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所謂小流量調節(jié)閥,顧名思義,就是流通能力很小的調節(jié)閥。

閥門的流通能力是在統一條件下的閥門容量指標。我國用C 值表示 。其定義為:閥門全開時,當閥前后壓差為1公斤/厘米 2 ,介質重度為1克/ 厘米 3 時 ,每小時流過閥門的介質量(米 3 /時)。對于不可壓縮流體,在充分湍流的狀態(tài)下(雷諾數足夠大時,對于水Re>10 5 ;對空氣Re>5 .5 ×10 4 )

式中:

△p——閥前后壓差(公斤/厘米 2 ) Υ——介質重度(克/厘米 3 )

Q 一 介質流量(米 3 /時)

美國等國家用C, 值表示 閥門的流通能力。國際上公認的,主要有關電的I、E、C標準中用Av 值表示 閥門的流通能力。三者換算關系如下:

Cv =1 .17 C Cv =10 6 /24Av C=10 6 /28Av

閥門的流通能力僅僅取決于閥本身的結構。在計算所需的閥門流通能力時,應注意介質不同或流動條件不同時, 閥內流動 狀態(tài)會有很大的差異。

在小流量情況下,尤其是粘性流體和低壓下工作時,流體的主約束往往是層流或層流和湍流的混合態(tài)。層流時,經過閥門的介質流量和閥前后壓差呈線性關系。而在層流和湍流混合態(tài)下,隨著雷諾數的增加,即使壓差不變,流經閥門的介質量也會增加。在完全湍流時,流量才不隨雷諾數變化而變化。盡管如此,選擇小流量調節(jié)閥,仍然用傳統的方法和計算公式進行。但是其計算值和實際值偏離很大,據資料介紹在 Cv =O.01以下時,它只是作為一個容量指標,具有參考意義而已。實際流通能力應根據經驗確定。

隨著流通能力減小,閥門的可調比將下降。但最少也能保證10:l到15:1之間,如果可調比再小,就難以進行流量的調節(jié)。

閥門在串聯使用時,隨著開度變化 ,閥前后壓差也有變化,因此使閥門的工作特性曲線偏離理想特性。如果管路阻力大,直線性會變成快開特性 ,而喪失調節(jié)能力。等百分比特性將變成直線特性。小流量情況下,由于很少有管路阻力,上述特性畸變就不大了,對等百分比特性,實際上也就沒有必要。從制造的角度來說, Cv =O.05以下時,也不可能再產生等百分比的側面形狀。因此,對小流量 閥主要 的問題是如何將流量控制在所需要的范圍之內。

從經濟效果出發(fā),使用者希望一個閥門可同時用于截流和調節(jié),現在也是可以做到的。但對于調節(jié)閥來說,主要是實現對流量的控制,關閉是次要的。認為小流量閥本身流量很小,在關閉時很容易實現截流,是錯誤的。國外對小流量調節(jié)閥泄漏量一般也做了規(guī)定。當Cv 值為10 一 ,該閥門的泄漏量規(guī)定為:在3 .5 公斤/厘米。氣壓下,泄漏量為最大流量的1 % 以下。

二、電動三通分流調節(jié)閥的種類

由于氣動調節(jié)閥具有本質防爆、性能可靠等優(yōu)點,國內外調節(jié)閥目前仍以氣動為主。

過去,國內正式生產的小流量調節(jié)閥。最高使用壓力可達100公斤/厘米 2 ,額定的流通能力C 值可以 從0 .05 到O·0012。其閥座孔徑為3毫米,閥芯為圓柱形,上面刻有一道或數道V 型槽 ,閥桿行程6毫米,閥門 無配套 的定位器,因此控制精度較差。

近年來,我國也引進了小流量調節(jié)閥。流通能力約為0·001,閥芯為帶有缺口的圓柱形。工作壓力為300公斤/厘米 2 閥桿行程7/16英寸,閥芯為圓錐形,該閥門帶有摩爾公司 的頂裝定位器。

上述這類閥門的特點是結構簡單,重量輕。常用的閥座孔徑為1/8~1/4英寸(約為3·175A-6 .35 毫米),閥桿行程為1/4~l/2英寸(合6 . 35~12 .7 毫米)。這類閥門的流量能力最小可以做到O.00006,以至更小。

一般地說,圓柱開槽型的閥芯,在特性化方面比圓錐形好,它可以通過改變 槽深來獲得 設計特性,但后者調節(jié)可*性好,因為通過閥門的流體,分布在閥芯截面的整個圓周上。這種閥門常用在精度要求不很高的場合。但容量精度和特性的重現性較差。

閥門流通能力,主要取決于流孔直徑,對于一個1/16英寸的流孔,理論上的 Cv 值約為0·06,或者說只是接近小流量的上限。要進~步減小流量,必須從根本上減小閥芯的行程或約束流孔 的開度 。

文獻中報導過三種類型的短行程調節(jié)閥。其一,閥芯是一顆人造藍寶石球。閥座 是一個硬質金屬小孔,用膜頭頂端的螺絲可以調整薄膜的最大行程,執(zhí)行機構具有可變 的氣動反饋,因此對應于3~15磅/時 2 的信號壓力,流通能力可以從0 .07 ~0.00007( Cv 值)。另一種形式的短行程調節(jié)閥,可用于高壓條件,它的閥芯是錐形的.由執(zhí)行機構的驅動臂,通過一個轉動另件旋轉帶螺紋的閥桿轉一個角度,從而達到縮短行程的目的。 導向螺紋的螺距為每英寸 ll ~32牙,轉動桿旋轉角度一般是15~60°,閥芯行程一般為 0·02——0·005英寸(合O.508~1 .27 毫米)。因為在不同溫度下熱膨脹不同,閥芯會產生顯著誤差,因此這種 閥限制 使用在300"F以下,為保證閥位精度 ,閥門裝有定位器。

三、高壓差對閥芯、閥座的要求

對于高壓小流量調節(jié)閥,還必須考慮由主于高壓和高壓差帶來的一系列問題。如執(zhí)行機構必須具有足夠的輸出力,以克服介質的不平衡力,閥門零件強度問題,高壓密封問題,而 最關鍵的是閥芯、閥座的材質和加工問題。

高壓調節(jié)閥閥芯、閥座損壞原因很復雜,這里面的理論不盡相同,但普遍引起重視的是高速液(氣)流相對閥芯、閥座運動引起的沖刷現象(亦 稱速度 效應)和液體介質在高壓差下的氣蝕現象 。前者損壞形式是與流線有一定關系的沖刷痕跡,后者則是海綿狀孔洞。

在有氣蝕產生的場合下,如果閥芯,閥座材質選用不當,少則兒天,多則幾個月,閥門就將報廢。

解決氣蝕問題應從求避免氣蝕的方法和耐氣蝕 的材料著手,避免氣蝕的方法有幾種。

1、改進閥芯,閥座設計,使其具有合理的液流速度分布和壓力分布。如小流量調節(jié)閥采用狹長通道式閥芯、閥座。閥芯、閥座孔都有很小的錐度,適用于在恒定的上游壓力條件下精確地控制流量。由于這種 結構具確吸收 能量,減小氣蝕的功能,據資料報導,它曾用于4200公斤/厘米 2 的壓降下。
2、在 條件充許的 情況下,在液流中充氣,以局部地或全部地消除低壓區(qū)。
3、閥門串聯使用,以減小每個閥的壓降。
4、使閥前后壓差低于該介質在調節(jié)閥入口溫度下產生汽蝕現象的最大允許壓差。
5、介質在"流開"狀態(tài)下工作,允許壓差比"流閉"狀態(tài)大三倍多。