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气动调节阀是怎样选型如何计算Kv值的?
来源:本站原创    时间:2017-10-11
气动调节阀控制回路包括:阀门+定位器(带反馈装置)+气动执行机构+控制器+传感器+空气调压过滤单元


一、气动调节阀的控制系统强调三个基本性能:安全性、稳定性和精确性。为了选择正确的控制阀,需要了解应用和制程本身的需求。主要包含如下几个因素:
1、现场安全性的要求。
例如:A、在电源故障时阀门应该处于阀开还是阀关的状态?也就是阀门选型时需要说明是“气开”还是“气关”。
      B、是否需要高位或低位报警?
2、被控制的参数是什么?如:温度、压力、液位、流量?
3、被控介质是什么?其物理性能是什么?
4、流经控制阀的介质是什么(蒸汽、水、油等),其流量是多少?
5、气动调节阀前压力、阀后压力,最大压降是多少?
6、阀门的材质和连接方式要求
7、控制阀后连接的是什么换热系统?制程有什么要求?
例如:A、换热器是用于供热还是制程应用?是连续生产还是间歇性生产?
B、对温度控制,设定温度是固定的还是过程变化的?
C、负载是稳定的还是变化的?如果是变化的,变化是快速的还是缓慢的?
D、最大允许控制偏差是多少?
E、需要单回路还是多回路控制?
F、安装环境:是否具有腐蚀性?控制阀安装室内还是室外?管线是否干净?是否需要防爆?
G、现场可提供的动力源:电/压缩空气,电压和气源压力是多少?
二、根据压力和流量,计算出控制阀的最大流量系数,即Kv值
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气动调节阀Kv值是什么?
Kv值是指控制阀的最大流量系数,这个Kv值随控制阀开度的变化而变化。当控制阀从全关到全开时,其流量系数逐渐增大。因此,控制阀铭牌或说明书提供的流量系数Kv或Cv是控制阀全开时具有的流量系数,即该控


制阀的最大流量系数,通常称为控制阀额定流量系数。
控制阀容量以控制阀在全开的流量系数作为其额定流量系数。因此,额定流量系数Kv=50的控制阀表示控制阀全开,控制阀两端压降为100kpa时,每小时可通过5~40℃的水量是50M3。
小贴士:一般进口产品使用Cv值较多,国内生产的产品大多使用Kv值,两者换算关系,Cv=1.167Kv
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气动调节阀Kv值与哪些因素有关?
控制阀的工程设计和选型,一定要计算流量系数Kv值。流量系数是表征控制阀容量大小、内部流道形式、控制阀类型等综合因素对流通能力影响的特征参数,与下列因素有关:
A、 流通类型,如蒸汽、液体、其他气体等;
B、 控制阀类型,如直通单座控制阀、直通双座减压阀等;
C、 流通工作状态,如工作压力、工作温度、流通成分和密度、两端压降等;
D、 流体的流量大小。
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气动调节阀Kv值计算公式
以下公式仅适用于牛顿型不可压缩流体(液体)和可压缩流体(蒸汽和气体),对于非牛顿型不可压缩流体及其混合流体则不适用,如泥浆、胶体等。以下是采用平均重度法来计算流量系数的。
表中的工程单位如下:
Q—液体流量(Liquid Flow Rate),m3/h;
QN—气体流量(Air Flow Rate),m3(标准)/h,在0℃,760mmHg绝压条件下的气体流量;
Gs—蒸汽流量(Steam Flow Rate),kg/h;
γ—液体重度(Specific Gravity of Liquid),gf/cm3;
γN—气体重度(Specific Gravity of Air),kgf/m3;
P1—阀前绝压(Primary Pressure),kgf/cm2;
P2—阀后绝压(Secondary Pressure),kgf/cm2;
ΔP—阀两端压差(P1-P2),kgf/cm2;
t—阀前流体温度(Primary Temperature),℃;
tsh—蒸汽过热温度(Degree of Superheat Steam),℃(指相同压力下,过热蒸汽比饱和蒸汽过热的温度,饱和温度的tsh=0)。
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验算气动调节阀阀门最大开度
气动控制阀选型过程中,最主要的任务就是计算Kv值,根据工况参数算出Kv值后,选出一个大于这个数的Kv值,作为控制阀的Kv值,然后就要进行最大开度的验算。
一般来说,大家希望控制阀在最大流量时的开度为80%。在控制阀选型时,尽量保证这个最大开度不大于90%,最小开度不小于10%,因为控制阀口径过小,造成最大开度接近全开,调节裕度不够;控制阀口径过大,则


可调比过小,不仅增加投资成本,而且使控制性能变差。最小开度过小时,会造成流体对阀座和阀芯的严重冲刷,控制质量下降,也大大缩短控制阀的使用寿命。 因此若验算出开度超出极限,必须重新验证各项技术


参数是否准确,要重新选型。
我们的控制阀,全部为等百特性流量特性,可调比R=50 (国内其他厂家一般只有30),所以相对流量q满足这个公式:q=Q/Qmax=R(l-1)  其中R:可调比,q=计算出的Kv1/控制阀的Kv值          
由此推出,最大流量时控制阀的开度计算公式如下: l=L/Lmax=[1+(1/logR)×logq]×100%=[1+(1/log50)×logq]×100%=[1+0.588×log(Kv1/Kv)]×100%   




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气动调节阀选型原则
A、我们要选的阀门的Kv值必须大于计算出来的Kv值;
B、同时满足最大流量时阀门开度小于90%,大于10%,若是蒸汽介质,开度尽量大一些,一般至少大于60%以上。
C、对于液体介质的Kv值选型,尽量选用对应口径所能做的最大Kv值,因为液体是不可压缩流体,需要考虑阻塞流、流速、压力恢复系数、压差比、临界压降等很多因素,为了避免出现因节流导致流量不够,一般按经


验,液体的控制阀口径与管径相同,Kv值也选用最大值。所以,在进行液体介质的开度验算时,往往发现液体介质的最大开度在50%左右,甚至更小,但是我们一般还是坚持把液体控制阀的Kv值要选大一些,因为液体


的压损往往非常小,每个客户给出的数据不一定非常准确,在实际使用过程中,若Kv选小了,会发现流量不够的问题,又考虑到液体对阀门的冲蚀能力不如蒸汽那么严重,所以原则上液体介质Kv值尽量选大一点。相


反,蒸汽介质则一定不能选大了,否则阀门开度很小时,控制阀密封面很快会被冲蚀腐蚀而产生泄漏。所以,客户若把蒸汽流量的安全系数放得太大,一般我们不能采纳这个最大值,最多按照正常流量适当放大


30~50%来综合考虑。
确定选出的Kv值满足了最大开度要求后,就要看控制阀的选型表了。
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选型气动调节阀举例:
问:以上面计算书中第二项为例,蒸汽管道DN50,阀前压力P1=8barg(对应的绝对压力为9bara),阀后压力P2=2barg,流量1t/h,用气动控制阀来控制蒸汽压力,应该选用多大的气动控制阀?
解:因为P2≤0.5P1,所以要用下面这个公式:
Kv=Q/13.8p1=1*1000/13.8*9=8.05
因为管径是DN50的,一般用户都希望尽量不要改管,从上面控制阀选型表中查出,DN50的Kv有16和40两种,
然后在《选择的Kv值》那一栏,先填上16,自动计算出最大开度为82.46%,小于并接近90%,非常合适;
再填上40,试试,这时自动计算出最大开度变为59.06%,小于65%,并不合适;
相比之下,最后选择Kv=16,DN50的气动控制阀,这是最合适的。
其他的小问题,如阀门材质(铸钢或不锈钢)、连接方式(一般都是法兰)、是否需要其他传感器控制器附件、是否需要防爆等等,按照用户要求即可。



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