V形調節球閥閥芯結構與等百分比流量特性分析

    在工業過程自動控制中，由于V形球閥調節比大，調節元件可切斷流體中的纖維、粘性懸浮雜質，而被廣泛應用于造紙、紡織等行業的物料控制和調節。目前，我國V形球閥調節球閥的調節特性和國外同來產品比較缺點在于調節范圍較窄、調節特性和實際工藝流程的調節特性存在較大誤差，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系，優化閥芯球結構，使V形球閥的設計流量特性與等百分比流量特性趨于一致，減小調節誤差，增強V形球閥的可調性和靈敏度。

    1 流通面積結構

    筆者分析的V形調節球閥，其主要參數為：壓差Δp=100kPa，可調比R=50，介質為水，結構如圖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成的流通面積來調節設備和管道的介質流量，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成。

圖1 V形球閥的結構

圖2 V形切口形狀

    按照規定，控制閥的相對流量系數與等百分比相對流量系數的誤差必須小于10%。通過測試該閥的流量特性，測試結果見表1。

表1 原結構測試相對流量系數與等百分比相對流量系數對比     %

    由表1可以看出，其在不同開度下的相對流量系數均大于等百分比的相對流量系數；在相對開度10%～50%時，相對流量系數誤差均大于10%，最大誤差達31.2%，因此，必須優化閥芯結構，確定流通面積與流量系數關系，減小調節誤差。

    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，其數學表達式為：

        （1）

    式中 Kv———對應θv的流量系數；

    Kmax——對應θmax的系數；      

    Qi———對應θv的流量，m³/h

    Qmax——對應θmax的流量，m³/h；

    R———可調比，R=Qmax/Qmin；

    θv———調節閥的開度，（°）；

    θmax———調節閥的最大開度，（°）。

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