1000~2500
    流量特性快開
    調(diào)節(jié)精度(%)±5
    使用溫度(℃)≤350
    允許
    泄漏量
    硬密封(l/h)單座:≤10-4閥額定容量(Ⅳ級(jí));雙座、套筒≤5×10-3閥額定容量(Ⅱ級(jí))
    軟密封(ml/h)0.150.300.450.600.901.74.06.7511.1016.0
    減壓比
    10

    1.25



    二、ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析-型號(hào)

    類別型號(hào)類別型號(hào)
    單座壓閉型ZZYP-16~64B單座壓閉型ZZYP-16~64K
    雙座壓閉型ZZYN-16~64B雙座壓閉型ZZYN-16~64K
    套筒壓閉型ZZYM-16~64B套筒壓閉型ZZYM-16~64K


    注:1.壓閉型用于閥后壓力調(diào)節(jié),當(dāng)閥后壓力升高,閥門關(guān)閉,以達(dá)到減壓,穩(wěn)壓的目的。

            2.壓開型用于閥后壓力調(diào)節(jié),當(dāng)閥后壓力升高,閥門打開,以達(dá)到泄壓,穩(wěn)壓的目的。

    三、ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析-主要技術(shù)參數(shù)

    公稱通徑DN(mm)20253240506580100125150200
    閥座直徑DN(mm)10121520
    額定流量系數(shù)Kv1.82.44.441120304875120190300480760
    允許壓差(MPa)2.52.01.61.0
    公稱壓力(MPa)1.6 4.0 6.4
    固有流量特性快開
    保證調(diào)壓閥正常工作
    的最小壓差P(MPa)
    0.05
    壓力分段范圍
    (KPa)
    15~50  40~80  60~100  80~140  120~80
    160~220 200~260 240~300 280~350 330~400
    380~450 430~500 480~560 540~620 600~700
    680~800 780~900 800~1000 900~2000    
    工作溫度℃液體≤140;氣體≤80;配冷凝器和散熱片≤350
    適合介質(zhì)氣體、蒸汽、低粘度液體
    法蘭尺寸、型式PN10、16、40GB9113-88、PN64JB/T7-94;PN10,16凸式,PN40,64凹式
    或根據(jù)用戶要求選配其它標(biāo)準(zhǔn)型式的法蘭(如:ANSI、JIS、DIN等標(biāo)準(zhǔn))
    結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度按GB12221-89標(biāo)準(zhǔn)
    可配附件冷凝器(用于介質(zhì)為蒸汽的場(chǎng)合)、散熱片等。
    執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)接口內(nèi)螺紋M16×1.5

    四、主要性能指標(biāo)

    控制精度%±8
    允許泄
    漏量
    硬密封(L/H)單座(Ⅳ級(jí)):≤10-4閥額定容量:雙座、套筒(Ⅱ級(jí))、≤5×10-3×閥額定容量
    軟密封(ml/min)DN(mm)
    20253240506580100125150200
    0.150.30.450.60.91.74.06.75



    五、ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析主要外形尺寸及重量

    ZZYP自力式減壓閥08.jpg


    公稱通徑(DN)20253240506580100125150200
    LPN16、40150160180200230290310350400480600
    PN64230230260260300340380430500550650
    B2333323735226739801200
    H

    調(diào)
    節(jié)


    MPa
    15~140475520540710780840880915
    120~300455500520690760800870880
    280~500450490510680750790860870
    480~1000445480670740780850860
    600~15004455706008208909509501000
    1000~25004455706008208909509501000
    A

    調(diào)
    節(jié)


    MPa
    15~140φ282φ308
    120~300φ232
    280~1000φ196φ196φ282
    600~2500φ85φ96
    大約重量(Kg)2637427290114130144180
    導(dǎo)壓管接口螺紋M16×15


    控制閥廠家都致力于抗空化氣蝕的解決方案,除了在選型計(jì)算上應(yīng)用阻塞流方程和避開產(chǎn)生閃蒸和空化的條件,還從閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)、材料選用等方面入手特殊設(shè)計(jì)出各種不同的抗空化氣蝕閥芯。特殊設(shè)計(jì)的抗空化氣蝕閥芯使流體在通過閥芯閥座時(shí)每一點(diǎn)的壓力都高于該溫度下的飽和蒸汽壓,或采用多級(jí)降壓級(jí)間壓力恢復(fù)的多級(jí)閥芯,或采用特殊結(jié)構(gòu)改變流動(dòng)狀態(tài)并提前破壞氣泡而減小閃蒸效果使空化難以產(chǎn)生,同時(shí)降低噪聲。
    自力式流量調(diào)節(jié)閥主要由閥體、密封圈、填料、導(dǎo)向桿和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。閥體是閥門的主體部分,通常采用鑄件或鍛件制造,具有足夠的強(qiáng)度和密封性能。密封圈是閥門的密封部分,它的作用是保證流體的密封性,通常采用橡膠或塑料等材料制成。填料是閥門的填充部分,它的作用是增加閥門的密封性能,通常采用稀疏的填料函制成。導(dǎo)向桿是閥門的導(dǎo)向部分,它的作用是保證閥門在操作時(shí)能夠順暢地轉(zhuǎn)動(dòng),通常采用有導(dǎo)向性的材料制成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是自力式流量調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動(dòng)部分,通常采用電機(jī)或氣動(dòng)等方式驅(qū)動(dòng)。

    ZZYP自力式減壓閥17.jpg

     2.ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析調(diào)整自力式流量調(diào)節(jié)閥的性能

     自力式流量調(diào)節(jié)閥的性能可以通過調(diào)整密封圈的位置和填料函的壓緊程度來實(shí)現(xiàn)。密封圈的位置調(diào)整是指調(diào)整密封圈與閥體的接觸面積,以達(dá)到最佳的密封性能。填料函的壓緊程度調(diào)整是指調(diào)整填料函對(duì)密封圈的壓緊程度,以達(dá)到最佳的填充性能。調(diào)整密封圈的位置和填料函的壓緊程度需要具備一定的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),不當(dāng)?shù)恼{(diào)整可能導(dǎo)致閥門的泄漏和卡死等問題。

    ZZYP自力式調(diào)節(jié)閥047.jpg

     3.ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析調(diào)整自力式流量調(diào)節(jié)閥的方法

     調(diào)整自力式流量調(diào)節(jié)閥的方法可以分為以下幾個(gè)步驟:

     (1)檢查閥門的外觀和內(nèi)部情況,確定閥門是否有明顯的泄漏或卡死現(xiàn)象。

     (2)根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)和原理,確定密封圈的位置和填料函的壓緊程度進(jìn)行調(diào)整。

     (3)根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)和原理,確定驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行調(diào)整。

     (4)根據(jù)閥門的結(jié)構(gòu)和原理,進(jìn)行多次調(diào)整,直到閥門的性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

    ZZYP自力式調(diào)節(jié)閥49 (2).jpg

    ZZY型自力式壓力調(diào)節(jié)閥流量CV計(jì)算選型分析

     自力式流量調(diào)節(jié)閥如何調(diào)整為最佳性能這個(gè)問題需要結(jié)合具體的閥門結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行回答,具體的調(diào)整方法也會(huì)因閥門的不同而有所差異。在實(shí)際操作中,需要根據(jù)閥門的具體情況進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)到最佳的性能。國(guó)內(nèi)外一些調(diào)節(jié)閥廠商都研發(fā)了各種不同類型的專門應(yīng)用于苛刻工況下的抗汽蝕多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥。常見的多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥分為三類,雖然在結(jié)構(gòu)上有所不同,但有著共同的工作原理,都是通過改變結(jié)構(gòu)將總的壓差進(jìn)行分段多級(jí)降壓,使每一級(jí)壓降Δp1小于產(chǎn)生空化的臨界壓差,從而有效避免了汽蝕等危害的發(fā)生。