调节阀流量特性的选择-ag亚博网站

 ag亚博网站-ag亚博国际流量特性的选择    在流量特性的选择之前，先需要简单地介绍一下调节阀流量特性的一些基本理论。    6.1 调节阀理想流量特性    1）定义    调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对开度的关系。数学表达式为：                                            （5—1）             其中： ———相对流量（q———某一开度下的流量）                      ———相对开度，调节阀阀芯某一位移 与全开位移 l 之比。     一般来说，改变调节阀阀芯、阀座间的节流面积，便可以调节流量。由于多种因素的影响，改变节流面积，流量改变，导致系统中所有阻力的改变，使调节阀前后压差改变，为了便于分析先假定阀门前后压差不变，然后再引伸到真实情况进行讨论。前者称为理想流量特性，后者称为工作流量特性。理想特性又称固有流量特性。理想特性主要有直线、对数两种。    1） 直线特性    直线特性是指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位行程变化引起的流量变化是常数，用数学式表达为：                                                    （5—2）    式中：k—常数，即为调节阀的放大系数。    将上式积分得：    式中：c—积分常数。    代入边界条件： ＝0时，q＝qmin， ＝l时，q＝qmax，从积分式中解出常数项为：                                               zui后得                   上式表明，q/qmax与 /l之间呈直线关系，在直角座标上得到一条直线。因r＝30，当 /l时，q/qmax＝1/r ＝0.033；当 /l＝1，即全开时q/qmax＝1。连接上述两点得直线特性曲线，见图5－1之1。从图中看出直线特性调节阀的曲线斜率是常数，即放大系数是一常数。    从公式中看出，当开度 /l变化10％时，所引起的相对流量的增量总是9.67％，但相对流量的变化量却不同。我们以开度10％、50％、80％三点为例，其相对的流量见表5－4，则：    在10％开度时，流量相对变化值为： 

在10％开度时，流量相对变化值为：在50％开度时，流量相对变化值为：在80％开度时，流量相对变化值为： 
 1-直线 2-等百分 3-快开
  图5-1理想流量特性
    可见，直线特性的阀门在小开度工作时，流量相对变化太大，调节作用太强，易产生超调引起振荡；而在大开度时，流量相对变化小，调节太弱，不够及时。为解决上述问题，希望在任意开度下的流量相对变化不变，产生了对数特性。    3）对数（又称等百分比）特性表5－4 流量特性的相对开度和对应流量（r＝30）
相对流量％ \ 相对开度％ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
直线流量特性 3.3 13.0 22.7 32.3 42.0 51.7 61.3 71.0 80.6 90.3 100
等百分比流量特性 3.3 4.67 6.58 9.26 13.0 18.3 25.6 36.2 50.8 71.2 100
快开流量特性 3.3 21.7 38.1 52.6 65.2 75.8 84.5 91.3 96.13 99.03 100
抛物线流量特性 3.3 7.3 12 18 26 35 45 57 70 84 100

    对数特性是指单位行程变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增加而增大。用数学式表达为：
    经过积分，同直线特性的推导过程一样，将上式代入边界条件，定常数项，zui后得：                                                              （5-4）     从上式看出，相对开度与相对流量成对数关系，故称对数特性。在直角座标中，得出一条对数曲线，见图5－1之2。    为了和直线特性比较，同样以开度10％、50％和80％三点为例，当开度变化10％时，从表1－4中得出：                 可见，它单位位移变化引起的流量变化与此点的原有流量成正比，而流量相对变化的百分比总是相等的，故又称等百分比特性。    由于对数特性的放大系数k随开度增加而增加，因此有利于系统调节。在小开度时，流量小，流量的变化也小，调节阀放大系数小，调节平稳缓和；在大开度时，流量大，流量的变化也大，调节阀放大系数大，调节灵敏有效。从图5－1可知，对数特性始终在直线特性的下方，因此，在同一行程时流量比直线特性小。     6.2 调节阀的工作流量特性    在实际运行中，调节阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性。    1）串联管道的工作流量特性    由于阀开度的变化引起流量的变化。在流体力学中我们知道，阻力损失与流速的平方成正比，调节阀一旦动作，流量一改变，系统阻力（如弯头、手动阀门、管理损失等）都相应改变，因此，调节阀上压降也相应变化。其公式为：    进一步推导，得出工作流量特性公式为：     从此可以看出，工作流量特性与压降分配比s有关。阀上压降越小，使调节阀全开流量相应减小，曲线越向下移，使理想的直线特性畸变为快开特性，理想的对数特性畸变为直线特性。如图5－2所示。可见，s太小，对调节不利，一般不小于0.3。阀补偿这种畸变后，s可达0.05～0.1。对此下面还会重点介绍。
 
（a）线性 （b）对数
图5-2串联管道时调节阀的工作特性（以qmin为参数对比值）
 
（a）线性 （b）对数
图5-3并联管道时调节阀的工作特性（以qmin为参数对比值）
    2）并联管道的工作流量特性    在可调比分析中已经知道，调节阀的qmin为旁通阀流量q旁。因此，旁通阀流量越大，qmin越大，qmin上移，使整个曲线上移，畸变成图5－3所示情况。其中x＝调节阀全开的zui大流量／总管zui大流量。根据现场经验，一般x≥0.8，即旁通阀流量不应超过总流量的20％。

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