截止阀特性测试与研究.pdf

2 0 0 1 年第 6 期 阀 门 文章编号 ：1 0 0 2 5 8 5 5 【 2 0 0 1 )0 6 0 0 1 9 0 4 截止阀特性测试与研究 王 振波 ，张 兆伟 ，韩 廷忠 ， 刘新 国 1 石 油 大学 山东隶 营 2 5 7 0 6 1 ；2 济南 炼 油厂 ， 山东济南 2 5 0 1 0 1 3 齐 鲁石 化公 司 山东； 盛博 ，2 5 5 4 0 8 ) 摘要根据 J B T 5 2 9 6 9 1的 有 关规 定，对 2种 结 构 的截止 阀压 差一 流 量 关 系进 行 了测试 。通过对 试验数 据进 行 双 曲 回归，计 算 出 2种 结 构 阀 f 1 在各 种 开 度 下 的流 阻 系 数 ，并绘制 7压差一流 量及流 阻 系数一 开度关 系图。 关键词截 止 阀 ；特 性 ；试 验 研 究 中图分 类号 T HI 3 4 文献 标 识码 ：A Ex pe r i m e nt a l i n v e s t i ga t i on on s t o p va l v e e xt e r na l c ha r a c t e r i s t i c W ANG Zhe n- b o ， ZHANG Zha o - we i 2 ， HAN Ti ng z ho ng ， LI U Xi n g u o ( 1 Un i v e r s i t y o f P e t r o l e u m，D o n g y i n g 2 5 7 0 6 1 C h i n a ；2 J i n n Re f i n e r y ，J ina n 2 5 0 1 0 1 。C h ina 3 Qi l u P e t r o c h e mi c a l C o mp a n y Z i b o 2 5 5 4 0 8 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：B a s e d o n t h e r e q u i r e me n t s o f J B T5 2 9 6 9 1 ， t h e t e s t i n g me t h o d s o f u n i v e r s a l v a l v e f l u x c o e f f i c i e n t a n d f l o w r e s i s t a n c e c o e f f i c i e n t t h e r e l a t i o n o f d i f f e r e n t s t r u c t u r e i s i n v e s t i g a t e d Th e f l o w r e s i s t a n c e c oef f i c i e n t s o f t wo t y p e s o f v a l v e u n d e r v a r i o u s j a w o p e n i n g co n d i t i o n s a r e c a l c u l a t e d t h r o u g h h y p e r b o l i c r e g r e s s i o n o n e x p e r i me n t a l d a t a a n d t h e r e l a t i o n c u r v e s o f d i f f e r e n t i a l p r e s s u r e v e r s u s flu x a n d f l o w r e s i s t a n c e c oe f f i c i e n t v e r s u s j a w o p e n i n g a r e d r a wn wi t h GRAP H ToOI S Ke y wo r d s ： S t o p v a l v e ；Ex t e r n a l c h a r a c t e r i s t i c ；Ex p e r i me n t a l i n v e s t i g a t i o n 1 试验 测试工况 试 验所 用的阀 门结构 如 图 1 。其中新 结构 是 按照某 厂 的新 型截 止 阀 ( 腰 鼓 型 、上入式 ) 以 1 ： 1的 比例设计 的设计 的基本 原赃是保证 在工 作状态下 阀门的流体通道保 持不变 。模 型 2为传统 结构 型式 的截 止阀。 测试选 取开 度 为 0 2 5 h、0 3 7 5 h、0 5 h、 0 6 25h，0 75h，0 8 75h 1 h，1 1 25 h 1 2 5 h和 1 5 h，其中 h=2 1 2 ram 为阀瓣全 开 启时 的高度 。测试 流量 为 5 -2 0 m s 。 2 压差 的计算 试验阀门的压力损失 P等于压力测试装 置测 得 的总 压力 损 失 P 减 去 对 应 流 量 下 管 道压力损 失 P2 ，即 P = AP t一 P 2 式中 A P1 阀 门前后 压降 MP a P2 同流 量下管道压 降MP a P 2 = 导· 管道 内径mm 介质在管道 中的平均流速。m s L 管道长 度。mm 一管 道流 阻系数 ( 由试验测得 ) p 介质密度 ，k g m3 作者简介；王撮波 ( 1 9 7 1 一) 男讲师，从事石油化工过程装备、多相流分离技术及设备的教学和科研工作。 维普资讯 http:/www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ：40444436 VALVE DESIGN QQ群号：40444436 一 2 0 一 阀 门 2 0 0 1 年第 6 期 ( b】 ( a )新 结持 ( b )旧结 持 图 1 试 验 用 2种 阀门 模型 简 图 3流阻 系数 阀 门流阻系数 为 ： 对于同 一开度， 计算出 了各 种流量下 的流 阻 系数 ，再求 其平均值 即可得到这 种开度下 的 流 阻系数， 即 e ： ： 4 数 据处理 为了更真实 的反应客观 规律 ，对试验 数据 进行 了加工。 4 1 几 何 回归 阀门流 阻系数 与 流量 的关 系是 抛物 关 系 ， 故 首先采用 最小二 乘法 ，对试验 数据 进行 了几 何回归。 按几 何函数 分布的数据 可 以表示 为 =d 通 过 联 立 求 解 下 列 方 程， 确 定 逼 近 点 ( xt ，Y 1 ) 、 ( x 2 ， 2 ) 、 、 ( M， M) 的 最 小二乘几 何 曲线 。 M M Io g y l ：M1 0 g a+b lo g x 】= l l = l M M M lo g s io g y =lo g s f i o g a+ i 解 以上方程得 出以下常量 a和 b M M M M f ： 唧l 一1 l 目 一 】 J I = 1 l。1 M ( 一 1 ) b =l 一l 一 【 4 】 J E I 】-1 4 2 双 曲 回归 流 阻系数 与 开 度 的关 系 成 明 显 的 双 曲关 系 ，故又 采 用 双 曲 回归 对试 验 数 据 进 行 了拟 合 。经过几 次试验证 明，四次 双曲线的拟合效 果最好 。 按双 曲函数分布的 数据可 以表示 为 ： 1 通 过 求 解 以 下 方 程 组 确 定 逼 近 点( ， 1 ) 、 ( 2 ， 2 ) 、 ( M， )的 是小 二乘 双 曲函数。 M ： _ 一 ： ： _ _ ： “ -“ ( 1 y ) ( i ) ： f ) 以上矩 阵表示 由 +1个 双 曲线系 数 口 ， 。 1 ， ，d 表示 的 n+1个线 性方程 组 ，它 由 双曲线 回归的方 程组成 。 必须注意 ：用以上方 程所求 得的系数 并不 是使 Y偏 差 的和 晟 小 ，而是 使 Y倒 数 的 偏 差 和最 小。 4回归结果 新、旧截止阀流阻系数一开度关 系回归结 果如表 1和表 2 。 一 一 维普资讯 http:/www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ：40444436 VALVE DESIGN QQ群号：40444436 2 0 0 1 年第 6期 阀 门 一 2 1 新式截 止 阀0 0 9 1 2 0 3 5 0 2 4 8 0 5 7 0 1 0 3 3 9 0 2 4 0 1 5 4 0 0 3 2 7 2 3 1 旧式截止阀 0 0 2 5 7 2 0 5 0 1 5 3 9 1 1 0 2 2 8 5 4 3 O 0 5 6 1 6 3 6 0 0 0 6 2 8 4 7 9 最 后 将 回 归 结 果 用 绘 图 软 件 GR AP H T OOL绘制 出来，图 2是 2种形 式阀 门的流阻 系数一 开度关 系 ，图 3是 2种形式 阀门的流 量 一 压力 降关系 。从 图上 可 以看 出，曲线拟 合的 维普资讯 http:/www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ：40444436 VALVE DESIGN QQ群号：40444436 阀 门 2 0 0 1 年第6期 结 果是令 人满意 的。 皇 出 1 新结 构2 旧结 构 图 2 2种 结 构 的开度 一 漉阻 系 数关 系 8 1 0 7x 1 0 6 1 0 ， 5× 1 0 4 1 0 ' 3× l 口 ， 出 2× l 0 Ix 1 0 0× 1 0 流量日 m ' · I l_ L ( b ) 1 - - - 0 25 0h 2- 0 3 7 5h 5 0 0 h 4 - 0 6 25 h 5 - 0 7 50 h 6 - '- 0 87 5h 7一 l 00 0h 8 1 1 2 5h 9 1 2 5 0h ( R )新结构 ( b )旧结构 图 3 2种结 恂 阀 门的 流量 一 压力 损失 关 系 5 分析 由图 2及 以上数 据 处理 结 果可 以看 出 对 于每 一种 阀门，随着 开度 的增大 ，流阻系数 是 按双 曲线 规律变 化 的开 度越大流 阻系数越 小 。 当阀 门相对 开度 大于 0 8时 。流阻系数 随开度 的增 大 而减 小 的幅度 越来越小 ，尤其是 当相对 开度大 于 1时 。流阻 系数更趋近 于恒定 值 。 当相对开度 由 1增 大到 1 5倍时 ，新式 阀 门的流 阻 系 数 才 仅仅 减 小 1 5 3 旧式 阀 门 流阻 系数也 只不过 减 小 2 3 9 。 当开度 较小时 ，新式 阀门的流 阻系数 比 旧式 阀 门的 流 阻 系 数 小 ，而 当 开 度 较 大( o 8 8 h ) 时，新式 阀门 的流 阻系 数要 比旧式 阀 门的大一些 在垒开 状态时 ，新式 阀 门的流通 性 能比旧式 差 6 8 9。 由图 3可 以看 出， 阀门压力损失 和流 量 的关 系基 本上满足抛 物线关 系，这 再次 验证 了 2 阀 门压 力损失计算公 式 P=e 的正确性 。 在 同一 流量 下，随开度 的增大 阀 门的 压力损失越来 越 小尤其是在 开度 较小时 ，其 变化 规律 越加 明显。 参考文献 1 吕 紊骖阀 门 阻力 系 数 与 节 能 韧 析 J 流 体 工程 1 9 9 6 ( 4 ) 2 李德禹等阀门流阻系数的测试与研究 J 流体 工 程 ，1 9 8 6 ( 3 ) 关 彦 渡、截 止 阀结构 设计 改进 的探讨 J 阿门 1 9 9 0 ， ( 3 ) ( 4 机械研究所译阀门的流量试验 z 台肥 ：台肥通 用 机械 研 究所 1 9 8 5 5 杨源泉等 阀门设计 手册 M 北京 ：机械工业 出 版 社 1 9 9 2 6 J B T5 2 9 69 1 通 用 闻 门流量 系数 和 流阻 系 数 的试 验 方 法 s ( 收 稿 日期 ： 2 0 0 1 1 1 1 2 ) 维普资讯 http:/www.cqvip.com VALVE DESIGN QQ：40444436 VALVE DESIGN QQ群号：40444436