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调节阀结构与性能分析

日期:2012/4/10 10:44:41 人气: 标签:调节阀结构 调节阀性能分析 调节阀 专题:



调节阀结构与性能分析

1 概述

    液态流体通过调节阀节流截面时,由于节流面的收缩,导致流体流速增加,压力下降。当压力降低至液体的蒸发压力下时,液体中会产生“蒸汽泡”。如果流体流出缩流截面的出口压力低于液体的蒸发压力,则“汽泡”继续形成,称之为“闪蒸”。如果流体流出缩流截面的出口压力大于液体的蒸发压力,则“汽泡”受挤而破碎。因破碎产生的冲击波,极高的压力撞击阀瓣或管壁的金属表面。由于反复撞击,一方面,导致金属表面疲劳,产生表面缺陷。另一方面,撞击破坏了金属表面的钝化膜覆盖层。在更新钝化膜的过程中,母体金属被消耗,即产生汽蚀,汽蚀导致了金属表面的磨损与破坏。破裂的汽蚀气泡是产生噪声的主要原因之一,噪声量与汽蚀程度有关。

CX2000电气阀门定位器,阀门定位器CX2000(注:图中所示为CX2000电气阀门定位器)

    FISHER调节阀在结构设计及材料选择方面具有防汽蚀降噪声的特点。

    2 性能分析

    以FISHER的SAR10.1-ED型调节阀(6英寸)为例(图1),分析该阀特点和性能。

    2.1 基本参数

    阀门类型:截止型调节阀(低复原型)
    驱动方式:电动380V
    定位器信号输出:4~20mA
    输送介质:饱和蒸汽水
    介质压力:0.5MPa
    介质温度:263℃
    连接方式:法兰
    阀体材料:WCB
    内件结构:平衡式阀瓣组件
    阀笼材料:416SS
    阀座材料:416SS
    阀瓣材料:17-4PHSS
    内孔口径:136.5mm
    填    料:石墨
    泄 漏 率:Ⅳ级。

    2.2 流量调节特性

    调节阀的流量系数(阀全开)Cv=305。工作流量系数最小时为7.01,最大时为217.25。压力恢复系数为30。阀门最小声级54.2dB,最大声级76.6dB。

    2.3 工作原理

   流体按箭头所示方向进入阀门,并通过导向筒上端的孔迅速进入平衡室。由于流体均衡作用于导向筒的内腔及外端,使得阀杆作用于导向筒的力趋于均衡,执行机构的载荷不随流体压力的变化而过度变化,因此,运行过程中不平衡力小,稳定性好,不易振动,阀门内件不易损坏。随着阀杆带动导向筒向上运动,流体进入阀笼的第一、二层节流孔,直至流出调节阀体。导向筒的上下运动,改变着阀笼上节流孔的数量,即流体流过节流孔的节流面积。形成各种流量特性,并实现流量的调节。

    3 特点

    3.1 防汽蚀

   FISHER调节阀改变了单座式与双座式截止形调节阀的结构设计模式,采用对夹联接顶部置入的笼型导向筒提升结构。由于汽蚀是由流体速度与压力之间的能量转换引发的。因此,降低流体在阀瓣内的流速,是防止汽蚀的措施之一。

   流体从法兰进入阀体及阀座,产生一次压降,然后进入阀瓣内腔及第一平衡室。根据作用与反作用的原理,流体在阀瓣内由于压力的平衡,流速得以减缓。当导向筒随阀杆提升时,流体通过节流孔进入阀笼的第二平衡室,流体从第二平衡室通过阀笼的第二层节流孔流出时,流速的变化也是缓冲式的。2层节流孔的排列属非同心通孔,错位排布,利于流体在第二平衡室内的缓冲。

    3.2 降噪声

   在液体工况下,控制阀产生噪声的主要原因之一是汽蚀,因此抑制噪声和防止汽蚀有关。笼型导向筒提升方式的设计结构既能防止汽蚀,也能减小噪声。阀笼上的节流小孔,由于孔径小、数量多,流体流经小孔产生的噪声强度很快下降。2层节流孔的设计,使噪声衰减的更大。

    3.3 易密封

   该阀的非固定式阀座,使加工容易,维修方便,通用性强。自紧式填料设计,考虑了低压大流量流体流经阀体时,介质对填料反向作用降低,可能引起阀杆处泄漏,在填料函中加有弹簧,同时使用两种不同材质,不同形状的双层填料,用于填料自紧。

    4 结论

   FISHER(6英寸)-SAR10.1-ED调节阀,无论对于液体,还是气体,其阀体及阀内件的设计和材质选用,均充分考虑了汽蚀、冲蚀、噪声控制及介质腐蚀等情况,因此可以实现并完成工艺流量调节。

作者:陆辉

来源:互联网

    参考文献

    [1] 扬漂泉.阀门设计手册[M].北京:机械工业出版社.1992.
    [2] (美)J.L莱昂斯阀门技术手册[M].北京:机械工业出版社.1991.
    [3] 陆培文.国内外阀门结构[M]北京:中国标准出版社.1997
    [4] 吴国熙.
调节阀使用与维修[M]北京:化学工业出版社,1999.
    [5] LasseKamppari.控制阀流体特性和口径计算指南[Z].中国通用机械阀门行业协会.
    [6] 陈秀娟.实用噪声与振动控制[M].北京化学工业出版社,1999.

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