1 調節閥的選擇與析
1.1 調節閥類型選擇
1.1.1 執行機構的選擇。根據系統特點選取812大壓差執行機構MFⅢ-60.6,調節閥的最大壓差能達到12.6bar,推力10KN。
1.1.2 閥芯的選擇。閥芯在小流量時產生空化現象,因此選用有多孔式閥芯的調節閥,閥芯選用1.4122不銹鋼,使閥芯具有很好的耐磨性。
1.1.3 作用方式的選擇。事故狀態下,調節閥需要關閉。選用氣開式調節閥。
1.2 調節閥特性選擇
調節閥流量特性有直線、等百分比、拋物線、快開特性等四種。各種特性見表1
表1
調節閥自動調節控制系統,是由對象、變送器、調節儀表和調節閥等環節組成的。K1、K2、K3、K4、K5分別為變送器、調節儀表、執行機構、閥、調節對象的放大系數。很明顯系統總的放大系數K=K1K2K3K4K5。在負荷變動的情況下,閥門流量特性的選擇原則應為:K4K5=常數。對于本系統,當負荷增大時,調節對象的放大系數減少,調節閥的放大系數需要隨負荷加大而變大。因此根據調節質量的要求,選擇等百分比曲線特性調節閥。
調節系統
1.3 調節閥的計算
1.3.1 最大流量及最小流量都留有余量,調節流量計算時取80m3/h、16m3/h。
1.3.2 調節閥壓差的確定
系統壓差由調節閥壓差、管路沿程損失、管路局部損失、壓頭H產生的損失、噴嘴前壓力組成。
表2
1.3.3 調節閥的計算
(1)首先判別是否為阻塞流
判別式:△PT=FL2(P1-FFPV)
FL2=0.7 PV=0.02bar Pc=221bar FF=0.95
故FL2(P1-FFPV)=9bar
因此大流量時,不會產生阻塞流,在小流量時,會產生阻塞流。小流量時,其壓差按照9bar計算。
(2)流量系數計算
KV=Qmax*(ρL/△Pmin)0.5=85*(1/0.81)0.5=95
(3)根據KV=95,查直通雙座閥產品,得相應得流量系數為:KV=150,初選DN=125mm。
(4)驗算開度
由于采用等百分比低壓降調節閥,取s=0.1
實際可調比R實=12.6>85/16=5.3
最大開度 Kmax=logR實Qmax+1=0.8=80%<90%
最小開度 Kmax=logR實Qmin+1=0.37=37%>10%
因此調節閥的開度在13%到80%之間進行調節。
(5)調節閥噪音估算
計算得,最大流量時SPL=61,最小流量時SPL=73。
2 調節閥性能分析
2.1 系統壓力P1對調節閥的影響
S值對系統壓力P1的影響
調節閥進口壓力P1=P2(/1-s),P1與s值大小成正比。
選擇低s值的調節閥能降低調節閥的進口壓力P1,從而節約能源。系統壓力P1太小造成調節閥壓差降低,調節閥流量降低。系統壓力P1
太大造成調節閥壓差增加,調節閥流量增大。工藝上需要保證調節閥進口壓力P1恒定。
當調節閥不能滿足工藝上最大流量的調節要求時,增加系統壓力。當調節閥不能滿足工藝上最小流量的調節要求時,減小系統壓力。
2.2 s值對系統可調比的影響
實際可調比R'=R*(S)0.5
對于調節閥,R值固定,S值越小,實際可調比也越小。調解閥s值的選取,應使實際可調比滿足調解閥最大最小流量的要求。
2.3 調解閥的靜態特性和動態特性
2.3.1 執行機構靜態特性執行機構的靜態特性是一個固有的特性。安裝閥門定位器能改善執行機構的靜態特性。
2.3.2 調節閥的靜態特性
等百分比流量特性氣動薄膜調節閥的靜態特性方程
式中R-可調比;Ae-膜片的有效面積,m2;CS-彈簧剛度,N/m;p-薄膜室的信號壓力,Kpa;L,推桿的全行程,m。
2.3.3 執行機構的動態特性
執行機構的傳遞函數
式中K=Ae/Cs
由上式知,氣動執行機構的動態特性為一階滯后環節。許多研究機構的結論表明:
(1)薄膜執行機構連接長管道后,時間常數增加,還產生純滯后(時間為τ),對最大號的薄膜執行機構,連接60-300m的長管道后,τ為3.3-9.5s,T為56.3-119s。
(2)各種薄膜氣動執行機構連接長管道后,是一個純滯后加一個非周期環節,其傳遞函數可用來描述。
(3)各種薄膜氣動執行機構連接長管道后,配上定位器,能明顯改善純滯后環節和時間常數。
2.3.4 氣動薄膜調節閥的動態特性
等百分比流量特性氣動薄膜調節閥的動態特性方程
3 結語
3.1 選用低s值的調節閥,能降低系統壓力,有利于節省能源。
3.2 選用等百分比調節閥
3.3 選用智能型的閥門定位器及氣動加速器并盡量減少氣動管路的長度,消除長氣動管道帶來的滯后及提高氣動執行機構的響應速度。
3.4 要求提供恒定的系統壓力。
3.5 當閥門選擇偏大時,降低系統壓力;當閥門選擇偏小時,增加系統壓力。
3.6 采用多孔式閥芯的調節閥,降低噪音。
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