上海沪工阀门厂(集团)有限公司

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摘要:文章就工程上调节阀流向的选择存在的误区这一问题作了较详细的分析和解释。

关键词调节阀流向选择分析

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,使调节阀前后压力对换,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。

图 1 调节阀的两种流动形式 (a)流开型 (b)流闭型
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。

《表 1》 流向对调节阀工作性能的影晌及调节阀的流向选择

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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