控制閥壓力恢復系數FL

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之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現在介紹控制閥壓力恢復系數FL不同形式調節(jié)閥的壓力恢復系數FL值不同，各制造廠同形式調節(jié)閥的FL值亦會不同，本文結合工程設計實例討論如何選用FL合適的調節(jié)閥。

關鍵字：阻塞流 壓力恢復系數FL 閥后縮脈處壓力 zui大允許壓差

1、控制閥壓力恢復系數FL引言

在工程設計中，經常需要對調節(jié)閥進行選型與計算，以達到穩(wěn)定控制的目的。但調節(jié)閥選型與計算時對FL的考慮較困難。本文除對FL的一般規(guī)律作分析，同時通過實例，對可能出現阻塞流工況，如何深入考慮FL作出分析。

2、阻塞流的產生

在流量系數Cv的計算公式中，閥前壓力P1，閥后壓力P2的取壓位置及流體通過調節(jié)閥的壓力降變化情況如圖1所示。

圖1 閥內的壓力恢復特性

閥上壓降為ΔP=P1-P2。按能量守恒定律，在流體縮脈處的流速zui大而壓力zui低，即壓力降zui大，稱為ΔPvc。縮流處后流體流速又減小，直至P2處大部分靜壓得到恢復，此時壓力降為ΔP。

當介質是液體，在壓差足夠大時，部份液體在該操作溫度下汽化，即發(fā)生了閃蒸。液體中夾帶了蒸汽，產生了二相流，液體不再是不可壓縮的，這時即使再增加壓差，流量也不再增加，這種極限流量現象稱為液體阻塞流。

3、FL的具體分析

3.1FL的定義

FL=Sqt（ΔP/ΔPvc）=Sqt（P1-P2）/（P1-Pvc） （1）

3.2 FL的意義

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥FL是一個實驗數據，表明了調節(jié)閥在液體通過后動能轉變?yōu)殪o壓能的恢復能力（見圖1），也表明了液體產生阻塞流的臨界條件，故FL又稱為臨界流量系數。提出FL的目的，在于判斷液體通過調節(jié)閥時是否產生隆塞流，并用于計算調節(jié)閥的zui大允許壓差。

3.3阻塞流的判斷

理論上用 與 的大小關系來判斷是否產生阻塞流，但在工程計算時用壓差大小來判斷。圖2表明了通過閥門的流量與壓差的關系。

圖2 流量與壓差的關系

zui大允許壓差定義為ΔPc：

ΔPc = FL2 * ΔPvc =FL2 *（P1-FFPv） （2）

Pv：操作溫度下的液體飽和蒸汽壓
FF：液體臨界壓力比系數

3.4 決定阻塞流的因素

從公式2來看，一旦操作工況決定，zui大允許壓差ΔPc與FL有關系。阻塞流的產生與通過調節(jié)閥流量的大小，調節(jié)閥口徑沒有關系。

4、FL值的一般規(guī)律

4.1 FL值的大小與調節(jié)閥的結構形式、流向、開度有關。一般情況下，制造廠提供的FL值是指調節(jié)閥全開下的數值。

4.2 幾何結構*相同的調節(jié)閥FL值相同，并與口徑無關。同一類型的調節(jié)閥由于各制造廠的結構略有不同，故FL也有差別。

4.3 的制造廠提供了各系列調節(jié)閥的FL值，國內也有推薦值。詳見表1，表2。

表1 Masoneilan 偏心旋轉閥

表2 國產調節(jié)閥FL的推薦值

4.4 值與調節(jié)閥形式、開度的一般關系（參見圖3）

一般情況下，直行程調節(jié)閥的 值比旋轉型調節(jié)閥的大， 值隨調節(jié)閥開度的增加而減小。

圖3FL值與閥門開度的關系

（1）DSP球體閥：V口形球閥
（2）SP球體閥：流開
（3）偏心旋轉閥：流開
（4）閥體分離閥：流開
（5）偏心旋轉閥：流關
（6）蝶閥（小力矩）
（7）控制球閥
（8）閥體分離閥：流關
（9）DP球體閥：柱塞形閥芯
（10）SP球體閥：流關
（11）71000系列角閥：流關

5、工程設計對FL值的考慮

5.1 工程設計中碰到阻塞流的情況并不多，有時還是工藝要求阻塞流，如液體變氣相作冷劑。但大多數工況要求避免阻塞流。

5.2 要避免阻塞流，可選用FL值較大的調節(jié)閥，這樣ΔPc也相應大。選大口徑并不能避免阻塞流。

5.3 對大口徑旋轉閥，要考慮管路大小頭對FL值的修正。

5.4 當制造廠未提供調節(jié)閥的FL值時，表4的FL值可作估算參考。

5.5 要考慮FL值與閥門開度、P1與管路流量特性之間的關系。

由于調節(jié)閥Cv值計算只考慮操作工況的某一點，并不能保證所有工況都避免了阻塞流，所以在計算ΔPc時，要從動態(tài)的角度來分析。

對FL，可選用整個開度內的zui小值，一般是全開時的FL值。

P1一般隨開度增大而減小（或不變），故用zui大流量下的P1來計算ΔPc比較保險。

如果在調節(jié)閥計算時發(fā)現FL和P1不符合以上規(guī)律，要對選定調節(jié)閥各開度的ΔPc進行驗算。

6、工程實例（見后）

設計要求：流體介質為高溫油，有粘性。閥體結構要求簡單，能在線維修。選擇Cv值相對大的閥體形式，這樣比較經濟。根據具體參數作計算，結果見計算書。

6.1 工程實例，通過對各制造廠計算書的比較，我們zui終選定了NELES-CONTROL 的V型控制球閥，頂部安裝閥芯的形式。從計算結果看，該調節(jié)閥基本上避免了阻塞流，結構形式滿足了工藝設計要求。

6.2 從計算結果看，由于在zui小流量時的壓差較大，這時還是產生了阻塞流。考慮到該調節(jié)閥對裝置極其重要，閥體、閥芯、閥座均作硬化處理。

7、結束語

實際工程中對阻塞流的處理還有許多方法，如套筒閥、多級降壓、閥后安裝孔板等，但目的都是一個：通過提高P2，來增加Pvc，從而避免阻塞流。選用FL值較大調節(jié)閥是zui直接的方法。但是調節(jié)閥的zui終選定由諸多因素決定，關鍵是使用工況。上述實例也可選用直通單座閥，但由于結構復雜、價格過高而放棄。與本文相關的產品有角式平衡型截止閥設計說明