1、Kv值是什么?
Kv值是指控制閥的最大流量系數,這個Kv值隨控制閥開度的變化而變化。當控制閥從全關到全開時,其流量系數逐漸增大。因此,控制閥銘牌或說明書提供的流量系數Kv或Cv是控制閥全開時具有的流量系數,即該控制閥的最大流量系數,通常稱為控制閥額定流量系數。
控制閥容量以控制閥在全開的流量系數作為其額定流量系數。因此,額定流量系數Kv=50的控制閥表示控制閥全開,控制閥兩端壓降為100kpa時,每小時可通過5~40℃的水量是50m3。
小貼士:一般進口產品使用Cv值較多,國內生產的產品大多使用Kv值,兩者換算關系,Cv=1.167 Kv
2、Kv值與哪些因素有關
控制閥的工程設計和選型,一定要計算流量系數Kv值。流量系數是表征控制閥容量大小、內部流道形式、控制閥類型等綜合因素對流通能力影響的特征參數,與下列因素有關:
A、流通類型,如蒸汽、液體、其他氣體等;
B、控制閥類型,如直通單座控制閥、直通雙座減壓閥等;
C、流通工作狀態,如工作壓力、工作溫度、流通成分和密度、兩端壓降等;
D、流體的流量大小。
3、Kv值計算公式
以下公式僅適用于牛頓型不可壓縮流體(液體)和可壓縮流體(蒸汽和氣體),對于非牛頓型不可壓縮流體及其混合流體則不適用,如泥漿、膠體等。以下是采用平均重度法來計算流量系數的。
表中的工程單位如下:
Q—液體流量(Liquid Flow Rate),m3/h;
QN—氣體流量(Air Flow Rate),m3(標準)/h,在0℃,760mmHg絕壓條件下的氣體流量;
Gs—蒸汽流量(Steam Flow Rate),kg/h;
γ—液體重度(Specific Gravity of Liquid),gf/cm3;
—氣體重度(Specific Gravity of Air),kgf/m3;
P1—閥前絕壓(Primary Pressure),kgf/cm2;
P2—閥后絕壓(Secondary Pressure),kgf/cm2;
ΔP—閥兩端壓差(P1-P2),kgf/cm2;
t—閥前流體溫度(Primary Temperature),℃;
tsh—蒸汽過熱溫度(Degree of Superheat Steam),℃(指相同壓力下,過熱蒸汽比飽和蒸汽過熱的溫度,飽和溫度的tsh=0)。
4、驗算控制閥閥門最大開度
氣動控制閥選型過程中,最主要的任務就是計算Kv值,根據工況參數算出Kv值后,選出一個大于這個數的Kv值,作為控制閥的Kv值,然后就要進行最大開度的驗算。
一般來說,大家希望控制閥在最大流量時的開度為80%。在控制閥選型時,盡量保證這個最大開度不大于90%,最小開度不小于10%,因為控制閥口徑過小,造成最大開度接近全開,調節裕度不夠;控制閥口徑過大,則可調比過小,不僅增加投資成本,而且使控制性能變差。最小開度過小時,會造成流體對閥座和閥芯的嚴重沖刷,控制質量下降,也大大縮短控制閥的使用壽命。 因此若驗算出開度超出極限,必須重新驗證各項技術參數是否準確,要重新選型。
我們的控制閥,全部為等百特性流量特性,可調比R=50 (國內其他廠家一般只有30),所以相對流量q滿足這個公式:
q=Q/Qmax=R(l-1)
其中R:可調比,q=計算出的Kv1/控制閥的Kv值。
由此推出,最大流量時控制閥的開度計算公式如下: l=L/Lmax=[1+(1/logR)*logq]*100%=[1+(1/log50)*logq]*100%=[1+0.588*log(Kv1/Kv)]*100%
5、選型原則:
控制閥選型原則是:
A、我們要選的閥門的Kv值必須大于計算出來的Kv值;
B、同時滿足最大流量時閥門開度小于90%,大于10%,若是蒸汽介質,開度盡量大一些,一般至少大于60%以上。
C、對于液體介質的Kv值選型,盡量選用對應口徑所能做的最大Kv值,因為液體是不可壓縮流體,需要考慮阻塞流、流速、壓力恢復系數、壓差比、臨界壓降等很多因素,為了避免出現因節流導致流量不夠,一般按經驗,液體的控制閥口徑與管徑相同,Kv值也選用最大值。所以,在進行液體介質的開度驗算時,往往發現液體介質的最大開度在50%左右,甚至更小,但是我們一般還是堅持把液體控制閥的Kv值要選大一些,因為液體的壓損往往非常小,每個客戶給出的數據不一定非常準確,在實際使用過程中,若Kv選小了,會發現流量不夠的問題,又考慮到液體對閥門的沖蝕能力不如蒸汽那么嚴重,所以原則上液體介質Kv值盡量選大一點。相反,蒸汽介質則一定不能選大了,否則閥門開度很小時,控制閥密封面很快會被沖蝕腐蝕而產生泄漏。所以,客戶若把蒸汽流量的安全系數放得太大,一般我們不能采納這個最大值,最多按照正常流量適當放大30~50%來綜合考慮。
確定選出的Kv值滿足了最大開度要求后,就要看控制閥的選型表了。
6、選型舉例:
問:以上面計算書中第二項為例,蒸汽管道DN50,閥前壓力P1=8barg(對應的絕對壓力為9bara),閥后壓力P2=2barg,流量1t/h,用氣動控制閥來控制蒸汽壓力,應該選用多大的氣動控制閥?
解:因為P2≤0.5P1,所以要用下面這個公式:
Kv=Q/13.8p1=1*1000/13.8*9=8.05
因為管徑是DN50的,一般用戶都希望盡量不要改管,從上面控制閥選型表中查出,DN50的Kv有16和40兩種,
然后在《選擇的Kv值》那一欄,先填上16,自動計算出最大開度為82.46%,小于并接近90%,非常合適;
再填上40,試試,這時自動計算出最大開度變為59.06%,小于65%,并不合適;
相比之下,最后選擇Kv=16,DN50的氣動控制閥,這是最合適的。
其他的小問題,如閥門材質(鑄鋼或不銹鋼)、連接方式(一般都是法蘭)、是否需要其他傳感器控制器附件、是否需要防爆等等,按照用戶要求即可。
小貼士:還有一種情況可以考慮,因為我們最終選定了Kv=16,從控制閥選型表中,發現DN32的控制閥也有16的Kv值,這是如果用戶愿意改管,也可以使用DN32的氣動控制閥,閥門成本相對較低,但是需要增加改管的成本。