控制阀泄漏等级标准.doc

控制阀泄漏等级标准工业控制阀允许泄漏量的认识控制阀的允许泄漏量是控制阀设计、制造、检测等是否合格的重要参数，各控制阀的设计方、制造方和使用方几乎都为此参数的定性或定量问题发生过激烈的争议，由此造成直接或间接经济损失无法估量。本文就国际电工委员会IEC60534（我国GB/T4213-92引用的是IEC60534）及ANSI/FCI70-2两大控制阀标准中泄漏量的规定作定性讨论。国家标准中有关泄漏量的章节全部引自IEC，而IEC又主要采用ANSI标准，只是作了文字上的编辑，因此技术上是一致的。文/王晋成 浙江富阳市科海仪表阀门有限公司应用园地Valve Application选型与应用征换页介质/条件表3 注：P以KPa为单位。D为阀座直径，以mm为单位。对于可压缩流体体积流量，绝对压力为101.325KPa和绝对温度为273K的标准状态下的测定值。试验程序“1”表示P0.35MPa，当阀的允许压差小于0.35MPa时用设计规定的允许压差，介质为水或气体；试验程序“2”表示P等于工作压差、介质为水或气体。 注：每分钟气泡数是用外径6mm、壁厚1mm的管子垂直浸入水下510mm深度的条件下测得的，管端表面应光滑，无倒角和毛刺。如果阀座直径与表列值之一相差2mm以上，则泄漏系数可假设泄漏量与阀座直径的平方成正比的情况下通过类推法取得。表12中的额定容量按表3的公式计算。 表中： Q1液体流量，m3/h；Qg标准状态下的气体流量，m3/h；Kv额定流量系数；Pm(P1+P2)/2，KPa；P1阀前绝对压力，KPa；P2阀后绝对压力，KPa；P阀前后压差，KPa；t试验介质温度，取20；G气体比重，空气1；/0相对密度（规定温度范围内的水/01）。2540506580100150200250300350400表2每分钟气泡数12346112745-工业控制阀泄漏量的定义GB/T17213.1-1998中定义为：在规定的条件下，（可压缩或不可压缩）流体流过安装后处于关闭状态的阀的流量。ANSI/FCI70-2-1976标准原文为:The quantify of test fluidpassing through an assembled valvein the closed position under the testconditions as defined。这里所说的规定条件包括控制阀的执行机构具有足够的推力，阀芯和阀座能够充分关闭压紧，阀门前后有一定的压差，在室温下进行。为什么在规定控制阀的泄漏量定义时要加许多限制条件呢?原因是控制阀在实际使用时工艺参数千差万别，不规定条件会导致控制阀的泄漏量是否合格而争论不休。工业控制阀泄漏标准的划分在引用和理解标准以前，首先弄清楚以下重要名词：（1）流量系数GB/T17213.1-1998中定义为：用于说明规定条件下控制阀流通能力的基本系数。（2）额定流通能力Fisher控制阀手册定义为：在规定条件下通过阀门的额定流量。ANSI/FCI70-2-1976标准原文为：The quantify of test fluid(air or water)that would pass through the valve atrated travel under the stated pressureconditions as determined by theappropriate equations and manufactures ratings。（3）额定流量系数:GB/T17213.1-1998中定义为：额定行程下的流量系数值。（4）流量系数KvGB/T17213.1-1998中定义为：流量系数Kv是在下列条件和规定的行程下流过阀的特定体积流量(容量)。阀两端的静压差PKv为105Pa(1bar)，流体是278-313K（5-40）范围内的水，体积流量的单位是m3/h。阀座直径mm泄漏量P12P1P12P1Q1=0.1KvPP-P0PPmQg=4.73KvG(273+t)Qg=2.9P1KvG(273+t)液 体气 体mL/min0.150.300.450.600.901.704.006.7511.116.021.628.4表1试验程序111或211或21121最大阀座泄漏量510-3阀额定容量，1/h10-3阀额定容量，1/h210-4PD，1/h1.810-7PD，1/h310-3P（表3规定的泄漏量）由用户与制造厂商定泄漏等级S2试验介质L或GL或GLGLGGLGS110-4阀额定容量，1/h510-6阀额定容量，1/h换页毫米2538516476102152203英寸11-1/222-1/23468表4(续）毫升/分钟0.150.300.450.600.901.704.006.75气泡数/分钟12346112745 表中的每分钟气泡数是以调整好的测量装置为基础的一个建议性的选择。在这个例子里，把一根1/4英寸（6.3mm）外径x0.032英寸（0.8mm）壁厚的管子浸入水中至1/8或1/4英寸的深度。管子的端面应切割得平整和光滑，没有棱角或毛刺。管子中心线应与水面垂直。还可以制作其它装置，只要它们正确地表示毫升/分钟的流量，每分钟的气泡数量可以不同于表中列出的数字。表4测试介质-3-4bar（45-60psig）或最大工作压差两者中的较低者同上同上不要求测试，如果用户与供应商同意这样做。把压力作用在阀门入口，让出口向大气开放或把它连接到低压头损失的测量装置上，全部正常推力由执行机构提供。同上同上把整个阀腔和连接管道充满水后，将压力作用在阀门入口，然后把阀芯推至关闭位置。使用规定的执行机构最大净推力，但不要超过该值，即使测试期间可以获得超过该值的推力。留出一定的时间让泄漏流量稳定下来。把压力作用在阀门入口。执行机构应调整到规定的操作条件下，让全部正常关闭力作用在阀芯上。留出一定的时间让泄漏流量稳定下来，并使用合适的测量装置。美标ANSI/FCI 70-2-1991中规定的泄漏等级译成中文如表4：（5）流量系数CvGB/T17213.1-1998中定义为：压力下降在1psi情况下，温度为40-100F（4-38）的水在1min内流过阀的美加仑数。Fisher控制阀手册定义为：一个与阀门几何结构有关的、对于一个给定行程的常数（Cv值），可用来衡量流通能力。它是在每平方英寸1磅的压力降下，每分钟流过阀门的60F水美国加仑数。（6）阀额定容量国内外80年代前，CvKv都称为流通能力（capacity）后来改为流量系数(flow coefficient)，为了避免混淆，GB/T4213-92中标准中引入了额定容量，其计算方法见GB/T4213-92中5.6.5。国标对控制阀允许泄漏量的规定GB/T4213-92标准对控制阀的泄漏规定了六个等级，其具体规定见表1。其中最低级别为级，不作具体要求；最高级别是级，即为气泡级。当泄漏量大于510-3阀额定容量值时，可免于测试。有些参考书及公司的样本上把美标泄漏等级写成如表5所示，并且有所流传，这是不正确的。以级为例，上表写成了0.01额定Cv，ANSI/FCI 70-2-1991中文译为0.01%的额定流通能力。ANSI/FCI 70-2-1976中原文为：10-4rated valve capacity，可知表4并不是美标泄漏等级规定的真正体现。工业控制阀泄漏量的定量计算在实际测试或验收控制阀时，必须首先向控制阀制造商询问该阀的以下参数：（1）流量系数Kv或Cv因为不同的制造商同一口径的流量系数是不一样的。另外，同一口径的阀门流量特性（等比、线性、快开）不一样时，流量系数也是不一样的。这在计算允许泄漏量时要用到。（2）控制阀的允许压差因为同一口径的阀门由于结构型式、执行机构的输出力大小不一样时，阀门的允许压差是不一样的，这样就决定了测泄漏量时阀门的测试压差，而测试压差对阀门的泄漏量是有特别大的影响的。阀座泄漏计算示例阀座泄漏量等级计算示例(计算示例引自GB/T 17213.4 /IEC60534-4的附录A；计算式引自GB/T 17213.2 )。 阀的种类球形阀(globe valve)DN100，PN40阀座直径：D=100mm额定流量系数C：Kv=160m3/h压差比系数：XT=0.72液体压力恢复系数：FL=0.9 试验压差试验压差按下列要求确定：3.5bar（50psig）或阀芯两端的最大额定压差，两者中的较低者阀芯两端的最大工作压力降，不超过ANSI阀体等级，或小于要求的压力。10-25（50-125F）时的空气或氮气10-52（50-125F）时的水同上同上0.5%的额定流通能力每psi压差下在每英寸阀口直径上每分钟通过0.0005毫升的水（每bar压差下在每毫米阀口直径上每秒钟通过5x10-12m3的水）。不超过在下面的基于阀门直径的表格里列出的量公称阀口直径每分钟气泡数10-25（50-125F）时的空气或水泄漏等级代号-0.1%的额定流通能力0.01%的额定流通能力最大允许泄漏量测试压力确定泄漏等级要求的测试步骤-应用园地Valve Application选型与应用换页表5123462727450.150.300.450.600.901.704.006.75(in)11.522.53468(mm)2538516476102152203工作压差P或50磅/英寸2（3.5巴）压差，取其中较小的一个值，温度10-52工作压差P或50磅/英寸2（3.5巴）压差，取其中较小的一个值，温度10-52工作压差P或50磅/英寸2（3.5巴）压差，取其中较小的一个值，温度10-52工作压差P，温度10-52工作压差P或50磅/英寸2（3.5巴）压差，取其中较小的一个值，温度10-52试验介质压力和温度表6试验压力1112211.39m3/h=23.1 l/min62.6kg/h48.4m3/h=806 l/min0.277m3/h=4.62 l/min12.5kg/h9.67m3/h=161.2 l/min0.0277m3/h=0.462 l/min0.0864m3/h=1.44 l/min1.253kg/h0.967m3/h=16.1 l/min0.0626kg/h0.0484m3/h=0.806 l/min0.063L/h=1.05*10-3L/min1.53ml/min=1.53*10-3l/min由用户与制造商商定试验程序1：P=300KPa（由制造商选择）试验程序2：P=3500KPa（由用户确定最大操作压差） 阀额定容量（流通能力）计算阀额定容量（流通能力）的计算采用GB/T 17213-2-1有关内容。（1）试验程序1用水作为试验介质（阀额定流通能力）式中，N1=0.1、FP=1、FR=1、C=Kv=160m3/h、/0=1、P=300KPa。（2）试验程序2用水作为试验介质P1=P2+P=3600KPa式中，P2=100KPa（与大气相通），P=3500 KPa（计算用允许最大压差）式中，FL=0.90、P1=3600KPa、FF=0.96、PV=2.34 KPa。因为Pmax流。（阀额定流通能力）式中，N1=0.1、FL=0.90、FR=1、C=Kv=160m3/h、P1=3600KPa、FF=0.96、PV=2.34KPa。（3）试验程序1用气体为试验介质P2=100KPa（与大气相通）P=300KPa式中，P=300KPa、P1=400KPaFXT=0.72式中，F=1、XT=0.72因为X不能超过FXT，可用XT=0.72计算Y。式中，X=0.72(X不能超过FXT )、F=1、XT=0.72(阀额定质量流量)式中，N8=1.1、FP=1、C=Kv=160m3/h、P1=400KPa、Y=0.677、X=0.72、M=28.97kg/kmol、T1=293K、Z=1、(阀额定体积流量)式中，N9=24.6（标准状况下：Ps=101.325KPa、tS=273K）、FP=1、C=Kv=160m3/h、P1=400KPa，Y=0.677、X=0.72、M=28.97kg/kmol、T1=293K、Z=1。 计算阀座允许的最大泄漏量按上述计算后结果见表6。结束语通过以上说明及计算，我们可以知道，只有充分学习理解国际国内标准，才能正确判断控制阀的泄漏量是否合格，也才能生产出合格的控制阀产品。本文编写得到控制阀信息编辑部汪克成老师的大力支持，在此深表感谢。1111GGLGG-S1=277m3/hQ=N1FPCP/0Pmax=FL2(P1-FFPV)=2914KPa=864m3/hQ=N1FLFRCP1-FFPV/0P1=P2+P=400KPaX=PP1=0.753FXTY=1XW=N8FpCP1YXMTZ=12