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1、工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析1、引言在工程设计中，经常需要对调节阀进行选型与计算，以达到稳定控制的目的。但调节阀选型与计算时对Fl的考虑较困难。本文除对Fl的一般规律作分析，同时通过实例，对可能出现阻塞流工况，如何深入考虑Fl作出分析。2、阻塞流的产生在流量系数Cv的计算公式中，阀前压力Pi,阀后压力P2的取压位置及流体通过调节阀的压力降变化情况如图1所示上游压力 下游压力 缩脉处压F2低恢复能力AF = Fl - F2A Fvc - Fl Fvc图1阀内的压力恢复特性高俣复能力阀上压降为P=PP2O按能量守恒定律，在流体缩脉处的流速最大而压力最低，即压力降最大，称为APvCo缩
2、流处后流体流速又减小，直至P2处大部分静压得到恢复，此时压力降为APo当介质是液体，在压差足够大时，部份液体在该操作温度下汽化，即发生了闪蒸。液体这时即使再增加压差，流量也不再中夹带了蒸汽，产生了二相流，液体不再是不可压缩的,增加，这种极限流量现象称为液体阻塞流。3、Fl的具体分析3.1 Fl的定义FL=Sqt(P/APvc)=Sqt(P1-P2)/(Pl-Pvc)3.2 Fl的意义（见图1 ）,Fl的目的，在于判Fl是一个实验数据，表明了调节阀在液体通过后动能转变为静压能的恢复能力也表明了液体产生阻塞流的临界条件，故Fl又称为临界流量系数。提出断液体通过调节阀时是否产生隆塞流，弁用于计算调节
3、阀的最大允许压差。3.3 阻塞流的判断理论上用与的大小关系来判断是否产生阻塞流，但在工程计算时用压差大小来判断。图2表明了通过阀门的流量与压差的关系。图2流量与压差的关系最大允许压差定义为APc22Pc=Fl玄Pvc=FL*(Pi-FfPv)(2)Pv:操作温度下的液体饱和蒸汽压Ff:液体临界压力比系数3.4决定阻塞流的因素从公式2来看，一旦操作工况决定，最大允许压差P(与Fl有关系。阻塞流的产生与通过调节阀流量的大小，调节阀口径没有关系。4、Fl值的一般规律4.1 Fl值的大小与调节阀的结构形式、流向、开度有关。一般情况下，制造厂提供的Fl值是指调节阀全开下的数值。4.2 几何结构完全相同的
4、调节阀Fl值相同，弁与口径无关。同一类型的调节阀由于各制造厂的结构略有不同，故Fl也有差别。4.3 国际知名的制造厂提供了各系列调节阀的Fl值，国内也有推荐值。详见表1,表2。表1Masoneilan偏心旋转阀ParcentofPlug102030405060708090100RotationflFlowtoOpen0.960.930.910.890.880.870.870.860.860.85FlowtoClose0.940.910.880.830.800.770.740.720.700.68表2国产调节阀Fl的推荐值阀型式阀芯型式流向FL单座阀柱塞形流开0.90柱塞形流闭0.90窗口形任意
5、流向0.90套筒形流升0.90套筒形流闭0.80双座阀柱塞形任意流向0.85窗口形任意流向0.90角形阀柱塞形流升0.90柱塞形流闭0.80套筒形流开0.85套筒形流闭0.80球阀O形球阀孔径=0.8d任意流向0.55V形孔球阀任意流向0.57偏心旋转阀柱塞形任意流向0.85蝶阀60全开任意流向0.6890全开任意流向0.554.4值与调节阀形式、开度的一般关系（参见图3 ）一般情况下，直行程调节阀的值比旋转型调节阀的大,值随调节阀开度的增加而减小|20406080图3Fl值与阀门开度的关系1)DSP球体阀：V口形球阀2 )SP球体阀：流开3 )偏心旋转阀：流开4 )阀体分离阀：流开5 )偏心
6、旋转阀：流关6 )蝶阀(小力矩)7 )控制球阀8 )阀体分离阀：流关9 )DP球体阀：柱塞形阀芯10 )SP球体阀：流关11 )71000系列角阀：流关5、工程设计对Fl值的考虑5.1 工程设计中碰到阻塞流的情况并不多，有时还是工艺要求阻塞流，如液体变气相作冷剂。但大多数工况要求避免阻塞流。5.2 要避免阻塞流，可选用Fl值较大的调节阀，这样Pc也相应大。选大口径并不能避免阻塞流。5.3 对大口径旋转阀，要考虑管路大小头对Fl值的修正。5.4 当制造厂未提供调节阀的Fl值时，表4的Fl值可作估算参考。5.5 要考虑FL值与阀门开度、P1与管路流量特性之间的关系。由于调节阀Cv值计算只考虑操作工
7、况的某一点，并不能保证所有工况都避免了阻塞流，所以在计Pc时，要从动态的角度来分析。对Fl,可选用整个开度内的最小值，一般是全开时的Fl值。P1一般随开度增大而减小(或不变)，故用最大流量下的Pl来计算Pc比较保险。验算。6、工程实例(见后)设计要求：流体介质为高温油，有粘性。阀体结构要求简单，能在线维修。选择Cv值相对大的阀体形式，这样比较经济。根据具体参数作计算，结果见计算书。6.1 工程实例，通过对各制造厂计算书的比较，我们最终选定了NELES-CONTROL的V型控制球阀，顶部安装阀芯的形式。从计算结果看，该调节阀基本上避免了阻塞流，结构形式满足了工艺设计要求。6.2 从计算结果看，由于在最小流量时的压差较大，这时还是产生了阻塞流。考虑到该调节阀对装置极其重要，阀体、阀芯、阀座均作硬化处理。7、结束语实际工程中对阻塞流的处理还有许多方法，如套筒阀、多级降压、阀后安装孔板等，但目的都是一个：通过提高P2,来增加Pvc,从而避免阻塞流。选用Fl值较大调节阀是最直接的方法。但是调节阀的最终选定由诸多因素决定，关键是使用工况。上述实例也可选用直通单座阀，但由于结构复杂、价格过高而放弃。如果在调节阀计算时发现Fl和Pi不符合以上规律，要对选定调节阀各开度的Pc进行
工程设计中调节阀压力恢复系数FL的应用分析
