摘要   筆者根據經驗提出了這樣一個問題：如何利用工藝提供的壓力P1和P2，采用較簡單的方法以代替PV1和PV2，來較準確地計算調節閥的流通能力C。本文對此做了討論與分析．

關鍵字 調節閥 選型 計算 調節閥閥前壓力 閥后壓力 確定方法

一、問題的提出

調節閥選型時，首先要根據工藝條件計算成本出流通能力C的值，再根據C值，選擇適當的調節閥。計算流通能力，有各種方法，但無論用什么方法，都要用到調節閥前、后兩個壓力PV1和PV2。實際上，這兩個壓力是很難確定的。搞工藝的同志一般只能提供上、下游離調節閥*近的某兩個壓力穩定點的壓力P1和P2。這樣，在某些場合計算出來的流通能力會不準確，選出來的調節閥常常偏小，有時會影響到調節系統工程的品質。為此，筆者根據經驗提出了這樣一個問題：如何利用工藝提供的壓力P1和P2，采用較簡單的方法以代替PV1和PV2，來較準確地計算調節閥的流通能力C。

二、問題的討論

    調節閥在系統中的位置和系統的壓力分布情況如圖一所示。

圖一 調節閥系統及其壓力分布示意

    為了討論和方便，先作幾個約定。

    A，B—上、下游離調節閥*近的壓力穩定點。

    VA，VB—調節閥前、后的測壓點。

    P1，P2工藝提供的壓力穩定點的壓力。

    PV1，Pv2—調節閥前、后的壓力。

    根據上述約定，系統壓降，調節閥全開時的*小閥壓降，上游、下游*大壓降分別為：

    △P=P1—P2    (1)

    △PV=PV1—PV2    (2)

    △PV=P1—PV1   (3)

    △PV2=PV2—P2    (4)

    調節閥壓降比的定義為：S=△PV/(PV1+△P+△PV2V)=△PV/△P  (5)

    其含義是：當調節閥全開時，調節閥兩端的壓降所占系統壓降的份額。請見有關資料【1】更小詳述。

由式(5)得：△PV=S·△P(6)

    可見：電器化有當S=1時．系統壓降才與閥壓降相等。換句話說：只有選S為1時，工藝提出的壓力P1、P2才能代替閥前、后的壓力PV1、PV2來計算調節閥的流通能力。否則計算意是有誤差的。

事實上，一般S取值意是在0.3～0.5之間，對于高壓系統．為了節能起見應取得小些，如0.15。*近有一種新產品低壓降比節能調節閥根據它的特殊性能，可將s取得更小如0.1。這樣，P1、P2與PV1、PV2的偏離會更大，更有必要對其進行修正了。當然，如果調節閥用來調節泵進、出的回流量的話，S也可選得大些，如0.8-0.9。

三、閥前相對壓降

    實際的調節閥系統要比圖一所示的復雜。上、下游的管道有長短、彎頭、手動閥等阻力件有多少。簡單地說，調節閥上、下游的阻力情況隨著調節閥在系統工程中的位置不同而不同的，有時甚至相差頗大。由于某種原因這個原因，要如實反映出閥前、閥后的壓力PV1和PV2就得進行必要的計算。

    我們定義：η=△PV1/△P(7)

    η叫做閥前相對壓降它可表示調節閥在系統中的位置如閥V緊靠穩壓點A，則η=0：而閥v緊靠穩點B，則η=1；若η=0.5．則表示閥v的位置在系統的中間

    將式(3)和式(2)分別代入式(7)和式(6)．整理得：

    PV1=P1一η·△P     (8)

    PV1一PV2=S·△P    (9)

    將式(8)代入式(9)得：

PV2=PV1－S·△P=P1－(η+S) △P(10)

    將(8)，(10)兩式加得：PV1+PV2=2PV1--S·△P=2P1一(2η+S) △P    (11)

    式(8)～(11)就是用P1，P2代替PV1、PV2的計算公式。

    其實式(9)就是式(6)，它表明閥壓降與η無關．也就是說調節閥無論在什么位置，其閥壓降總是不變的。但是用P1代替PV1，用P1+P2代替PV1+PV2的話，就與η有關了。也就是說，調節閥在系統中的位置不同，用P1，P2計算出來的C值是不同的。

    另外，由圖一可知，穩壓點B的壓力總是比閥后壓力小：P2≤PV2(12)將關系式(9)代入，即：

P2≤P1－(η+S)△P  (13)經整理得：η≤1一S(14)

    由此可見，閥前相對壓降η是受壓降比S的制約的。在η取值時應注意這個限制。

    表一列舉了一些數據通信，可以看出：即使P1、P2不變，PV1、PV2這兩個值也是隨著η的變化莫測而變化莫測的。其變化莫測的程度不同有時不可忽視，特別是系統的總壓降△P較大和調節閥壓降比S較小時，更是如此

四．  比長度λ

    把調節閥系統工程的各段局部壓力降分別求出，再根據公式(7)的定義，可以求出其所需的η值．不過，這個方法比較麻煩，不足取。為此，筆者定義了另一個參數：

λ=△PV1/(△PV1+△PV2)  (15)

    根據流體流動的理論［2］，液體估某一段管道內流動，其管道兩端的壓力降△Pi與其摩擦系數ξi，管道長度iL，管徑di，液體伯密度ρ和流速vi有著下列的關系：   (16)

    如果式中的密度和流速分別用質量Mi，體積Qi和管道截面積Ai表示為：ρ i=mi／Qi和Vi=Qi／Ai，那么，上式可寫成：(17)將其代入式(15)得：

(18)

  一般說來，調節閥上、下游管道的直徑、礤面積、摩擦系數和質量流量總是相等的，所以上式經過約簡，整理可化簡為：λ=L1/(L1+ε·L2)  (19)式中ε=V2／V1，對于液體介質，它等于1轟動于可壓縮的非液體介質來說，由閥后壓力的降低，流速有所增大，所以它大干1，但仍接近于1。為此，令：  ε=1則上式以可簡化成：λ=L1／(L1+L2)  (20)

    由于上式的關系成立，所以筆者把叫做上游藝機管道的比長度，或簡稱比長度。而L1，L2則為調節閥上、下游相對壓降，代這以比較直觀的管道相對長度即比長度。

    在實際的調節系統中，調節閥上、下游管道上的其他手動閥門問題處在全開狀態的，它們和彎頭等其他接件都不得可以被化成各自的當量長度L當加到管道的長度上去。這樣，就可以根據上、下游的管道長度L1，L2(包括已經加上去的管接件的當量長度)，很方便地估算出它的經長度來。為便于讀者參考，現將常用管接件的當量長度列于表一。請參閱文獻3。

常用管接的當量長度  表一

    由式(7)可得：△PV1=η△P (21)

    把式(10)代入式(4)，得：△PV2=P1－(η+S)·△P－P2=(1一η－S) ·△P  (22)

    然后將它們代入公式(15)得

(23)

    因此：η=(1－S) ·λ (24)

    這就是*終用比長度代替閥前相對壓降η的公式。將這個關系到式分別公共秩序公式(8)～(11)可得到下列計算用的實用公式：PV1=P1一(1一S) λ△P   (25)

  PV2=P1一［(1一S) λ+S］△P  (26)

PV1一PV2=S△P  (27)

PV1+PV2=2P1一［2(1一s) λ+S］△P  (28)

這四個公式，就是P1，P2和PV1，PV2的關系式在計算調節閥的流通能力c時很有用處。計算請見文獻4。

五．實例

    有兩個實例，說明上述計算方法是可行的。

    1．我廠氯乙烯工段的C2H2．HCL配比系統的乙炔調節閥。工藝水平條件為P1=550mmHg，P2=500mmHg，Qmax=800Nm³／h,ρ 1.16kg／m³，t= 25℃，管道內徑d= 200mm

    由于上游穩壓點是(前一個)乙炔工段的水環泵出口遠離調節閥近 100米，而下游穩壓點的混合器，距離不到 10米，故取λ=0.9，S=0.5．

    P1=550／735+1.036=1.784 kgf／cm²

    P2=500／735+1.036=1.716 kgf／cm²

    Pv1=1.784-1.716=0.068 kgf／cm²

    Pv2=1.784-(1—0.5)0.9x0.068=1.7534 kgf／cm²

    Pv1+Pv2=2 X 1.7534-0.034=3.473 kgf／cm²

    選用了ZMAN16K(Dg=dg=100)的具有對數特性的雙座閥．其流通能力c為160，開度Kmax=90.13％，Kmin=43.62％實際使用情況良好。

    2.我廠聚合工段 13.5m³聚合釜的冷卻水調節閥。工藝條件為：P1=2 kgf／cm²，P2=0.7 kgf／cm²，Qmax= 86m³／h。ρ=1t／m³．t= 20℃

    管道內徑d= 125mm取S=0.5

    P1=2+1.036=3.036 kgf/cm²

    P2=0.7+1.036=1.736kgf／cm²

    PV1-PV2=0.5X1.3=0.065 kgf／cm²

    選用了ZMAN16B(Dg=dg=100)的具有對數特性的雙座閥．其流通能力C為160，開度  Kmax=81.21％，Kmin=26.35％實際使用情況良好。

上述兩例，若直接把P1，P2作為調節閥前＼后的壓力Pv1，Pv2計算，那么它們的計算流通能力C分別為：92.38和75.43，根據這個數據選用的調節閥，口徑太小不能適用。