浅谈调节阀选型

2021-12-17 14:43:03 92

通常在工程中对调节阀流向的要求有 3 种:① 对流向不作要求,如球阀、普通蝶阀的流动;② 对流向有严格的要求,规定后一般不能变动,如三通阀、文丘里角阀、双密封带平衡孔的套筒阀;③ 根据工艺条件,使用者自己选择合理的流向,如单座阀、角形阀、高压阀、无平衡孔的单密封套筒阀、小流量调节阀等。针对第 ③ 种情况阀流向的确定,工程中存在误区,如角型阀,一般认为介质流为底进侧出。针对这一误区,文章作了一些分析。

1 流向对调节阀工作性能的影响

介质流向的改变,使前后压力对换,导致不平衡力的作用效果发生了改变。同时介质对阀芯的扰流方向改变,使流向发生变化,导致流体的阻力不同。

1.1 Fl 作用方向改变时调节阀工作性能的影响

对于ds<dg的调节阀,流向的改变,可引起 Fl 作用方向的改变,影响如下:

(l)对稳定性的影响:“-”Fl 时阀稳定;“+”Fl 时阀稳定差。

(2)对阀芯密封性的影响:“-”Fl 时,阀芯密封力 F0=F-Fl,密封力小,密封性能差;“+”Fl 时,不平衡力本身是将阀芯压闭的,增加了密封比压,所以密封性能好。

(3)对许用压力、许用压差的影响:流向的改变,使阀杆端压力为 P1(流闭型)或 P2(流开型),前者不平衡力比后者小,使许用压力、许用压差改变,P1 只在阀杆端比 P2 在阀杆端大(ds<dg 时)。在同样阀芯装配上,流闭型的许用压力、许用压差较流开型大(ds≤dg,因其输出力大)。

1.2 流体阻力改变时调节阀工作性能的影响

从流体力学分析,可知流闭型限力比流开型小,原因在于流闭型产生的涡流区远小于流开型产生的涡流区,因此流闭型的阻力小于流开型的阻力,导致流闭型的流量系数比流开型大。另外,因这一判别主要发生在大开度上,它可以补偿 S 值影响,也就是说,流闭型大开度流量增加,适当地减小厂特性曲线的畸变。

1.3 流动方向改变对调节阀使用寿命的彩响

介质流动方向的改变,直接改变了介质对调节的阀芯和阀座的冲刷和气蚀作用。对流开型而言,介质从阀芯尖的一头往大的一端流动,冲刷和气蚀直接作用在密封面上,且当介质流过节流口后,流速会突然减慢,压力急剧回升,因此气蚀作用强,致使密封面很快被破坏,故流开型使用寿命短,见图 1(a) 所示。对流闭型,与上述情况相反,气蚀和冲刷主要作用在密封面下面。同时,介质需要流经阀座后才突然扩大使压力回升。因此,在流经阀座通道过程中,相当于逐步扩大,压力恢复慢,减少了气蚀的破坏。故流闭型使用寿命长,见图 l(b) 所示。

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图 1 调节阀的两种流动形式

1.4 不同流向时调节间“自净”性能的影响

角形调节阀选流闭型时,介质侧进底出,有冲刷和“清洗”的作用,故具有较好的“自净”作用;而流开型,介质底进侧出,介质中的沉淀物易堆积在上溶腔死区内,造成堵塞现象,故“自洁”作用较差。所以在易堵塞场合下选用流闭型的调节闷比较合理。

2 调节阁流向的选择原则

综合流向对调节阀工作性能的影响,列于《表 1》,作为调节阀流向选择的依据之一。从《表 1》可以看出,两种流向各有利弊,因此实际选择时,应具体问题具体分析,根据实际情况来选择。

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3 结论

由此得出,工程中调节阀的流向选择,要根据实际情况选择最为合理的介质流向。

文中符号说明:

P1——阀前压力;

P2——阀后压力;

FL——压力恢复系数;

Ae——膜片有效面积;

ds——阀杆直径;

dg一阀座直径;

Pr——弹簧的临界压力;

S——压降分配比;

Fl——阀关闭时阀芯所受的不平衡力;

“-”——表示不平衡力的作用方向是将阀芯顶开的;

“+”——表示不平衡力的作用方向是将阀芯压闭的。

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