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【上海MG冰球突破】讨论了调理阀流量系数与可调比关系研究
MG冰球突破,讨论了调理阀流量系数与可调比关系,提出把可调比看作流量特性曲线的特征参数。在此基础上,指出国家标准和 IEC 标准对流量系数偏差划定的区别,并通过相应盘算得出海内现有标准及产品设计中保存的缺乏之处。
来源:/news.html | 作者:fanggong | 宣布时间: 525天前 | 1278 次浏览 | 分享到:

调理阀有两种基本的流量特性:

线性流量特性
调理阀流量系数与可调比关系的研究-公式1

等百分比流量特性 Ф=Ф0Rh (2)

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

凭据古板的解释,可调比 R 是指所能控制最大流量的比值,即

调理阀流量系数与可调比关系的研究-公式3

在设计调理阀时,需先设定一个 R 值,然后盘算各开度下的流量系数 Ф,以此作为设计阀芯曲线和套简窗口的依据。海内调理阀行业的两次统一设计,都是在设定 R=30 前提下,盘算出了各开度对应的流量系数理论值(见表 1)。

表 1 R=30 调理阀各相对开度的流量系数 Ф
流量特性Ф0各相对开度 Ф 值
0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
线性3.3313.0022.6732.3342.0051.6761.3371.0080.6790.33100.00
等百分比3.334.686.589.2512.9918.2625.6536.0550.6571.17100.00

从应用角度,希望调理阀的放大倍数 KD 大一些,而 KD 与可调理比 R 有关,

线性特性
调理阀流量系数与可调比关系的研究-公式4

等百分比特性
调理阀流量系数与可调比关系的研究-公式5

式中:L 为全行程开度�?梢钥闯�,增大 KD,应提高 R 值,因此,制造厂都将可调比大于某一数值作为一项性能指标予以标明。可是调理阀 R 值越大,设计制造难度越大。对单、双座调理阀,若 R 值过大,阀芯制造时会在 90%~100% 开度规模内爆发根切现象;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无法制造。这些都限制了 R 值的提高。

制造厂是在 R=30 前提下设计制造出调理阀产品,但对调治阀产品实际 R 值是多大、它与 R=30 的偏差等问题,目前尚未引起人们的重视。由于,设计人员对 R 值的认识仅局限在 Qmax 和 Qmin 的比上,而 Qmin 只是个理论上保存的数值,无法进行丈量,因此认为实际可调比也是无法盘算的。在目前见到的有关调理阀的资料中,尚未看到这方面的论述。海内外调理阀的 标准中,也未提出对 R 值的丈量、盘算和考核步伐。这是由于对可调比看法的片面理解所造成的,现在有须要从可调比与流量系数的关系入手作进一步探讨与研究。

1、可比阀与流量特性曲线的关系

从流量系数的盘算公式可以看出,R 值取决于,但它决定了任意一个相对行程时的流量系数值。因此,无论从调理阀的设计、制造和应用角度讲,这一点都具有很重要的实际意义。因为,任何调理阀都不可能使用在它的最小开度,也就是不会用其 Qmin 来事情,大宗的使用场合是在某一开度(一般在全行程的 20%~80%)上对流量进行控制。此时,调理阀的流量系数巨细决定了调理阀的事情开度,流量系数相关于行程的变革量决定了调理阀的放大倍数,这些均与 R 值有关。因此,不可简单地从 Qmax 和 Qmin 的比去理解 R 值,而应当把 R 值看作是整个流量特性曲线的一个特征参数。

剖析式(1)、式(2)与式(3)、式(4)可以看出,R 值变革对线性流量特性影响不大,特别在 R>1 时,Ф 与 KD 均与 R 值无关;对等百分比特性影响则较大,因此本文讨论值对流量系数的影响仅限于等百分比特性。

当 R 值作为流量特性曲线的一个特征参数时,可以设想将全行程的流量特性曲线看成由几个差别 R值决定的几段流量特性曲线组合而成。在 0~80% 开度时,R 值取大一些,使调理阀在事情行程规模内有足够的 R 值,也就是有足够的放大倍数。在 80%~100% 开度规模,R 值取小一些,使调理阀制造历程中,阀芯曲线和套筒开窗都容易实现。提高事情开度下的 R值,也可以作为在调理阀设计中探索提高流通能力的一个途径。分段取差别的 R 置魅这一思想,已从 IEC534—2—4(草案)和外洋一些调理阀流量系数表中体现出来,这时可调比的寄义已经不再是 Qmax 和 Qmin 之比了,它应看成为流量特性曲线的一个特征参数被认识、被研究。

2 R 值盘算要领

调理阀实际可调比 R 值是可以盘算出来的,凭据公式(2)可推导出

lnФ=lnФ0+hlnR (6)

在 lnФ—h 坐标系中,等百分比流量特性曲线是一直线,R 值实际上决定了该直线的斜率。实际丈量一台调理阀的流量特性,可以获得若干组(Ф,h)数据,由于制造和丈量误差,这些丈量值在 lnФ—h 坐标系中呈近似直线漫衍,并认为这条近似直线就是这台调理阀的实际流量特性曲线。要获得这样一条直线,并使其最接近坐标系中的这些点,建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,可以获得相对行程和流量系数的 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关系的研究-公式7

式中:Ф0,R 为这台调理阀的实际值,可从方程组(7)中用最小二乘法求其近似值:

调理阀流量系数与可调比关系的研究-公式8

一般情况下取 10 个开度进行丈量,即 hi 划分去 0.1,0.2,0.3,…,1.0。此时有 K=10,调理阀流量系数与可调比关系的研究-式子1=5.5;调理阀流量系数与可调比关系的研究-式子2=3.85,代入式(8)则有

调理阀流量系数与可调比关系的研究-公式9

将丈量所得流量系数 Фi 代入公式(9),即可解出该台调理阀的实际可调比 R 值。若将表 1 中等百分比流量系数的理论值代入公式(9),即可反算出 R=30。按式(9)解出的是全行程的可调比,为了准确了解调理阀在事情段的可调比,hi 可划分取 0.2,0.3,…,0.8,即 k=7,调理阀流量系数与可调比关系的研究-式子3=3.5,调理阀流量系数与可调比关系的研究-式子4=2.03,则有

调理阀流量系数与可调比关系的研究-公式10

代入 20%~80% 开度时的各流量系数,可以获得该段流量特性的 R 值。同样,将表 1 中理论值数据代入式(10),也可反算出 R=30。由于式(9)、式(10)中 Ф 值都是以比值形式泛起,无论用绝对流量系数或相对流量系数盘算其结果都是相等的。因此,用来盘算 R 值是很便当的。同样,当需要盘算任意段流量特性曲线的 值时,都可以推出相应的盘算公式。

3 海内外一些调理阀 R 值的比较

依据式(9)用海内统一设计的双座调理阀和联合设计的套筒调理阀,以及 Fisher 公司的 ED 型套筒阀的流量系数盘算相应的 R 值,其结果见表 2~表 4。

从表中可以看出,尽管双座调理阀和套筒调理阀在设计时预先设定 R=30,但实际生产的种种规格的调理阀其 R 值是不相同的。

表 2 双座调理阀流量系数 Ф 值及 R 盘算值
公称通径 DN×dN各相对开度 Ф 值可调比 R
0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
252.654.577.8412.7617.9625.0435.0049.1174.53103.3951.5
323.096.309.9013.9918.9024.6030.1042.8074.40100.0034.6
407.4410.2811.5213.2216.8821.9228.8252.8478.9292.0017.4
507.6811.8914.9018.4022.9029.5037.8053.5070.4098.2014.6
653.957.7211.3615.5320.2026.5636.5150.7777.5399.5828.9
803.347.6410.4914.6319.8528.0037.7550.2875.4997.2532.4
1004.707.6810.3214.2018.8127.3537.0252.8272.3997.6027.1
1254.146.499.4712.8919.3727.6137.3451.8866.66103.6332.3
1502.555.708.5012.4218.1725.4534.9848.4876.7496.8145.7
200

12.2016.1020.1025.1032.0046.5075.80100.5020.0
表 3 套筒调理阀流量系数 Ф 值及 R 盘算值
公称通径 DN×dN各相对开度 Ф 值可调比 R
0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
254.107.9012.1016.5020.4029.6042.2061.0081.50103.0030.9
40
C=16
2.126.0610.0014.3118.7524.7534.5051.0673.7596.8845.3
60
C=25
6.549.1211.7614.8420.2428.1638.6056.0078.0099.2021.3
503.106.459.9015.0522.4832.5046.5067.5090.5097.7545.2
653.256.8310.2414.6320.6327.4640.3258.7386.35107.9441.2
804.207.6711.1014.9721.0529.7040.6060.5080.1092.6029.9
1003.577.3711.0315.2121.8030.3944.1364.9082.0693.2334.9
125
C=250
3.697.0010.8015.2421.2029.8041.6059.6087.60102.8036.9
125
C=370
3.347.1410.8415.1921.8931.6245.9565.4182.4393.2437.5
2003.176.9010.7915.6622.4131.9042.7660.3481.2196.0337.8
3003.316.9210.5414.5420.2328.6243.8564.2382.3194.0838.3
表 4 Fisher 公司 ED 型套简阀流量系数 Ф 值及 R 盘算值
公称通径 DN×dN各相对开度 Ф 值可调比 R
0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0

1*1/4×1*5/16

0.7831.542.202.894.215.767.8310.914.117.227.4
1*1/2×1*7/81.522.633.875.417.4511.217.424.530.835.836.3
2×2*5/161.662.934.666.9810.816.525.437.350.759.757.6
2*1/2×2*7/83.437.1310.815.122.433.749.271.189.599.441.3
3×3*7/164.327.5310.917.127.243.566.097.012013654.2
4×4*3/85.8511.618.330.249.779.712517120522464.8
6×712.925.843.367.410416223931636839447.1
8×8L=218.538.058.486.713018926837147656741.9
8×8L=327.058.110518830747860569576181843.1

比较表 2、表 3 这两个系列调理阀的 R 值可以看出,双座调理阀种种规格的 R 值偏差较大,套筒调理阀种种规格的 R 值偏差较小。这与两种阀设计时对流量特性接纳差别误差判定标准相吻合,双座调理阀以最大流量值的 10% 作为每个行程流量值的偏差规模,而套筒阀接纳国际 IEC 标准中的斜率法盘算流量特性偏差的要领。显然,后一种要领较前一种要领更能包管 R 值抵达设计要求,这也说明了 IEC 标准斜率法的先进性。

比较表 2、表 3、表 4 还可以看出,国产调理阀的 R 值比外洋调理阀小,海内双座阀R的平均值=30.5、套简阀R的平均值=36.2;Fisher 公司 ED 型套简阀R的平均值=45.9。

再按式(10)盘算海内套简阀和 Fisher 公司 ED 型套简阀在事情行程段(h=0.2~0.8)时的 R 值,并与全行程时的 R 值相比较,结果见表 5 与表 6�?梢钥闯�,国产套简阀事情行程段的 R 值和全行程 R 值接近,无显著改变,R的平均值=34.2,而 Fisher 公司套简阀在事情行程段的 R 值明显高于全行程的 R 值,R的平均值=60.5。

提高事情行程段的 R 值,其优越性在于它能更好地满足自控系统的需要,还能提高 80% 开度时的流量系数值,从而使全开时阀的流通能力有较显著的提高。通过对 R 值的剖析比较,说明了海内外调理阀在设计水平上保存一定的差别。

表 5 国产套筒调理阀 R 值
套筒阀行程段套筒阀各规格 R 值R 平均
2040
C=16
40
C=25
506580100125
C=250
125
C=370
200300
全行程30.945.321.345.241.229.934.936.937.537.838.336.2
h=0.2~0.826.928.920.549.233.429.535.433.039.235.238.434.2
表 6 Fisher 公司套筒阀 R 值
套筒阀行程段套筒阀各规格 R 值R 平均
1*1/4×1*5/11*1/2×1*7/82×2*5/162*1/2×2*7/83×3*7/164×4*3/86×78×8L=28×8L=3
全行程27.435.357.641.354.264.867.141.943.145.9
h=0.2~0.825.841.569.746.278.199.769.045.069.760.5

4、对 IEC 534—2—4(草案)的理解

IEC 534—2—4(草案)第 3.3 款对等百分比流量特性做了如下划定:

“在 h=0.2 和 h=0.8 之间,任意两个相邻流量系数宣布值的对数之间的差值应在 0.13 和 0.2 规模内”。“低于 h=0.2 这两个值相应为 0.13 和 0.25;高于 h=0.8,此值应相应为 0.03 和 0.2”。

这里作为流量特性偏差规模的选取,应当看作是按 R 值的变革规模决定的,试盘算

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

也就是说,流量特性偏差实际上是分段限制 R 值的变革规模,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 的这一划定正是体现了将 R 值作为流量特性曲线的一个特征参数,并实现了在全行程规模内可以取差别 R 置魅这一设计思想。而国标 GB 4213—84《气动调理阀通用技术条件》在这个问题上是和 IEC 标准保存一定差别的。深入讨论 R 值及流量系数的关系,无论对设计、制造、应用调理阀都有一定的意义,对增强调理阀的基础理论研究,提高我国调理阀设计制造水平,都是十分须要的。

文章中图片链接地点:http://www.sipaishake.com.cn/


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