CN1031592A - 低压降比套筒式调节阀 - Google Patents

Abstract

一种低压降比套筒式调节阀，其特征是压降比 △P_r为0.1，开窗面积严格按照安装特性为直线性的分 布规律设计。同现有的套筒式调节阀比较，能显著改 善调节品质，节能15％，延长设备的使用寿命。

Description

本发明涉及一种阀的零件。

调节阀广泛应用于流体输送过程中流量的调节，根据定义：

阀的压降比△P_r＝ (阀全开满流量时阀前后压降)/(系统总压降)

现有的套筒式调节阀在实际运行时，其压降比△P_r为0.5～0.6，最低不得＜0.3。如果工作于压降比△P_r＜0.3，则阀的工作特性明显地偏离其固有特性，使调节质量变差;只有工作在压降比△P_r＞0.5时，才有较好的工作特性，但处于高压降比△P_r下运行的调节阀能耗增大，其节流能耗达到总能耗的60～70%，由此导致与调节阀相匹配的电机和泵的容量相应增大，使设备的使用寿命缩短。

本发明的任务在于提供一种压降比△P_r为0.1，工作特性为线性特性，可节约输送系统总能耗15%以上的低压降比套筒式调节阀。

本低压降比套筒式调节阀严格按照其安装流量特性为线性分布规律设计的。

图面说明：

图1为低压降比套筒式调节阀结构示意图，图中1-阀座，2-阀体，3-阀塞，4-套筒，5-阀杆。

图2为低压降比套筒式调节阀窗口面积f（l）值分布状态图，图中l-工作行程，L为额定行程，a为本调节阀的窗口面积分布，b为现有的套筒式调节阀的窗口面积分布。

图3为低压降比套筒式调节阀套筒〔4〕的展开图，由套筒〔4〕上的各通孔面积构成阀的窗口面积，Ⅰ～Ⅻ为套筒〔4〕周长的等分线。

图4为本调节阀的特性图，C-固有特性，d-安装特性，座标Q/Q₁₀。为工作相对流量，C_V/C_V10。为固有相对流量系数值。

图5为套筒式调节阀的运行特性图，图中e为低压降比套筒式调节阀的运行特性，f为现有的套筒式调节阀（ZMAM型）运行特性。

以下结合附图说明低压降比套筒式调节阀设计的详细内容。

如图1所示，套筒式调节阀由阀座〔1〕、阀体〔2〕、圆柱形的阀塞〔3〕、圆筒形的套筒〔4〕以及同阀塞〔3〕固定连接的阀杆〔5〕构成，阀塞〔3〕的上下移动改变了呈倒置杯形的套筒〔4〕开窗的流通面积，实现流体流量的调节。本发明的低压降比套筒式调节阀与普通的套筒式调节阀的根本区别在于套筒〔4〕开窗面积设计的合理性。

本设计的调节阀在压降比△P_r为0.1和安装可调比R′＝10的条件下，根据流体力学原理，并考虑流体通过调节阀时存在的摩擦引起流速降低流量减少的实测数据，提出低压降比套筒式调节阀的开窗面积f（l）按下式确定：

$\mathrm{f\; (l)=}\frac{\mathrm{0.9}}{L}\sqrt{\frac{\mathrm{0.1}}{\mathrm{1-0.9(0.9}\frac{l}{L}{\mathrm{+0.1)}}^2}}\mathrm{〔1+}\frac{\mathrm{0.9(0.9}\frac{l}{L}{\mathrm{+0.1)}}^2}{\mathrm{1-0.9(0.9}\frac{l}{L}{\mathrm{+0.1)}}^2}{\mathrm{〕·F}}_T$

式中F_T-套筒〔4〕开窗总面积（mm²）

L-调节阀的额定行程（mm）

l-调节阀的工作行程（mm）

已知按一般方法获得的开窗总面积F_T、额定行程L，就不难获得不同工作行程l或者l/L比值下一系列的开窗面积f（l）值。表1给出了多种规格的低压降比套筒式调节阀在不同相对开度 (l)/(L) 下，其开窗面积f（l）的数据，D_N为阀座孔径。

根据阀的开窗面积公式得到的一组开窗面积f（l）值，在套筒〔4〕上加工出随行程变化的流通面积，使该阀的流量特性与设计值相一致。为加工方便和开窗面积的高精度，建议采用钻孔法加工，加工时预先将套筒〔4〕周长划分为若干等分，如划分为12、16、24等分等，沿纵向等分线布置不同孔径的钻孔，以此构成所需的开窗面积f（l）。图3示出一种低压降比套筒式调节阀其套筒〔4〕展开面上钻孔通孔布置状况。也可采用铣加工。本调节阀除套筒〔4〕外，其他零件形状与现有的同类阀相同。

本设计的调节阀，其固有特性C和安装特性d示于图4，其安装特性d呈良好的线性关系。

本低压降比套筒式调节阀的生产运行特性e，及已有的套筒式调节阀生产运行特性f示于图5，可见前者的运行特性比后者优越得多。

本发明的低压降比套筒式调节阀，同已有的套筒式调节阀比较，具有以下突出的优点：

1、本设计方案上，本调节阀的开窗面积分布严格按照其安装特性为直线性分布规律设计，且精度高;而已有的套筒式调节阀其开窗面积分布按固有特性为线性设计，开窗面积主要凭经验加工，精度差。

2、本调节阀能在压降比△P_r＝0.1条件下工作，且其安装特性为直线性;而已有的套筒式调节阀若工作在压降比△P_r＝0.1条件下，其安装特性不呈现直线性，调节品质差。

3、采用本调节阀的流体输送系统，由于调节阀的压降比△P_r值大幅度降低，可使系统所配置的电机和泵的容量显著减小，能保证降低能耗15%左右。

4、开窗面积若采用钻孔法加工，孔径为φ2～φ16mm，这种阀运行过程中能避免自激共振现象发生，有利于改善工作环境和延长设备使用寿命。

实施例1：

设计一种规格为ZMAMS D_N40的低压降比套筒式调节阀，套筒〔4〕开窗面积分布选用表1给出的数据，用钻孔法加工制成，所用材料与原有的套筒式调节阀相同，其他零件形状不变，装配成低压降比套筒式调节阀，其安装特性呈直线性，严格的流量特性测试数据列于表2。

根据内部协议，在某炼油厂工业锅炉给水系统上，用这一调节阀替代原来的ZMAM D_N40的调节阀，阀的工作开度由原来的30～40%增大为50～60%，将原为锅炉供水的5级离心泵抽级成4级泵。结果在满足生产工艺要求的条件下，年节电3.2万度，同时提高控制品质，节约燃料油60吨/年。

实施例2：

设计ZMAMS D_N100低压降比套筒式调节阀，套筒〔4〕的开窗面积分布采用表1给出的数据，用钻孔法加工，装配成本调节阀，工作特性如图5中e所示，f为原用的同类阀的工作特性。

按有关协议，将本设计的调节阀应用在某炼油厂催化裂分分馏塔顶部温度控制上，该处最佳目标温度为200℃。用原ZMAM D_N100阀控制，汽油干点温度控制在197.7～199.5℃，标准偏差为2.108;采用本设计的调节阀控制，汽油干点温度控制在199.2～200.3℃，标准偏差为1.968，顶部温度波动幅度比原来减少0.3～0.5℃，提高了油品质量和得率。

Claims (1)

1、一种由阀座、阀体、阀塞、套筒以及阀杆组成的低压降比套筒式调节阀，其特征在于套筒[4]的开窗面积f(l)按下式确定

$\mathrm{f\; (l)=}\frac{\mathrm{0.9}}{L}\sqrt{\frac{\mathrm{0.1}}{\mathrm{1-0.9(0.9}\frac{l}{L}{\mathrm{+0.1)}}^2}}\mathrm{〔1+}\frac{\mathrm{0.9(0.9}\frac{l}{L}{\mathrm{+0.1)}}^2}{\mathrm{1-0.9(0.9}\frac{l}{L}{\mathrm{+0.1)}}^2}{\mathrm{〕·F}}_T$

式中F_T为套筒[4]开窗总面积(mm²)

    L为调节阀的额定升程(mm)

    l为调节阀的工作升程(mm)

所述的开窗面积由一系列不同孔径的通孔构成。

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