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择要:从现实利用请求动身,会商了调理阀流量系数与可调比干系,提出把可调比看做流量特点曲线的特点参数。在此根本上,指出国度规范和 IEC 规范对流量系数误差划定的区分,并经由进程响应计较得出国际现有规范及产物假想中存在的缺乏的地方。

关头词调理阀流量系数可调比

调理阀有两种根基的流量特点:

线性流量特点调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式1

等百分比流量特点 Ф=Ф0Rh (2)

式中:Ф 为对应某开度是的流量系数;R 为可调比;h 为绝对开度;Ф0 为 h=0 是的流量系数。

按照传统的诠释,可调比 R 是指所能节制最大流量的比值,即

调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式3

在假想调理阀时,需先设定一个 R 值,而后计较各开度下的流量系数 Ф,以此作为假想阀芯曲线和套简窗口的按照。国际调理阀行业的两次同一假想,都是在设定 R=30 前提下,计较出了各开度对应的流量系数现实值(见表 1)。

表 1 R=30 调理阀各绝对开度的流量系数 Ф
流量特点 Ф0 各绝对开度 Ф 值
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
线性 3.33 13.00 22.67 32.33 42.00 51.67 61.33 71.00 80.67 90.33 100.00
等百分比 3.33 4.68 6.58 9.25 12.99 18.26 25.65 36.05 50.65 71.17 100.00

从利用角度,但愿调理阀的缩小倍数 KD 大一些,而 KD 与可调理比 R 有关,

线性特点调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式4

等百分比特点调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式5

式中:L 为全路程开度。能够看出,增大 KD,应进步 R 值,是以,制作厂都将可调比大于某一数值作为一项机能目标予以表明。可是调理阀 R 值越大,假想制作难度越大。对单、双座调理阀,若 R 值过大,阀芯制作时会在 90%~100% 开度规模内产生根切景象;对套筒调理阀,若 R 值太大,在 90%~100% 开度规模内会因窗口尺寸过宽而没法制作。这些都限定了 R 值的进步。

制作厂是在 R=30 前提下假想制作出调理阀产物,但对换理阀产物现实 R 值是多大、它与 R=30 的误差等题目,今朝还不引发人们的正视。因为,假想职员对 R 值的熟悉仅规模在 Qmax 和 Qmin 的比上,而 Qmin 只是个现实上存在的数值,没法停止丈量,是以以为现实可调比也是没法计较的。在今朝见到的有关调理阀的材料中,还不看到这方面的阐述。国际外调理阀的 规范中,也未提出对 R 值的丈量、计较和查核方式。这是因为对可调比观点的单方面懂得所形成的,此刻有须要从可调比与流量系数的干系动手作进一步切磋与研讨。

1、可比阀与流量特点曲线的干系

从流量系数的计较公式能够看出,R 值取决于,但它决议了肆意一个绝对路程时的流量系数值。是以,不管从调理阀的假想、制作和利用角度讲,这一点都具备很主要的现实意思。因为,任何调理阀都不能够利用在它的最小开度,也便是不会用其 Qmin 来任务,大批的利用场所是在某一开度(普通在全路程的 20%~80%)上对流量停止节制。此时,调理阀的流量系数巨细决议了调理阀的任务开度,流量系数绝对路程的变更量决议了调理阀的缩小倍数,这些均与 R 值有关。是以,不能简略地从 Qmax 和 Qmin 的比去懂得 R 值,而该当把 R 值看做是全部流量特点曲线的一个特点参数。

阐发式(1)、式(2)与式(3)、式(4)能够看出,R 值变更对线性流量特点影响不大,出格在 R>1 时,Ф 与 KD 均与 R 值有关;平等百分比特点影响则较大,是以本文会商值对流量系数的影响仅限于等百分比特点。

当 R 值作为流量特点曲线的一个特点参数时,能够假想将全路程的流量特点曲线当作由几个差别 R值决议的几段流量特点曲线组合而成。在 0~80% 开度时,R 值取大一些,使调理阀在任务路程规模内有充足的 R 值,也便是有充足的缩小倍数。在 80%~100% 开度规模,R 值取小一些,使调理阀制作进程中,阀芯曲线和套筒开窗都轻易完成。进步任务开度下的 R值,也能够作为在调理阀假想中摸索进步畅通才能的一个路子。分段取差别的 R 值这一思惟,已从 IEC534—2—4(草案)和外洋一些调理阀流量系数表中表现出来,这时候可调比的寄义已不再是 Qmax 和 Qmin 之比了,它该当作为流量特点曲线的一个特点参数被熟悉、被研讨。

2 R 值计较方式

调理阀现实可调比 R 值是能够计较出来的,按照公式(2)可推导出

lnФ=lnФ0+hlnR (6)

在 lnФ—h 坐标系中,等百分比流量特点曲线是一向线,R 值现实上决议了该直线的斜率。现实丈量一台调理阀的流量特点,能够获得多少组(Ф,h)数据,因为制作和丈量误差,这些丈量值在 lnФ—h 坐标系中呈类似直线散布,并以为这条类似直线便是这台调理阀的现实流量特点曲线。要获得如许一条直线,并使其最靠近坐标系中的这些点,倡议用最小二乘法求解。

在丈量一台调理阀于差别开度时的流量系数时,能够获得绝对路程和流量系数的 K 组数据,代入公式(6)获得方程组

调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式7

式中:Ф0,R 为这台调理阀的现实值,可从方程组(7)顶用最小二乘法求其类似值:

调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式8

普通环境下取 10 个开度停止丈量,即 hi 别离去 0.1,0.2,0.3,…,1.0。此时有 K=10,调理阀流量系数与可调比干系的研讨-款式1=5.5;调理阀流量系数与可调比干系的研讨-款式2=3.85,代入式(8)则有

调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式9

将丈量所得流量系数 Фi 代入公式(9),便可解出该台调理阀的现实可调比 R 值。若将表 1 中等百分比流量系数的现实值代入公式(9),便可反算出 R=30。按式(9)解出的是全路程的可调比,为了精确领会调理阀在任务段的可调比,hi 可别离取 0.2,0.3,…,0.8,即 k=7,调理阀流量系数与可调比干系的研讨-款式3=3.5,调理阀流量系数与可调比干系的研讨-款式4=2.03,则有

调理阀流量系数与可调比干系的研讨-公式10

代入 20%~80% 开度时的各流量系数,能够获得该段流量特点的 R 值。一样,将表 1 中现实值数据代入式(10),也可反算出 R=30。因为式(9)、式(10)中 Ф 值都是以比值情势呈现,不管用绝对流量系数或绝对流量系数计较其成果都是相称的。是以,用来计较 R 值是很便利的。一样,当须要计较肆意段流量特点曲线的 值时,都能够推出响应的计较公式。

3 国际外一些调理阀 R 值的比拟

按照式(9)用国际同一假想的双座调理阀和结合假想的套筒调理阀,和 Fisher 公司的 ED 型套筒阀的流量系数计较响应的 R 值,其成果见表 2~表 4。

从表中能够看出,虽然双座调理阀和套筒调理阀在假想时事后设定 R=30,但现实出产的各类规格的调理阀其 R 值是不不异的。

表 2 双座调理阀流量系数 Ф 值及 R 计较值
公称通径 DN×dN 各绝对开度 Ф 值 可调比 R
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
25 2.65 4.57 7.84 12.76 17.96 25.04 35.00 49.11 74.53 103.39 51.5
32 3.09 6.30 9.90 13.99 18.90 24.60 30.10 42.80 74.40 100.00 34.6
40 7.44 10.28 11.52 13.22 16.88 21.92 28.82 52.84 78.92 92.00 17.4
50 7.68 11.89 14.90 18.40 22.90 29.50 37.80 53.50 70.40 98.20 14.6
65 3.95 7.72 11.36 15.53 20.20 26.56 36.51 50.77 77.53 99.58 28.9
80 3.34 7.64 10.49 14.63 19.85 28.00 37.75 50.28 75.49 97.25 32.4
100 4.70 7.68 10.32 14.20 18.81 27.35 37.02 52.82 72.39 97.60 27.1
125 4.14 6.49 9.47 12.89 19.37 27.61 37.34 51.88 66.66 103.63 32.3
150 2.55 5.70 8.50 12.42 18.17 25.45 34.98 48.48 76.74 96.81 45.7
200     12.20 16.10 20.10 25.10 32.00 46.50 75.80 100.50 20.0
表 3 套筒调理阀流量系数 Ф 值及 R 计较值
公称通径 DN×dN 各绝对开度 Ф 值 可调比 R
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
25 4.10 7.90 12.10 16.50 20.40 29.60 42.20 61.00 81.50 103.00 30.9
40
C=16
2.12 6.06 10.00 14.31 18.75 24.75 34.50 51.06 73.75 96.88 45.3
60
C=25
6.54 9.12 11.76 14.84 20.24 28.16 38.60 56.00 78.00 99.20 21.3
50 3.10 6.45 9.90 15.05 22.48 32.50 46.50 67.50 90.50 97.75 45.2
65 3.25 6.83 10.24 14.63 20.63 27.46 40.32 58.73 86.35 107.94 41.2
80 4.20 7.67 11.10 14.97 21.05 29.70 40.60 60.50 80.10 92.60 29.9
100 3.57 7.37 11.03 15.21 21.80 30.39 44.13 64.90 82.06 93.23 34.9
125
C=250
3.69 7.00 10.80 15.24 21.20 29.80 41.60 59.60 87.60 102.80 36.9
125
C=370
3.34 7.14 10.84 15.19 21.89 31.62 45.95 65.41 82.43 93.24 37.5
200 3.17 6.90 10.79 15.66 22.41 31.90 42.76 60.34 81.21 96.03 37.8
300 3.31 6.92 10.54 14.54 20.23 28.62 43.85 64.23 82.31 94.08 38.3
表 4 Fisher 公司 ED 型套简阀流量系数 Ф 值及 R 计较值
公称通径 DN×dN 各绝对开度 Ф 值 可调比 R
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

1*1/4×1*5/16

0.783 1.54 2.20 2.89 4.21 5.76 7.83 10.9 14.1 17.2 27.4
1*1/2×1*7/8 1.52 2.63 3.87 5.41 7.45 11.2 17.4 24.5 30.8 35.8 36.3
2×2*5/16 1.66 2.93 4.66 6.98 10.8 16.5 25.4 37.3 50.7 59.7 57.6
2*1/2×2*7/8 3.43 7.13 10.8 15.1 22.4 33.7 49.2 71.1 89.5 99.4 41.3
3×3*7/16 4.32 7.53 10.9 17.1 27.2 43.5 66.0 97.0 120 136 54.2
4×4*3/8 5.85 11.6 18.3 30.2 49.7 79.7 125 171 205 224 64.8
6×7 12.9 25.8 43.3 67.4 104 162 239 316 368 394 47.1
8×8L=2 18.5 38.0 58.4 86.7 130 189 268 371 476 567 41.9
8×8L=3 27.0 58.1 105 188 307 478 605 695 761 818 43.1

比拟表 2、表 3 这两个系列调理阀的 R 值能够看出,双座调理阀各类规格的 R 值误差较大,套筒调理阀各类规格的 R 值误差较小。这与两种阀假想时对流量特点接纳差别误差鉴定规范相符合,双座调理阀以最大流量值的 10% 作为每一个路程流量值的误差规模,而套筒阀接纳国际 IEC 规范中的斜率法计较流量特点误差的方式。较着,后一种方式较前一种方式更能保障 R 值到达假想请求,这也说了然 IEC 规范斜率法的进步前辈性。

比拟表 2、表 3、表 4 还能够看出,国产调理阀的 R 值比外洋调理阀小,国际双座阀R的均匀值=30.5、套简阀R的均匀值=36.2;Fisher 公司 ED 型套简阀R的均匀值=45.9。

再按式(10)计较国际套简阀和 Fisher 公司 ED 型套简阀在任务路程段(h=0.2~0.8)时的 R 值,并与全路程时的 R 值比拟拟,成果见表 5 与表 6。能够看出,国产套简阀任务路程段的 R 值和全路程 R 值靠近,无较着转变,R的均匀值=34.2,而 Fisher 公司套简阀在任务路程段的 R 值较着高于全路程的 R 值,R的均匀值=60.5。

进步任务路程段的 R 值,其优胜性在于它能更好地知足自控体系的须要,还能进步 80% 开度时的流量系数值,从而使全开时阀的畅通才能有较较着的进步。经由进程对 R 值的阐发比拟,说了然国际外调理阀在假想程度上存在必然的差别。

表 5 国产套筒调理阀 R 值
套筒阀路程段 套筒阀各规格 R 值 R 均匀
20 40
C=16
40
C=25
50 65 80 100 125
C=250
125
C=370
200 300
全路程 30.9 45.3 21.3 45.2 41.2 29.9 34.9 36.9 37.5 37.8 38.3 36.2
h=0.2~0.8 26.9 28.9 20.5 49.2 33.4 29.5 35.4 33.0 39.2 35.2 38.4 34.2
表 6 Fisher 公司套筒阀 R 值
套筒阀路程段 套筒阀各规格 R 值 R 均匀
1*1/4×1*5/1 1*1/2×1*7/8 2×2*5/16 2*1/2×2*7/8 3×3*7/16 4×4*3/8 6×7 8×8L=2 8×8L=3
全路程 27.4 35.3 57.6 41.3 54.2 64.8 67.1 41.9 43.1 45.9
h=0.2~0.8 25.8 41.5 69.7 46.2 78.1 99.7 69.0 45.0 69.7 60.5

4、对 IEC 534—2—4(草案)的懂得

IEC 534—2—4(草案)第 3.3 款平等百分比流量特点做了以下划定:

“在 h=0.2 和 h=0.8 之间,肆意两个相邻流量系数颁发值的对数之间的差值应在 0.13 和 0.2 规模内”。“低于 h=0.2 这两个值响应为 0.13 和 0.25;高于 h=0.8,此值应响应为 0.03 和 0.2”。

这里作为流量特点误差规模的拔取,该当看做是按 R 值的变更规模决议的,试计较

R=20,0.1×logR=0.13
R=100,0.1×logR=0.20
R=300,0.1×logR=0.25
R=2,0.1×logR=0.03

也便是说,流量特点误差现实上是分段限定 R 值的变更规模,即

h=0.2~0.8,R=20~80;
h=0.8~1.0,R=2~100;
h=0~0.2,R=20~300;

IEC 的这一划定恰是表现了将 R 值作为流量特点曲线的一个特点参数,并完成了在全路程规模内能够取差别 R 值这一假想思惟。而国标 GB 4213—84《气动调理阀通用手艺前提》在这个题目上是和 IEC 规范存在必然差别的。深切会商 R 值及流量系数的干系,不管对假想、制作、利用调理阀都有必然的意思,对增强调理阀的根本现实研讨,进步我国调理阀假想制作程度,都是非常须要的。


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