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