調(diào)節(jié)閥試驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)閥泄漏量的確定

2013-10-09 張波 永鑫建設(shè)工程公司

  現(xiàn)代大型化工裝置建設(shè)中都要用到調(diào)節(jié)閥,在調(diào)節(jié)閥安裝之前,施工單位必須對(duì)其進(jìn)行單體試驗(yàn),其中泄漏量試驗(yàn)越來(lái)越被建設(shè)方看重。那么試驗(yàn)中每1臺(tái)調(diào)節(jié)閥的泄漏量是如何確定的呢?下面將結(jié)合氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥標(biāo)準(zhǔn)GB/T4213-2008舉例說(shuō)明調(diào)節(jié)閥泄漏量的計(jì)算。

1、計(jì)算公式

  泄漏量試驗(yàn)的試驗(yàn)程序有2種:采用試驗(yàn)程序1,試驗(yàn)介質(zhì)壓力應(yīng)為0.35MPa,當(dāng)閥的允許壓差小于0.35MPa時(shí),用設(shè)計(jì)規(guī)定的允許壓差;采用試驗(yàn)程序2,試驗(yàn)介質(zhì)壓力應(yīng)為閥的最大工作壓差。2種試驗(yàn)程序所用的介質(zhì)均為清潔氣體(空氣和氮?dú)?或水。不同等級(jí)閥門泄漏量的計(jì)算公式見表1和表2。

表1 不同等級(jí)閥門泄漏量計(jì)算公式

調(diào)節(jié)閥試驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)閥泄漏量的確定

  注:①△p為閥的允許壓差,kPa;D為閥座直徑,mm。

 、趯(duì)于可壓縮流體,閥額定容量為體積流量時(shí),是指在絕對(duì)壓力101.325kPa和絕對(duì)溫度273K的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的測(cè)定值。

表2 VI級(jí)閥門泄漏量表

調(diào)節(jié)閥試驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)閥泄漏量的確定

  注:①每分鐘氣泡數(shù)是在外徑6mm、壁厚lmm的管子垂直浸入水下5~10mm深度的條件下測(cè)量所得,所用管子的管端表面應(yīng)光滑并無(wú)倒角和毛刺。

 、谌绻y座直徑與表2所列值之一相差2mm以上,則泄漏率系數(shù)可在假設(shè)泄漏率系數(shù)與閥座直徑的平方成正比的情況下通過(guò)內(nèi)推法取得。

  以上公式可以看出,除VI級(jí)閥門外,其他等級(jí)調(diào)節(jié)閥的泄漏量均與閥的額定容量有關(guān)。以下給出了新修訂的GB/T4213《氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥》標(biāo)準(zhǔn)中所引入的閥額定容量計(jì)算公式。新標(biāo)準(zhǔn)中閥額定容量計(jì)算公式與修訂前的有兩點(diǎn)不同:一是應(yīng)用條件判別式不同;二是閥的額定容量計(jì)算公式不同。

  (1)介質(zhì)為液體當(dāng)△p調(diào)節(jié)閥試驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)閥泄漏量的確定

  當(dāng)△p≥F21(p1-FFpv),閥額定容量Q=0.1F1KV〔(p1-FFpv)/(p/p0)〕1/2

  (2)介質(zhì)為氣體

  當(dāng)X

  當(dāng)X≥FY·XT時(shí),閥額定容量Qg=0.19(XT)1/2p1KV

  式中Q1———液體流量,m3/h;

  Qg———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體流量,m3/h;

  KV———額定流量系數(shù);

  Fl———無(wú)附接管件控制閥的液體壓力恢復(fù)系數(shù),無(wú)量綱(Fl值在GB/T17213.2中可查到典型值);

  FF———液體臨界壓力比系數(shù)(規(guī)定溫度范圍內(nèi)水的FF=0.96),無(wú)量綱;

  pv———入口溫度下液體、蒸汽的絕對(duì)壓力,(規(guī)定溫度范圍內(nèi)水的Pv =2.34kPa),kPa;

  X———壓差與入口絕對(duì)壓力之比(△p/p1),無(wú)量綱;

  Y———膨脹系數(shù),Y=1-X/(3XT),(當(dāng)X>FY·XT時(shí),Y取值0.667),無(wú)量綱;

  FY———比熱比系數(shù)(規(guī)定溫度范圍內(nèi)空氣的FY=1),無(wú)量綱;

  XT———阻塞流條件下無(wú)附接管件控制閥的壓差比系數(shù),無(wú)量綱;

  p1———閥前絕對(duì)壓力,kPa;

  p2———閥后絕對(duì)壓力,kPa;

  △p———閥前后的壓差,kPa;

  t———試驗(yàn)介質(zhì)溫度,取20℃;

  ρ/ρ0———相對(duì)密度(規(guī)定溫度范圍內(nèi)水的ρ/ρ0=1)。

2、計(jì)算步驟

  下面舉例詳細(xì)說(shuō)明如何使用應(yīng)用條件判別式和閥額定容量計(jì)算公式正確計(jì)算試驗(yàn)條件下的閥額定容量。

2.1、試驗(yàn)條件

  溫度:(20±2)℃;

  相對(duì)濕度:60%~70%;

  大氣壓力:100kPa;

  試驗(yàn)介質(zhì):5~40℃的清潔水或空氣。

2.2、根據(jù)條件判別式進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算

  設(shè)定試驗(yàn)對(duì)象為單座閥,PN16(1.6MPa),DN=50mm,KV=40,查表得XT=0.72,F(xiàn)l=0.9,試驗(yàn)介質(zhì)流向?yàn)榱鏖_,試驗(yàn)時(shí),閥后為排空(通大氣)。分別采用試驗(yàn)程序1和試驗(yàn)程序2進(jìn)行計(jì)算。

  (1)當(dāng)采用試驗(yàn)程序1,用水作試驗(yàn)介質(zhì),閥前絕對(duì)壓力p1=450kPa,取試驗(yàn)壓差Δp=350kPa時(shí)

  條件判別式Fl2(p1-FFpv)=0.92×(450-0.96×2.34)=362.6kPa

  由于Δp=350<362.6kPa,為非阻塞流狀況,按公式Ql=0.1KV〔Δp/(ρ/ρ0)〕1/2計(jì)算得

  Ql=0.1×40×(350/1)1/2=75m3/h

  (2)當(dāng)采用試驗(yàn)程序2,用水作試驗(yàn)介質(zhì),閥前絕對(duì)壓力p1=1100kPa,取試驗(yàn)壓差Δp=1000kPa(用戶確定的最大工作壓差)時(shí)

  條件判別式Fl2(p1-FFpv)=0.92×(1100-0.96×2.34)=889.2kPa

  由于Δp=1000>889.2kPa,為阻塞流狀況,按公式Ql=0.1FlKV〔(p1-FFpv)/(ρ/ρ0)〕1/2計(jì)算得

  Ql=0.1×0.9×40×[(1100-0.96×2.34)/1]1/2=119m3/h

  (3)當(dāng)采用試驗(yàn)程序1,用空氣作試驗(yàn)介質(zhì),閥前絕對(duì)壓力p1=450kPa,取試驗(yàn)壓差Δp=350kPa時(shí)

  條件判別式FY·XT=1×0.72=0.72;

  X=Δp/p1=350/450=0.78

  X=0.78>0.72,為阻塞流狀況,流量按公式Qg=0.19(XT)1/2p1KV計(jì)算得

  Qg=0.19×(0.72)1/2×450×40=2901m3/h

  (4)當(dāng)采用試驗(yàn)程序2,用空氣作試驗(yàn)介質(zhì),閥前絕對(duì)壓力p1=1100kPa,取試驗(yàn)壓差Δp=1000kPa時(shí)

  條件判別式FY·XT=1×0.72=0.72

  X=Δp/p1=1000/1100=0.91

  X=0.91>0.72,也為阻塞流狀況,流量按公式Qg=0.19(XT)1/2p1KV計(jì)算得

  Qg=0.19×(0.72)1/2×1100×40=7094m3/h

2.3、根據(jù)閥額定容量確定調(diào)節(jié)閥的泄漏量

  不同介質(zhì)用以上不同試驗(yàn)程序計(jì)算出閥額定容量后,對(duì)應(yīng)所選定的泄漏量等級(jí)即可確定調(diào)節(jié)閥在確定試驗(yàn)條件下的泄漏量。

  以選定的泄漏量等級(jí)為Ⅳ級(jí)(10-4×閥額定容量)為例。

  (1)試驗(yàn)介質(zhì)為水

  上述試驗(yàn)程序1時(shí)的泄漏量值為0.0075m3/h(125mL/min);上述試驗(yàn)程序2時(shí)的泄漏量值為0.0119m3/h(198mL/min)。

  (2)試驗(yàn)介質(zhì)為空氣

  上述試驗(yàn)程序1時(shí)的泄漏量值為0.2901m3/h(4835mL/min);上述試驗(yàn)程序2時(shí)的泄漏量值為0.7094m3/h(11820mL/min)。

  通過(guò)以上計(jì)算我們可以知道,1個(gè)調(diào)節(jié)閥在不同試驗(yàn)條件下其泄漏量是不同的,我們?cè)谠囼?yàn)時(shí)通過(guò)量杯收集泄漏的水或排水集氣收集泄漏的氣體量,并將其同計(jì)算的量進(jìn)行比較,就可以確定1個(gè)閥門的泄漏量是否符合規(guī)范了。