套筒調節閥節流窗口型線參數化設計方法研究

王偉波，郝嬌山，周忠云，張麗芳，張建偉

(1.重慶川儀自動化股份有限公司技術中心調節閥研究所，重慶 400707；2.重慶川儀調節閥有限公司，重慶 400707)

0 前言

窗口型套筒調節閥作為工業系統中控制流量的關鍵元件，被廣泛應用于石油、化工、核電領域和液壓系統等進行流體控制。由于國內調節閥技術起步較晚，對其等百分比流量特性曲線和線性流量特性曲線相應的節流窗口型線研究較少，且大部分企業沿用的依舊是20世紀90年代進口的國外技術，其選型規格少，流量系數選擇范圍窄，已不能適應現代多元化工藝過程。對于特殊的節流窗口往往需要大量時間并依靠經驗進行設計，且設計精度較低。為彌補套筒調節閥節流套筒設計方法的不足，開展節流套筒窗口的參數化設計研究意義重大。

本文作者針對調節閥小開度調節平緩、大開度調節及時的工況需求，根據流體力學、流量特性、窗口型線幾何方程的相關理論，以可調比為50∶1的套筒調節閥為例，對其等百分比流量特性的窗口型線進行了參數化設計的理論推導和研究，并通過仿真和試驗進行驗證。

1 窗口型線設計的理論研究

節流套筒窗口型線影響著窗口型套筒調節閥的調節性能以及整個閥門管路系統運行的可靠性和穩定性，其流量方程如式(1)所示:

(1)

(2)

式中：為調節閥入口面積，單位為cm；Δ為調節閥入口至最小節流處的壓差，單位為10Pa(100 kgf/cm)；為流體密度，單位為g/cm；為調節閥開度時的流阻系數；為重力加速度，單位為 cm/s；……