V形調(diào)節(jié)球閥閥芯結(jié)構(gòu)與等百分比流量特性分析

信息來源：發(fā)布時間：[2013年09月04日]

在工業(yè)過程自動控制中，由于V形球閥調(diào)節(jié)比大，調(diào)節(jié)元件可切斷流體中的纖維、粘性懸浮雜質(zhì)，而被廣泛應(yīng)用于造紙、紡織等行業(yè)的物料控制和調(diào)節(jié)。目前，我國V形球閥調(diào)節(jié)球閥的調(diào)節(jié)特性和國外同來產(chǎn)品比較缺點在于調(diào)節(jié)范圍較窄、調(diào)節(jié)特性和實際工藝流程的調(diào)節(jié)特性存在較大誤差，主要原因是不同開度下的流通面積滿足不了實際流通量。

筆者通過理論分析V形球閥不同開度下的流量與閥座處流通面積的關(guān)系，優(yōu)化閥芯球結(jié)構(gòu)，使V形球閥的設(shè)計流量特性與等百分比流量特性趨于一致，減小調(diào)節(jié)誤差，增強V形球閥的可調(diào)性和靈敏度。

1 流通面積結(jié)構(gòu)

筆者分析的V形調(diào)節(jié)球閥，其主要參數(shù)為：壓差Δp=100kPa，可調(diào)比R=50，介質(zhì)為水，結(jié)構(gòu)如圖1所示。V形球閥的閥芯是球冠，球冠底圓的邊緣上開有一個V形切口（圖2）。圖2中的V形切口由一個圓角為r的圓弧和與圓弧相切的有一定角度的兩端切線構(gòu)成，t為球冠投影中心至V形切口頂點距離，V形切口的角度一般取60°。V形球閥是通過改變閥芯、閥芯的V形切缺口與閥體的流道構(gòu)成的流通面積來調(diào)節(jié)設(shè)備和管道的介質(zhì)流量，其不同開度下的流通面積由閥體通道、V形切口和球體球冠的組合面積構(gòu)成。

圖1 V形球閥的結(jié)構(gòu)

圖2 V形切口形狀

按照規(guī)定，控制閥的相對流量系數(shù)與等百分比相對流量系數(shù)的誤差必須小于10%。通過測試該閥的流量特性，測試結(jié)果見表1。

表1 原結(jié)構(gòu)測試相對流量系數(shù)與等百分比相對流量系數(shù)對比 %

由表1可以看出，其在不同開度下的相對流量系數(shù)均大于等百分比的相對流量系數(shù)；在相對開度10%～50%時，相對流量系數(shù)誤差均大于10%，最大誤差達31.2%，因此，必須優(yōu)化閥芯結(jié)構(gòu)，確定流通面積與流量系數(shù)關(guān)系，減小調(diào)節(jié)誤差。

2 流量特性計算分析

V形球閥的流量特性近似于等百分比流量特性，其數(shù)學表達式為：

（1）

式中 Kv———對應(yīng)θv的流量系數(shù)；

Kmax——對應(yīng)θmax的系數(shù)；

Qi———對應(yīng)θv的流量，m³/h

Qmax——對應(yīng)θmax的流量，m³/h；

R———可調(diào)比，R=Qmax/Qmin；

θv———調(diào)節(jié)閥的開度，（°）；

θmax———調(diào)節(jié)閥的最大開度，（°）。

http://www.famens.com/news/201308/115750.html#DivMake