調(diào)節(jié)閥壓差的確定

調(diào)閥差確一、概述在化工過程控制系統(tǒng)中帶調(diào)節(jié)閥的控制回路隨處可見在確定調(diào)節(jié)閥壓差的過程中，必須考慮系統(tǒng)對(duì)調(diào)節(jié)閥操作性能的影響，否則，即使計(jì)算出的調(diào)節(jié)閥壓差再精確，最終確定的調(diào)節(jié)閥也是無法滿足過程控制要求的。從自動(dòng)控制的角度來講，調(diào)節(jié)閥應(yīng)該具有較大的壓差。這樣選出來的調(diào)節(jié)閥，其實(shí)際工作性能比較接近試驗(yàn)工作性能（即理想工作性能調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)較好，過程容易控制。但是，容易造成確定的調(diào)節(jié)閥壓差偏大，最終選用的調(diào)節(jié)閥口徑偏小。一旦管系壓降比計(jì)算值大或相當(dāng)，調(diào)節(jié)閥就無法起到正常的調(diào)節(jié)作用。實(shí)際操作中，出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥已處于全開位置，所通過的流量達(dá)不到所期望的數(shù)值；或者通過調(diào)節(jié)閥的流量為正常流量值時(shí)，調(diào)節(jié)閥已處于90%開度附近，已處于通常調(diào)節(jié)閥開度上限，若負(fù)荷稍有提高，調(diào)節(jié)閥將很難起到調(diào)節(jié)作用。這就是調(diào)節(jié)閥壓差取值過大的結(jié)果。從工藝系統(tǒng)的角度來講，調(diào)節(jié)閥應(yīng)該具有較小的壓差。這樣選出來的調(diào)節(jié)閥，可以避免出現(xiàn)上述問題，或者調(diào)節(jié)閥處于泵或壓縮機(jī)出口時(shí)能耗較低。但是，這樣做的結(jié)果往往是選用的調(diào)節(jié)閥口徑偏大，由于調(diào)節(jié)閥壓差在管系總壓降中所占比例過小，調(diào)節(jié)閥的工作特性發(fā)生了嚴(yán)重畸變，調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)不好，過程難于控制實(shí)際操作中現(xiàn)通過調(diào)節(jié)閥的流量為正常流量值時(shí)調(diào)節(jié)閥已處于10%開度附近，已處于通常調(diào)節(jié)閥的開度下限，若負(fù)荷稍有變化，調(diào)節(jié)閥將難以起到調(diào)節(jié)作用，這種情況在低負(fù)荷開車時(shí)尤為明顯。這就是調(diào)節(jié)閥壓差取值過小的結(jié)果。同時(shí)，調(diào)節(jié)閥口徑偏大，既是調(diào)節(jié)閥能力的浪費(fèi)，使調(diào)節(jié)閥費(fèi)用增高；而且調(diào)節(jié)閥長期處于小開度運(yùn)行，流體對(duì)閥芯和閥座的沖蝕作用嚴(yán)重，縮短調(diào)節(jié)閥的使用壽命。正確確定調(diào)節(jié)閥的壓差就是要解決好上述兩方面的矛盾根據(jù)工藝條件所選出的調(diào)節(jié)閥能夠滿足過程控制要求，達(dá)到調(diào)節(jié)品質(zhì)好、節(jié)能降耗又經(jīng)濟(jì)合理。關(guān)于調(diào)節(jié)閥壓差的確定常見兩種觀點(diǎn)其一認(rèn)為根據(jù)系統(tǒng)前后總壓差估算就可以了；其二認(rèn)為根據(jù)管系走向計(jì)算出調(diào)節(jié)閥前后壓力即可計(jì)算出調(diào)節(jié)閥的壓差。這兩種方法對(duì)于估算國內(nèi)初步設(shè)計(jì)階段的調(diào)節(jié)閥是可以的，但用于詳細(xì)設(shè)計(jì)或施工圖設(shè)計(jì)階段的調(diào)節(jié)閥選型是錯(cuò)誤的，常常造成所選的調(diào)節(jié)閥口徑偏大或偏小的問題。正確的做法是對(duì)調(diào)節(jié)閥所在管系進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算后，結(jié)合系統(tǒng)前后總壓差，在不使調(diào)節(jié)閥工作特性發(fā)生畸變的壓差范圍內(nèi)合理地確定調(diào)節(jié)閥壓差。有人會(huì)問一般控制條件在流程確定之后即要提出而管道專業(yè)的配管圖往往滯后，而且配管時(shí)還需要調(diào)節(jié)閥的有關(guān)尺寸，怎樣在提調(diào)節(jié)閥控制條件時(shí)先進(jìn)行管系的水力學(xué)計(jì)算呢？怎樣進(jìn)行管系的水力學(xué)計(jì)算，再結(jié)合系統(tǒng)前后總壓差，最終在合理范圍內(nèi)確定調(diào)節(jié)閥壓差，這就是本文要解決的問題。二、調(diào)節(jié)閥的有關(guān)概念為了讓大家對(duì)調(diào)節(jié)閥壓差確定過程有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)們需要重溫一下與調(diào)節(jié)閥有關(guān)的一些基本概念。1、調(diào)節(jié)閥工作原理

212ff1212ff1如圖1示，根據(jù)柏努力方程，流體流經(jīng)調(diào)節(jié)閥前后1-1和2-2截面間的能量守恒關(guān)系如下式所示。1

UPU122rg2rg2

f由于H=H,U=U，則有：P1rg

在流體阻力計(jì)算時(shí)，還有：h2則有：K122

12Kr

則通過調(diào)節(jié)閥的流量為：FU

F

Pr

F------調(diào)節(jié)閥接管面積K------調(diào)節(jié)閥阻力系數(shù)由于F定值，P-P不變時(shí)流量隨K值變化，K值是隨調(diào)節(jié)閥的開度發(fā)生變化的。因此調(diào)節(jié)閥是通過改變開度，使阻力系數(shù)K值發(fā)生變化，來達(dá)到調(diào)節(jié)流量目的的?，F(xiàn)令：C則有：C

12r

C值即儀表專業(yè)選閥時(shí)用到的一個(gè)重要參數(shù)，稱為調(diào)節(jié)閥的流通能力其定義為調(diào)節(jié)閥全開，調(diào)節(jié)閥兩端壓差為2體的流量。2、調(diào)節(jié)閥理想流量特性

時(shí)，流經(jīng)調(diào)節(jié)閥介質(zhì)密度為1g/cm3

流流體通過調(diào)節(jié)閥時(shí)其相對(duì)流量和調(diào)節(jié)閥相對(duì)開度之間的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Qlf(Qlmax如圖1示僅以調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口為研究對(duì)象使調(diào)節(jié)閥壓差為定值時(shí)得到的流量特性為理想流量特性。

llll1）直線流特性當(dāng)調(diào)節(jié)閥單位相對(duì)開度變化引起的相對(duì)流量變化是一個(gè)常數(shù)時(shí)，稱調(diào)節(jié)閥具有直線流量特性。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：QlkdQlmax其積分式為：Ql數(shù)Qlmax代入邊界條件l=0時(shí)，Q=Qmin;時(shí),。得：minmax設(shè)：

常數(shù)maxRmaxmin則有：

Ql[1]QRlR稱為可調(diào)比，即調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)的最大流量Qmax和可以調(diào)節(jié)的最小流量的比值。不是調(diào)節(jié)閥關(guān)閉的泄漏量，它是可調(diào)流量的下限值，當(dāng)流量低于此值時(shí)，調(diào)節(jié)閥無法保證調(diào)節(jié)精度。一般泄漏量僅為。直線流量特性的調(diào)節(jié)閥，其開度變化相同時(shí)，流量變化也是相同的。一般調(diào)節(jié)閥理想可調(diào)比時(shí)直線流量特性調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量隨相對(duì)開度間的變化情況如圖2的直線(所示。2）等百分流量特性當(dāng)調(diào)節(jié)閥單位相對(duì)開度變化引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比時(shí)，稱調(diào)節(jié)閥具有等百分比流量特性。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：QlQlmax積分后代入邊界條件l=0時(shí)Q=Qmin;時(shí),Q=Qmin得：Q(maxQ等百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥其開度變化百分比相同時(shí)流量變化百分比也相同。對(duì)于一般調(diào)節(jié)閥，理想可調(diào)R=30時(shí)，等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量隨相對(duì)開度間的變化情況如圖2中的曲線2)所示。3）快開流特性

當(dāng)調(diào)節(jié)閥單位相對(duì)開度變化引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成反比時(shí)，稱調(diào)節(jié)閥具有快開流量特性。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Ql()Qlmaxmax積分后代入邊界條件l=0時(shí)，Q=Qmin;時(shí),Q=Qmin。得：lR2]lmaxmax快開流量特性的調(diào)節(jié)閥，開度較小時(shí)，對(duì)應(yīng)流量就比較大，在其開度范圍內(nèi)，隨著開度增加，流量很快達(dá)到最大，開度再增加時(shí)，流量變化幅度很小以至于不變。對(duì)于一般調(diào)節(jié)閥，理想可調(diào)時(shí)，快開流量特性調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量隨相對(duì)開度間的變化情況如圖2中的曲線所示。4）拋物線量特性當(dāng)調(diào)節(jié)閥單位相對(duì)開度變化引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)相對(duì)流量的平方根成正比時(shí)，稱調(diào)節(jié)閥具有拋物線流量特性。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Qld()Qlmaxmax積分后代入邊界條件可得：Q1l]QRl拋物線流量特性的調(diào)節(jié)閥，其開度變化時(shí)，流量介于直線流量特性和等百分比流量特性之間變化。對(duì)于一般調(diào)節(jié)閥，理想可調(diào)R=30，拋物線流量特性調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量隨相對(duì)開度間的變化情況如圖中的曲線(4)所示。4）幾種流特性的比較參見圖2的流量特性曲線，對(duì)于直線流量特性，相同的開度變化，流量變化Δ是相同的，那么在小流量時(shí)，Δ大，操作靈敏不易控制；大流量時(shí)，操作點(diǎn)ΔQ/Q小，操作平穩(wěn)易于控制。因此，直線流量特性調(diào)節(jié)閥適合于負(fù)荷變化小操作點(diǎn)的場合。

maxqkqklglmaxqkqklgl對(duì)于等百分比流量特性，相同的開度變化，小開度時(shí)流量變化Δ??；大開度時(shí)流量變化ΔQ大。因此，等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥適合于負(fù)荷變化大的場合。對(duì)于快開流量特性，隨開度變大，流量很快達(dá)到最大，開度再增加時(shí)，流量變化幅度很小以至于不變。因此，快開流量特性調(diào)節(jié)閥不適合于調(diào)節(jié)流量，但適合于在雙位控制或程控場合中使用。拋物線流量特性其特性曲線介于直線流量特性和等百分比流量特性之間而且接近于等百分比流量特性。因此常用等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥來代替拋物線流量特性調(diào)節(jié)閥。所以，我們經(jīng)常用到的是直線流量特性調(diào)節(jié)閥和等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥。3、調(diào)節(jié)閥實(shí)際流量特性由于調(diào)節(jié)閥都是安裝在管路上在系統(tǒng)總壓降一定的情況下當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，管路壓降在變化，調(diào)節(jié)閥壓差也在發(fā)生變化。因此調(diào)節(jié)閥壓差變化時(shí)，得到的流量特性為實(shí)際流量特性。1）串聯(lián)管調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量特性對(duì)于如圖所示的調(diào)節(jié)閥與管路串聯(lián)的系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)節(jié)閥上壓差為并保持1不變時(shí)，單就調(diào)節(jié)閥本身來說它具有理想流量特性。由式（）可得：C

1QC1rr

C為調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的流通能力，則：Cmaxqk對(duì)比式（9）則有：lf()將式（23代入式（得：l()1lrmax通過管道的流量可以用下式表示：C

g

2r

C為管道的流通能力由于通過管系的流量是唯一的，因此有下式成立：lf()max則有：

2rr

f2(

l

lmax

)

由于：2將式（27代入式（）得：

2Cqk

lf2(lmaxlf2(lmax

)])當(dāng)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)調(diào)節(jié)閥上有最小壓差設(shè)最小壓差為ΔP由于調(diào)節(jié)閥全開，1m此時(shí)有：llf()fmax)llmaxmax則由式（29得：

)m則得：

)1

m令：S

m

調(diào)節(jié)閥全開時(shí)調(diào)節(jié)閥的壓差與系統(tǒng)總阻力降的比值稱為調(diào)節(jié)閥的阻比，有的資料上稱之為調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)度。則有：

1S將式（33代入式（得：111l2()l若以表示管道阻力為零時(shí)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的最大流量由2124）可得：

lll()lmaxmax

11l1()Slmax

若以表示有管道阻力時(shí)調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的最大流量由2421式（32得：

f(qkqk

l)f(max1

l

lmax

)

將式（34代入式（得：lf()l100max

1S)f(

l

lmax

)

式（35為調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量與理想最大流量參比關(guān)系。對(duì)R=30的調(diào)節(jié)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)閥阻比發(fā)生變化時(shí)，其關(guān)系曲線如圖所示。式（37即為調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量特性，它不但和調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開度有關(guān)，而且與調(diào)節(jié)閥的阻比S關(guān)對(duì)于安裝在實(shí)際管路中的調(diào)節(jié)閥當(dāng)調(diào)節(jié)閥阻比發(fā)生變化時(shí)，其實(shí)際性能曲線的變化趨勢(shì)如圖所示。從圖4圖5見：a)調(diào)節(jié)閥阻比S=1時(shí)，即管道阻力為零，系統(tǒng)的總壓降全部落在調(diào)節(jié)閥上，此時(shí)實(shí)際流量特性和理想流量特性是一致的。b)隨著調(diào)節(jié)閥阻比減小，即管道阻力增加，調(diào)節(jié)閥最大流量比管道阻力為零時(shí)理想最大流量要小，可調(diào)比在縮小。c)隨著調(diào)節(jié)閥阻比的減小，實(shí)際流量特性偏離理想流量特性，越小偏離程度越大。d)從圖4可見,隨著調(diào)節(jié)閥阻比減小線流量特性趨向于快開量特性，等百分比流量特性趨向于直線流量特性。而且隨著調(diào)節(jié)閥阻比的減小，可調(diào)最小流量在升高，可調(diào)比在縮小。因此隨著調(diào)節(jié)閥阻比S的減小實(shí)際流量曲線偏離理想流量曲線可調(diào)比在縮小，可調(diào)節(jié)范圍在變窄。反之則說明，為了保證調(diào)節(jié)閥具有較好的調(diào)節(jié)性能，調(diào)節(jié)閥要求有一定的壓差。在實(shí)際應(yīng)用中，為保證調(diào)節(jié)閥具有較好的調(diào)節(jié)性能，避免調(diào)節(jié)閥實(shí)際特性發(fā)生畸變，一般希望調(diào)節(jié)閥阻比0.3

根據(jù)圖5試驗(yàn)測(cè)試，調(diào)節(jié)閥阻比S對(duì)調(diào)節(jié)閥特性的影響結(jié)果如下表所示：阻比S1~0.60.6~0.3<0.3調(diào)節(jié)閥理想特性調(diào)節(jié)閥實(shí)際特性

直線接近直線

等百分比等百分比

直線近似直線

等百分比等百分比

直線快開

等百分比直線調(diào)節(jié)性能

好

較好

很差，不適宜調(diào)節(jié)所以，綜合兼顧控制和工藝兩方面要求，一般。特殊情況下：高壓減低壓時(shí)容易在0.5以上雖然S大越好但有時(shí)壓差很大，容易造成調(diào)節(jié)閥沖蝕或流體已呈阻塞流，此時(shí)可在調(diào)節(jié)閥前增設(shè)一減壓孔板，使部分壓差消耗在孔板上?？装迳戏謸?dān)的壓差可和自控專業(yè)協(xié)商確定。b)稍高壓力減至低壓或物料自流的場合要使S0.3以上有時(shí)有困難此時(shí)可想辦法降低管路阻力，如：放大管徑、改變?cè)O(shè)備布置以縮短管道長度或增加位差、減少彎頭等措施，一定要確保S≥0.3

rrrrc）低壓經(jīng)由泵至高壓的場合，為了降低能耗，要求至少但為獲得較好的調(diào)節(jié)閥品質(zhì)，建議S≥0.3。d）氣體管由于阻力降很小，容易在以上。但在低壓和真空系統(tǒng)中，由于容許壓力降較小，要求S≥0.15。2）并聯(lián)管路調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量特性對(duì)于如圖所示的調(diào)節(jié)閥與管路并聯(lián)的系統(tǒng)，壓差ΔP定值。因此總管流量Q有如下關(guān)系：Q2設(shè)：1maxmax則：

1max

由式（21）和上式可得：Cqkmax由式（38）可得：Qmax2則式（25式（41）和（42）得：

max

qk

qkrr可以得出：Cgqk由式（24）和式（38）得：lf()lrrmax由式（41式（43）和式（44）得：Qlxf())Ql這就是并聯(lián)管路調(diào)節(jié)閥的實(shí)際流量特性，對(duì)于不同的，實(shí)際性能曲線的變化

趨勢(shì)如圖7示。從圖7見：a)，即旁路關(guān)閉，實(shí)際流量特性和理想流量特性是一致的。b)隨著x逐漸減小，即旁路逐漸開大，通過旁路的流量逐漸增加，實(shí)際流量特性起點(diǎn)在上移，可調(diào)比在縮小，但流量特性曲線形狀基本不變。在實(shí)際應(yīng)用中，為保證調(diào)節(jié)閥有一定的可調(diào)，即具有比較好的調(diào)節(jié)性能，一般希望調(diào)節(jié)閥阻比x≥最好x≥。這種調(diào)節(jié)閥和管路并聯(lián)的情況在實(shí)際工程中并不多見對(duì)于一些需要保持系統(tǒng)有一個(gè)最低流量，負(fù)荷變化不大（即調(diào)節(jié)比較小）的場合，為防止儀表故障時(shí)最低流量得不到保證，可以采用調(diào)節(jié)閥和管路并聯(lián)。另外，當(dāng)所選的調(diào)節(jié)閥偏小，作為一種補(bǔ)救措施；或者裝置有擴(kuò)容能力，但調(diào)節(jié)閥已不能滿足要求時(shí)。可將調(diào)節(jié)閥的旁路稍開，使調(diào)節(jié)閥達(dá)到所期望的調(diào)節(jié)目的。此時(shí)，先關(guān)閉調(diào)節(jié)閥主管路，通過閥后總管上的流量計(jì)來標(biāo)定旁路閥的開度。4、調(diào)節(jié)閥可調(diào)比1）理想可比由式（12知可調(diào)比R為調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)的最大流量Qmax和可以調(diào)節(jié)的最小流量Qmin的比值。即：

QQmin由于：

max

max

r

min

min

r則：CRmaxmaxminCmin

maxminmaxminminnornorSmaxminmaxminminnornorS2）串聯(lián)管調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比對(duì)于如圖3所示的調(diào)節(jié)閥與管路串聯(lián)的系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥全開時(shí)，最大流量Q對(duì)應(yīng)最小的調(diào)節(jié)閥壓差ΔP；調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)，最小流量對(duì)應(yīng)最大的調(diào)節(jié)閥壓1m差ΔP。則調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比有：1max

min

min

r1maxr

mmin

由式（7）知與接管面積和調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)有關(guān)，接管面積為定值；而阻力系數(shù)僅與閥門開度有關(guān)，開度一定對(duì)應(yīng)的阻力系數(shù)也是定值。所以，無論調(diào)節(jié)閥處于理想管系還是實(shí)際管系，和是定值，則由式（46和（）得：當(dāng)通過調(diào)節(jié)閥的流量最小時(shí)，調(diào)節(jié)閥幾乎全關(guān)，管路阻力降趨于0，調(diào)節(jié)閥的11max最大壓差ΔP趨于系統(tǒng)總壓降ΔP，因此：1max

1m

SRS上式說明，串聯(lián)管路調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比與理想可調(diào)比R阻比S有關(guān)。阻比S越小,實(shí)際可調(diào)比越小。因此，為保證一定的可調(diào)比，調(diào)節(jié)閥的阻比S要適當(dāng)，不能使阻比S過小。國產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥理想可調(diào)比但考慮到選用調(diào)節(jié)閥時(shí)圓整口徑以及對(duì)C值的圓整和放大，一般R=10。即使如此，在調(diào)節(jié)閥與管路串聯(lián)的系統(tǒng)中，當(dāng)S=0.3時(shí)仍為一般工藝過程中QQ=125%Q不過4.16因此，只要S是可以滿足要求的，只要阻比S不是太小或?qū)烧{(diào)比要求太高，可不必驗(yàn)算實(shí)際可調(diào)比。當(dāng)要求的可調(diào)比較大時(shí)，調(diào)節(jié)閥滿足不了工藝要求，此時(shí)，可采用提高調(diào)節(jié)閥阻比S，或采用大小兩個(gè)調(diào)節(jié)閥并聯(lián)工作的分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)。3）并聯(lián)管路調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比對(duì)于如圖6示的調(diào)節(jié)閥與管路并聯(lián)的系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比R為：Rs則：

maxQ

2

1Q1min1min2RQQsmax

ffff由于：1Q1min

Q2max則：1Q1maxRRQQsmax將式（39）代入上式得：1R

xR

由于R>>1,則：1RmaxQ上式說明，并聯(lián)管路調(diào)節(jié)閥的實(shí)際可調(diào)比與調(diào)節(jié)閥的理想可調(diào)比R關(guān)，只和總管最大流量與旁路流量有關(guān)。三、調(diào)節(jié)閥壓差的確定我們經(jīng)常遇到的是如圖3所示處于串聯(lián)管路中的調(diào)節(jié)閥過前面對(duì)調(diào)節(jié)閥實(shí)際特性和可調(diào)比等的演算和分析，可以看出影響調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能的關(guān)鍵參數(shù)是調(diào)節(jié)閥全開通過最大流量時(shí)，調(diào)節(jié)閥前后的最小壓差P。所以ΔP即為我們要確1m1m定的調(diào)節(jié)閥壓差。如圖8所示的系統(tǒng)，根據(jù)柏努力方程，流體自到截面間的能量守恒關(guān)系式為：hhPaf1式中為1-1到2-2截面間管路上的阻力降，包括直管阻力降、局部阻力降和設(shè)備阻力降等。上式即為總推動(dòng)力=管系總阻力推動(dòng)力=Pa-Pb+h，管系總阻力ΔP=ΔP。1mf由上式可得：PP1mabf又由式（32）及調(diào)節(jié)閥阻比得：S1m0.5mf由式（56）可以計(jì)算出ΔP=（0.429~1.0）h即調(diào)節(jié)閥的壓差應(yīng)為管路阻力1m

fffbbfffbb降的到1.0倍。（55和（就是調(diào)節(jié)閥壓差的計(jì)算公式及核算式用法為先由（）計(jì)算出調(diào)節(jié)閥的壓差，再由式（56）進(jìn)行核算。只有同時(shí)滿足式55和式（56的要求時(shí)，計(jì)算出的調(diào)節(jié)閥壓差才可以作為調(diào)節(jié)閥的選型依據(jù)。但是，從式（55）可見，當(dāng)計(jì)算ΔP時(shí)，需先計(jì)算出管道阻力降h管道阻力降是通過管系的水力學(xué)計(jì)算求出的。通?？刂茥l件在流程確定之后即要提出，而管道專業(yè)的配管圖是在接到控制專業(yè)返回的調(diào)節(jié)閥條件后才可以最終繪制出來的，怎樣在提調(diào)節(jié)閥控制條件時(shí)先進(jìn)行管系的水力學(xué)計(jì)算呢？一般首先根據(jù)工藝流程圖和控制要求規(guī)劃出調(diào)節(jié)閥的大致位置，再結(jié)合設(shè)備布置圖構(gòu)想出管系的走向圖，根據(jù)此圖進(jìn)行管系的水力學(xué)計(jì)算求出管道阻力降h。管道專業(yè)的配管圖應(yīng)盡量接近先前構(gòu)想的管系走向圖來設(shè)置，即使最終的配管圖與構(gòu)想的管系走向圖有出入，僅僅引起管線長度和彎頭數(shù)量的有限變化，對(duì)管道的阻力降和調(diào)節(jié)閥壓差計(jì)算影響不大，更何況調(diào)節(jié)閥的壓差可在一定范圍內(nèi)取值。為了安全起見，計(jì)算出的管道阻力降應(yīng)考慮的裕量。對(duì)于低壓系統(tǒng)和高粘度物料，為了確保設(shè)計(jì)無誤，最終的配管圖出來以后要對(duì)管道阻力降進(jìn)行核算，因?yàn)楣芫€長度和彎頭數(shù)量變化對(duì)管道阻力降的影響比較大。一旦發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥壓差確定的有問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。另外由于調(diào)節(jié)閥前后多有大小頭和相應(yīng)的變徑管線上述規(guī)劃的管系走向圖中還無法將他們考慮完全，因此根據(jù)式（計(jì)算出調(diào)節(jié)閥壓差后，實(shí)際調(diào)節(jié)閥壓差取值可稍比計(jì)算值為小。當(dāng)管路阻力降大時(shí)，兩者差值大一些；反之則差值小一些或直接取計(jì)算值。實(shí)際工程中，我們遇到的系統(tǒng)與8所示的情況不盡相同，在應(yīng)用式55）和式（56時(shí)，可按下述方法進(jìn)行靈活處理。1、低壓經(jīng)泵至高壓的工況如圖9示，在這種情況下，往往泵的揚(yáng)程需和調(diào)節(jié)閥壓差同時(shí)確定。此時(shí)可先由式（56確定調(diào)節(jié)閥壓差，再由式（求出泵的揚(yáng)程。則式（）變?yōu)椋?若H表示泵的揚(yáng)程，則式（55）應(yīng)變?yōu)椋篐PPhbmf在這種場合下為了降低能耗調(diào)節(jié)閥的阻比可以要求為S≥但當(dāng)流量小揚(yáng)程低泵的軸功率較小時(shí)，為獲得較好的調(diào)節(jié)閥品質(zhì)，建議≥0.3。同時(shí)，由于根據(jù)泵樣本選的泵揚(yáng)程一般比所需揚(yáng)程要高，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)先定出泵的揚(yáng)程，扣除揚(yáng)程裕量后，再反算調(diào)節(jié)閥壓差。2、工藝條有波動(dòng)的工況一般來說工藝條件是相對(duì)穩(wěn)定的它容許在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)如圖所示，由于、P及前后設(shè)備的液位可能出現(xiàn)最高、正常和最低值，這樣就可能出現(xiàn)多種操作條件。但仔細(xì)研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)最小、前設(shè)備液位最低，而P最大、后設(shè)備液位最高時(shí)，調(diào)節(jié)閥壓差最小，所需泵揚(yáng)程最高。此時(shí)應(yīng)在這種條件下確定

maxmaxmaxnormaxmaxmaxmaxnormax調(diào)節(jié)閥壓差和泵的揚(yáng)程。又比如說鍋爐給水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥，因?yàn)殄仩t產(chǎn)汽壓力經(jīng)常波動(dòng)，會(huì)影響到調(diào)節(jié)閥阻比下降，此時(shí)在考慮調(diào)節(jié)閥壓差時(shí)應(yīng)增加系統(tǒng)設(shè)備靜壓的5~10%作為調(diào)節(jié)閥壓差的裕量，即在利用式（）進(jìn)行調(diào)節(jié)閥阻比核算時(shí)用下式進(jìn)行。~PP)S11f3、高壓減低壓的工況

~這種工況時(shí)，調(diào)節(jié)閥阻比S一般很大。雖越大越好，但有時(shí)壓差很大，容易造成調(diào)節(jié)閥沖蝕或流體已呈阻塞流，此時(shí)可在調(diào)節(jié)閥前增設(shè)減壓孔板，使部分壓差消耗在孔板上。孔板上分擔(dān)的壓差可和自控專業(yè)協(xié)商確定，以調(diào)節(jié)閥壓差不高于調(diào)節(jié)閥的容許壓差為宜。4、稍高壓減至低壓或物料自流的工況這種工況時(shí)，滿足式（）的調(diào)節(jié)閥壓差，可能滿足不了式（的要求。此時(shí)可想辦法降低管路阻力，如：放大管徑、改變?cè)O(shè)備布置以縮短管道長度或增加位差、減少局部阻力降等措施，一定要確保0.35、輸送氣介質(zhì)的工況氣體管路由于阻力降很小調(diào)節(jié)閥阻比般都很大例如熱媒為飽和蒸汽的加熱器，其進(jìn)口蒸汽管線上的調(diào)節(jié)閥，為了避免蒸汽能量過多地?fù)p耗在調(diào)節(jié)閥上，也為了避免蒸汽過熱度太高影響傳熱效果，一般憑經(jīng)驗(yàn)取調(diào)節(jié)閥壓差ΔP=0.01~0.02MPa。雖然壓差不大，但由于調(diào)節(jié)閥前后管路上阻力降很小，調(diào)節(jié)1m閥阻比還是可以滿足調(diào)節(jié)要求的。當(dāng)蒸汽壓力較高，而需要在較低壓力下冷凝時(shí)，可取蒸汽壓力減去冷凝壓力為調(diào)節(jié)閥的壓差，但為防止壓差過大引起的系統(tǒng)震動(dòng)，要求調(diào)節(jié)閥壓差≤1/2汽壓力。對(duì)于低壓和真空系統(tǒng)，由于管路容許壓力降較小，要求S≥0.15。另外需強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，上述調(diào)節(jié)閥壓差P對(duì)應(yīng)的是通過調(diào)節(jié)閥的最大流量Q。1m當(dāng)工藝過程對(duì)最大流量有要求時(shí)，通過調(diào)節(jié)閥的最大流量應(yīng)為工藝過程可能出現(xiàn)的最大流量工藝過程對(duì)最大流量沒有要求時(shí)過調(diào)節(jié)閥的最大流量Q一般取為正常流量的倍。四、舉例在我們剛剛完成并已開車成功的某精細(xì)化工中試裝置中有調(diào)節(jié)回路個(gè)，確定調(diào)節(jié)閥壓差時(shí)正是重視了上述提到的諸多問題，使調(diào)節(jié)回路投運(yùn)后皆能滿足工藝過程的要求，現(xiàn)舉幾個(gè)具有代表性的例子來進(jìn)一步說明調(diào)節(jié)閥壓差的確定方法。例1：如圖所示的工藝流程及操作條件，試確定調(diào)節(jié)閥的壓差。解：1）首先根據(jù)工藝流程及設(shè)備布置圖構(gòu)想出管系走向如圖所示。2根據(jù)管系走向圖及操作條件求管路壓降由于沿途流量不等需分段進(jìn)行計(jì)算。由1到2Q=0.24m3/h,Q=0.24x1.25=0.3m3/h根據(jù)圖11詳細(xì)流程可計(jì)算出局部阻力的當(dāng)量長度為6.5m圖中直管長度為則管總長度為14.7m，計(jì)算出管道阻力降為0.0003MPa

normaxnormax由2到3Q=0.75m33/h根據(jù)圖11和細(xì)流程可計(jì)算出局部阻力的當(dāng)量長度為4.5m；圖直管長度為20.6m；管總長度為25.1m，計(jì)算出管道阻力降為0.0035MPa則1到3，管道總阻力降為：。取管道總阻力降為：0.0138x1.15=0.016MPa。計(jì)算調(diào)節(jié)閥壓差ΔP。1m由式（55得：ΔP=0.35-0.03-(17.6-1.9)/100-0.016=0.147。1m核算調(diào)節(jié)閥阻比由式（56得：S=0.147/(0.147+0.016)=0.9。調(diào)節(jié)閥壓差ΔP取值。1m由于管路阻力降很小考慮實(shí)際調(diào)節(jié)閥兩頭有大小頭等因素最終取調(diào)節(jié)閥壓差ΔP。1m例2：如圖所示的工藝流程及操作條件，試確定調(diào)節(jié)閥的壓差和泵的揚(yáng)程。分析：由于泵出口分成了兩條管路，首先泵的揚(yáng)程必須同時(shí)滿足兩條管路的輸送要求，因此根據(jù)系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果要采用兩個(gè)揚(yáng)程中的高揚(yáng)程者。其次兩條管路雖有聯(lián)系，但為了保證調(diào)節(jié)效果，應(yīng)將其看成獨(dú)立的兩個(gè)系統(tǒng)，自起點(diǎn)設(shè)備開始來分

maxmaxmaxmaxmaxmax別核算調(diào)節(jié)閥的阻比S，使皆≥0.3解：1）首先根據(jù)工藝流程及設(shè)備布置圖構(gòu)想出管系走向，此處僅出如圖所示的計(jì)算示意圖。2根據(jù)管系走向圖及操作條件求管路壓降由于沿途流量不等需分段進(jìn)行計(jì)算。由點(diǎn)到點(diǎn)，3/h。根據(jù)管系走向圖可計(jì)算管線總長度為80m，計(jì)算出道阻力降為0.031MPa。由2到3，Q=0.2x1.25=0.25m/h。根據(jù)管系走向圖可計(jì)算管線總長度為50m，計(jì)算出管道阻力降為0.0004MPa由2到4，Q=1.32m算出管道阻力降為0.016MPa。

/h。根據(jù)管系走向圖可計(jì)算管線總長度58m，計(jì)考慮阻力降有15%的裕量，則：由1點(diǎn)經(jīng)由2點(diǎn)3點(diǎn)阻力降為0.031+0.0004+0.01x1.15=0.048MPa。由1經(jīng)由2到4點(diǎn)道阻力降為0.031+0.016+0.01。3）取調(diào)節(jié)閥壓差。取調(diào)節(jié)閥阻比S=0.3,則由式（56）得調(diào)節(jié)閥壓差為：LV閥ΔP。1mFV閥ΔP。1m4）確定泵揚(yáng)程。由式（58）得泵揚(yáng)程為：由1經(jīng)由2到3點(diǎn)，由1經(jīng)由2到4點(diǎn)，H=(0.364-0.03+0.066+0.028)x100+(25.7-4.1)=64.4m為同時(shí)滿足兩條管路的輸送要求，則泵的揚(yáng)程應(yīng)64.4m?？紤]泵10%揚(yáng)程裕量，揚(yáng)程應(yīng)為。查泵產(chǎn)品樣本，選用揚(yáng)程的泵?？鄢?0%揚(yáng)程裕量，可利用揚(yáng)程應(yīng)為。5）確定調(diào)節(jié)閥壓差。由4）知泵的揚(yáng)程為則由式（55）計(jì)出調(diào)節(jié)閥壓差。LV閥:ΔP=0.03-0.21+72.7/100-(25.7-4.1)/100-0.048=0.286MPa。1m考慮實(shí)際調(diào)節(jié)閥兩頭有大小頭等，最終取調(diào)節(jié)閥壓差MPa。1mFV閥：ΔP。1m考慮實(shí)際調(diào)節(jié)閥兩頭有大小頭等，最終取調(diào)節(jié)閥壓差ΔMPa。1m6）核算調(diào)閥阻比LV閥：由于管路總阻力降為：ΔP=0.03-0.21+則調(diào)節(jié)閥阻比說明調(diào)節(jié)閥壓差合適。FV閥：由于管路總阻力降為：ΔP=0.03-0.364+。則調(diào)節(jié)閥阻比說明調(diào)節(jié)閥壓差合適。

maxmax例3：如圖所示的工藝流程及操作條件，試確定調(diào)節(jié)閥的壓差和泵的揚(yáng)程。分析：這是同一管路上有兩套調(diào)節(jié)回路的情況，為了保證兩臺(tái)調(diào)節(jié)閥皆能起到很好的調(diào)節(jié)效果，核算一臺(tái)調(diào)節(jié)閥時(shí)，應(yīng)將另外一臺(tái)調(diào)節(jié)閥視為阻力元件，將其阻力降納入管路總阻力降中，來分別核算調(diào)節(jié)閥的阻比使S值≥0.3。解：1）首先根據(jù)工藝流程及設(shè)備布置圖構(gòu)想出管系走向，此處僅出如圖所示的計(jì)算示意圖。2）根據(jù)管走向圖及操作條件求管路壓降。=1.34m/h。根據(jù)管系走向圖可計(jì)算管線總長度93m，計(jì)算出管道阻力降為考慮阻力降有15%的裕量，則：管道阻力降為）x1.15=0.027MPa。3）求調(diào)節(jié)閥壓