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工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析点击次数：170 发布时间：2008-6-11 15:34:14 作 者： 上海医药设计院 俞加波 摘要： 不同形式调节阀的压力恢复系数FL值不同，各制造厂同形式调节阀的FL值亦会不同，本文结合工程设计实例讨论如何选用FL合适的调节阀。 关键字： 阻塞流 压力恢复系数FL 阀后缩脉处压力 最大允许压差 1、引言 在工程设计中，经常需要对调节阀进行选型与计算，以达到稳定控制的目的。但调节阀选型与计算时对FL的考虑较困难。本文除对FL的一般规律作分析，同时通过实例，对可能出现阻塞流工况，如何深入考虑FL作出分析。 2、阻塞流的产生 在流量系数Cv的计算公式中，阀前压力P1，阀后压力P2的取压位置及流体通过调节阀的压力降变化情况如图1所示。 图1阀内的压力恢复特性 阀上压降为P=P1-P2。按能量守恒定律，在流体缩脉处的流速最大而压力最低，即压力降最大，称为Pvc。缩流处后流体流速又减小，直至P2处大部分静压得到恢复，此时压力降为P。 当介质是液体，在压差足够大时，部份液体在该操作温度下汽化，即发生了闪蒸。液体中夹带了蒸汽，产生了二相流，液体不再是不可压缩的，这时即使再增加压差，流量也不再增加，这种极限流量现象称为液体阻塞流。 3、FL的具体分析 3.1FL的定义 FL=Sqt（P/Pvc）=Sqt（P1-P2）/（P1-Pvc）（1） 3.2 FL的意义 FL是一个实验数据，表明了调节阀在液体通过后动能转变为静压能的恢复能力（见图1），也表明了液体产生阻塞流的临界条件，故FL又称为临界流量系数。提出FL的目的，在于判断液体通过调节阀时是否产生隆塞流，并用于计算调节阀的最大允许压差。 3.3阻塞流的判断 理论上用与的大小关系来判断是否产生阻塞流，但在工程计算时用压差大小来判断。图2表明了通过阀门的流量与压差的关系。 图2 流量与压差的关系 最大允许压差定义为Pc： Pc = FL2 Pvc=FL2（P1-FFPv）（2） Pv：操作温度下的液体饱和蒸汽压 FF：液体临界压力比系数 3.4 决定阻塞流的因素 从公式2来看，一旦操作工况决定，最大允许压差Pc与FL有关系。阻塞流的产生与通过调节阀流量的大小，调节阀口径没有关系。 4、FL值的一般规律 4.1FL值的大小与调节阀的结构形式、流向、开度有关。一般情况下，制造厂提供的FL值是指调节阀全开下的数值。 4.2几何结构完全相同的调节阀FL值相同，并与口径无关。同一类型的调节阀由于各制造厂的结构略有不同，故FL也有差别。 4.3国际知名的制造厂提供了各系列调节阀的FL值，国内也有推荐值。详见表1，表2。 表1 Masoneilan 偏心旋转阀 Parcent of Plug Rotation102030405060708090100FLFlow to Open0.960.930.910.890.880.870.870.860.860.85Flow to Close0.940.910.880.830.800.770.740.720.700.68表2 国产调节阀FL的推荐值 阀型式阀芯型式流向FL单座阀柱塞形流开0.90柱塞形流闭0.90窗口形任意流向0.90套筒形流开0.90套筒形流闭0.80双座阀柱塞形任意流向0.85窗口形任意流向0.90角形阀柱塞形流开0.90柱塞形流闭0.80套筒形流开0.85套筒形流闭0.80球阀O形球阀孔径=0.8d任意流向0.55V形孔球阀任意流向0.57偏心旋转阀柱塞形任意流向0.85蝶阀60全开任意流向0.6890全开任意流向0.55 4.4 值与调节阀形式、开度的一般关系（参见图3） 一般情况下，直行程调节阀的值比旋转型调节阀的大， 值随调节阀开度的增加而减小。 图3FL值与阀门开度的关系 （1）DSP球体阀：V口形球阀 （2）SP球体阀：流开（3）偏心旋转阀：流开 （4）阀体分离阀：流开（5）偏心旋转阀：流关 （6）蝶阀（小力矩）（7）控制球阀 （8）阀体分离阀：流关（9）DP球体阀：柱塞形阀芯 （10）SP球体阀：流关（11）71000系列角阀：流关 5、工程设计对FL值的考虑 5.1工程设计中碰到阻塞流的情况并不多，有时还是工艺要求阻塞流，如液体变气相作冷剂。但大多数工况要求避免阻塞流。 5.2要避免阻塞流，可选用FL值较大的调节阀，这样Pc也相应大。选大口径并不能避免阻塞流。 5.3对大口径旋转阀，要考虑管路大小头对FL值的修正。 5.4当制造厂未提供调节阀的FL值时，表4的FL值可作估算参考。 5.5要考虑FL值与阀门开度、P1与管路流量特性之间的关系。 由于调节阀Cv值计算只考虑操作工况的某一点，并不能保证所有工况都避免了阻塞流，所以在计算Pc时，要从动态的角度来分析。 对FL，可选用整个开度内的最小值，一般是全开时的FL值。 P1一般随开度增大而减小（或不变），故用最大流量下的P1来计算Pc比较保险。 如果在调节阀计算时发现FL和P1不符合以上规律，要对选定调节阀各开度的Pc进行验算。 6、工程实例（见后） 设计要求：流体介质为高温油，有粘性。阀体结构要求简单，能在线维修。选择Cv值相对大的阀体形式，这样比较经济。根据具体参数作计算，结果见计算书。 6.1工程实例，通过对各制造厂计算书的比较，我们最终选定了NELES-CONTROL的V型控制球阀，顶部安装阀芯的形式。从计算结果看，该调节阀基本上避免了阻塞流，结构形式满足了工艺设计要求。 6.2从计算结果看，由于在最小流量时的压差较大，这时还是产生了阻塞流。考虑到该调节阀对装置极其重要，阀体、阀芯、阀座均作硬化处理。 7、结束语 实际工程中对阻塞流的处理还有许多方法，如套筒阀、多级降压、阀后安装孔板等，但目的都是一个：通过提高P2，来增加Pvc，从而避免阻塞流。选用FL值较大调节阀是最直接的方法。 但是调节阀的最终选定由诸多因素决定，关键是使用工况。上述实例也可选用直通单座阀，但由于结构复杂、价格过高而放弃。 阀型号、阀型式、公称通径、阀座尺寸、阀芯形式、流量特性、泄漏等级、阀体材质、阀芯材质、阀座材质、CV值、法兰标准等级尺寸及密封面形式等，只要发现其中有一样内容与设计不符均应征得设计的确定和认可。 2.2 执行机构部分此项内容主要应检查执行机构型号、型式、作用形式、弹簧范围、供气压力等。 2.3 定位器部分此项内容主要检查定位器的输入信号、气源压力、电气和气源接口