1 調(diào)節(jié)閥的選擇與析

    1.1 調(diào)節(jié)閥類型選擇

    1.1.1 執(zhí)行機構(gòu)的選擇。根據(jù)系統(tǒng)特點選取812大壓差執(zhí)行機構(gòu)MFⅢ-60.6，調(diào)節(jié)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(chǎn)生空化現(xiàn)象，因此選用有多孔式閥芯的調(diào)節(jié)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(tài)下，調(diào)節(jié)閥需要關(guān)閉。選用氣開式調(diào)節(jié)閥。

    1.2 調(diào)節(jié)閥特性選擇

    調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，是由對象、變送器、調(diào)節(jié)儀表和調(diào)節(jié)閥等環(huán)節(jié)組成的。K₁、K₂、K₃、K₄、K₅分別為變送器、調(diào)節(jié)儀表、執(zhí)行機構(gòu)、閥、調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)。很明顯系統(tǒng)總的放大系數(shù)K=K₁K₂K₃K₄K₅。在負(fù)荷變動的情況下，閥門流量特性的選擇原則應(yīng)為：K₄K₅=常數(shù)。對于本系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)荷增大時，調(diào)節(jié)對象的放大系數(shù)減少，調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)需要隨負(fù)荷加大而變大。因此根據(jù)調(diào)節(jié)質(zhì)量的要求，選擇等百分比曲線特性調(diào)節(jié)閥。

調(diào)節(jié)系統(tǒng)

    1.3 調(diào)節(jié)閥的計算

    1.3.1 最大流量及最小流量都留有余量，調(diào)節(jié)流量計算時取80m³/h、16m³/h。

    1.3.2 調(diào)節(jié)閥壓差的確定

    系統(tǒng)壓差由調(diào)節(jié)閥壓差、管路沿程損失、管路局部損失、壓頭H產(chǎn)生的損失、噴嘴前壓力組成。

表2

    1.3.3 調(diào)節(jié)閥的計算

    （1）首先判別是否為阻塞流

    判別式：△P_T=F_L²（P₁-F_FP_V）

    F_L²=0.7 P_V=0.02bar P_c=221bar F_F=0.95

    故F_L²（P₁-F_FP_V）=9bar

    因此大流量時，不會產(chǎn)生阻塞流，在小流量時，會產(chǎn)生阻塞流。小流量時，其壓差按照9bar計算。

    （2）流量系數(shù)計算

    K_V=Q_max*（ρ_L/△P_min）^0.5=85*（1/0.81）^0.5=95

    （3）根據(jù)K_V=95，查直通雙座閥產(chǎn)品，得相應(yīng)得流量系數(shù)為：K_V=150，初選DN=125mm。

    （4）驗算開度

    由于采用等百分比低壓降調(diào)節(jié)閥，取s=0.1

    實際可調(diào)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(diào)節(jié)閥的開度在13%到80%之間進行調(diào)節(jié)。

    （5）調(diào)節(jié)閥噪音估算

    計算得，最大流量時SPL=61，最小流量時SPL=73。

    2 調(diào)節(jié)閥性能分析

    2.1 系統(tǒng)壓力P₁對調(diào)節(jié)閥的影響

    S值對系統(tǒng)壓力P₁的影響

    調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)閥能降低調(diào)節(jié)閥的進口壓力P₁，從而節(jié)約能源。系統(tǒng)壓力P₁太小造成調(diào)節(jié)閥壓差降低，調(diào)節(jié)閥流量降低。系統(tǒng)壓力_P1
太大造成調(diào)節(jié)閥壓差增加，調(diào)節(jié)閥流量增大。工藝上需要保證調(diào)節(jié)閥進口壓力P₁恒定。

    當(dāng)調(diào)節(jié)閥不能滿足工藝上最大流量的調(diào)節(jié)要求時，增加系統(tǒng)壓力。當(dāng)調(diào)節(jié)閥不能滿足工藝上最小流量的調(diào)節(jié)要求時，減小系統(tǒng)壓力。

    2.2 s值對系統(tǒng)可調(diào)比的影響

    實際可調(diào)比R＇=R*（S）0.5

    對于調(diào)節(jié)閥，R值固定，S值越小，實際可調(diào)比也越小。調(diào)解閥s值的選取，應(yīng)使實際可調(diào)比滿足調(diào)解閥最大最小流量的要求。

    2.3 調(diào)解閥的靜態(tài)特性和動態(tài)特性

    2.3.1 執(zhí)行機構(gòu)靜態(tài)特性執(zhí)行機構(gòu)的靜態(tài)特性是一個固有的特性。安裝閥門定位器能改善執(zhí)行機構(gòu)的靜態(tài)特性。

    2.3.2 調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)特性

    等百分比流量特性氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)特性方程

    式中R-可調(diào)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(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)特性

    執(zhí)行機構(gòu)的傳遞函數(shù)

    式中K=Ae/Cs

    由上式知，氣動執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)特性為一階滯后環(huán)節(jié)。許多研究機構(gòu)的結(jié)論表明：

    （1）薄膜執(zhí)行機構(gòu)連接長管道后，時間常數(shù)增加，還產(chǎn)生純滯后（時間為τ），對最大號的薄膜執(zhí)行機構(gòu)，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(zhí)行機構(gòu)連接長管道后，是一個純滯后加一個非周期環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可用來描述。

    （3）各種薄膜氣動執(zhí)行機構(gòu)連接長管道后，配上定位器，能明顯改善純滯后環(huán)節(jié)和時間常數(shù)。

    2.3.4 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的動態(tài)特性

    等百分比流量特性氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的動態(tài)特性方程

    3 結(jié)語

    3.1 選用低s值的調(diào)節(jié)閥，能降低系統(tǒng)壓力，有利于節(jié)省能源。

    3.2 選用等百分比調(diào)節(jié)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(zhí)行機構(gòu)的響應(yīng)速度。

    3.4 要求提供恒定的系統(tǒng)壓力。

    3.5 當(dāng)閥門選擇偏大時，降低系統(tǒng)壓力；當(dāng)閥門選擇偏小時，增加系統(tǒng)壓力。

    3.6 采用多孔式閥芯的調(diào)節(jié)閥，降低噪音。

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