上海滬工閥門廠(集團)有限公司

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摘要:文章就工程上調節閥流向的選擇存在的誤區這一問題作了較詳細的分析和解釋。

關鍵詞調節閥;流向選擇;分析

通常在工程中對調節閥流向的要求有 3 種:① 對流向不作要求,如球閥、普通蝶閥的流動;② 對流向有嚴格的要求,規定后一般不能變動,如三通閥、文丘里角閥、雙密封帶平衡孔的套筒閥;③ 根據工藝條件,使用者自己選擇合理的流向,如單座閥、角形閥、高壓閥、無平衡孔的單密封套筒閥、小流量調節閥等。針對第 ③ 種情況閥流向的確定,工程中存在誤區,如角型閥,一般認為介質流為底進側出。針對這一誤區,文章作了一些分析。

1 流向對調節閥工作性能的影響

介質流向的改變,使調節閥前后壓力對換,導致不平衡力的作用效果發生了改變。同時介質對閥芯的擾流方向改變,使流向發生變化,導致流體的阻力不同。

1.1 Fl 作用方向改變時調節閥工作性能的影響

對于 ds<dg 的調節閥,流向的改變,可引起 Fl 作用方向的改變,影響如下:

(l)對穩定性的影響:“-”Fl 時閥穩定;“+”Fl 時閥穩定差。

(2)對閥芯密封性的影響:“-”Fl 時,閥芯密封力 F0=F-Fl,密封力小,密封性能差;“+”Fl 時,不平衡力本身是將閥芯壓閉的,增加了密封比壓,所以密封性能好。

(3)對許用壓力、許用壓差的影響:流向的改變,使閥桿端壓力為 P1(流閉型)或 P2(流開型),前者不平衡力比后者小,使許用壓力、許用壓差改變,P1 只在閥桿端比 P2 在閥桿端大(ds<dg 時)。在同樣閥芯裝配上,流閉型的許用壓力、許用壓差較流開型大(ds≤dg,因其輸出力大)。

1.2 流體阻力改變時調節閥工作性能的影響

從流體力學分析,可知流閉型限力比流開型小,原因在于流閉型產生的渦流區遠小于流開型產生的渦流區,因此流閉型的阻力小于流開型的阻力,導致流閉型的流量系數比流開型大。另外,因這一判別主要發生在大開度上,它可以補償 S 值影響,也就是說,流閉型大開度流量增加,適當地減小廠特性曲線的畸變。

1.3 流動方向改變對調節閥使用壽命的彩響

介質流動方向的改變,直接改變了介質對調節的閥芯和閥座的沖刷和氣蝕作用。對流開型而言,介質從閥芯尖的一頭往大的一端流動,沖刷和氣蝕直接作用在密封面上,且當介質流過節流口后,流速會突然減慢,壓力急劇回升,因此氣蝕作用強,致使密封面很快被破壞,故流開型使用壽命短,見圖 1(a) 所示。對流閉型,與上述情況相反,氣蝕和沖刷主要作用在密封面下面。同時,介質需要流經閥座后才突然擴大使壓力回升。因此,在流經閥座通道過程中,相當于逐步擴大,壓力恢復慢,減少了氣蝕的破壞。故流閉型使用壽命長,見圖 l(b) 所示。

圖 1 調節閥的兩種流動形式 (a)流開型 (b)流閉型
圖 1 調節閥的兩種流動形式

1.4 不同流向時調節間“自凈”性能的影響

角形調節閥選流閉型時,介質側進底出,有沖刷和“清洗”的作用,故具有較好的“自凈”作用;而流開型,介質底進側出,介質中的沉淀物易堆積在上溶腔死區內,造成堵塞現象,故“自潔”作用較差。所以在易堵塞場合下選用流閉型的調節悶比較合理。

2 調節閣流向的選擇原則

綜合流向對調節閥工作性能的影響,列于《表 1》,作為調節閥流向選擇的依據之一。從《表 1》可以看出,兩種流向各有利弊,因此實際選擇時,應具體問題具體分析,根據實際情況來選擇。

《表 1》 流向對調節閥工作性能的影晌及調節閥的流向選擇

3 結論

由此得出,工程中調節閥的流向選擇,要根據實際情況選擇最為合理的介質流向。

文中符號說明:
P1——閥前壓力;
P2——閥后壓力;
FL——壓力恢復系數;
Ae——膜片有效面積;
ds——閥桿直徑;
dg一閥座直徑;
Pr——彈簧的臨界壓力;
S——壓降分配比;
Fl——閥關閉時閥芯所受的不平衡力;
“-”——表示不平衡力的作用方向是將閥芯頂開的;
“+”——表示不平衡力的作用方向是將閥芯壓閉的。


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