控制阀流量系数的定义演变及换算推导.pdf

仪器仪表与应用 石 油 化 工 自 动 化，2 0 0 9 ，65 7 AUT0M ATI N I N PETRo CH EM I CAL I NDUS TRY 控制 阀流量 系数 的定义 演变及换算推导 邱 宣振 ， 周晶 中 石 化 上 海 工 程 公 司 ， 上 海2 0 0 l 2 0 摘 要 在特定条件下 ， 流过控制 阀流量 的能力常数称为流量系数。 由于采用不同的参数 单位 ， 出现 国际单位制 S I 制 流 量系数 K 和英制单位系数 C 。I E C和 I S A均对此有确切定义 。中国长期使用 程单位制 MKS 流量系数 ， 习惯称流通能力 C。由于流量系数出现 了三种表示数值 ， 在工程 领域 必需有确切理论根据的换算关系 。对 C v， Kv ， C不 同定义单位及 三者的换 算予 以数学推导 ， 并得 出最终结论 。 关 键 词 控制阀 ； 流量系数 ； C v ； Kv ； C 中 图 分 类 号 T P 1 8 1 文 献 标 志 码 B 文章 编 号 1 0 0 7 7 3 2 4 2 0 0 9 0 6 0 0 5 7 0 2 1 控 制 阀流 量 系数 的不 同单位 及定 义 控 制 阀流量 系数 是 指特 定流 体 在特定 温 度下 ， 当阀两 端为 单位 压差 时 ， 单位 时 间 内流经 控 制 阀的 流体 体 积数 。 根据 I S A 和 I E C 的控 制 阀 流量 系数 1 K ， 1 C 的定 义及 单位 予 以说 明 ， 见 表 1所 列 。表 1中 1 C 是 中 国习惯定 义 的流 通 能力 。 表 1 控 制 阀 流 量 系数 的 单位 及 定 义 注 1 p s i一 6 8 9 4 ．7 6 Pa；1 b a r一 1 0 0 k Pa；l USg a l ／ mi n 一 0 ． 2 2 7 m。 ／ h ；1 Kv习惯称 呼 Kv一 1 ； 1 C v习惯称呼 C v一 1 ； 1 C习 惯称 呼 C一 1 。 2计算 控制 阀流 量 系数 的定 义公 式 由于该文探讨流量系数 的定义及各种单位制 下 的流量 ， 按 照 B e r n o u l l i 伯 努 利 方 程 可 推 导 出 不可 压缩 流体 ， 在 非 阻塞 流 时 ， 液体 流量 系数 计 算 公式 为 K q v 1 式中 K流量系数 无量纲 ； q v 液体体积 流量 ； P ／ P o 相 对 密 度 ；A p 控 制 阀 出 人 口 压 差 。 3不 同单位 制 的流量 系数 公 式推 导 3 ． 1 f 国 际单 位制 流量 系数 的 推导 按 表 1 ， K 定 义及 式 1 可 推 导 Jf v 2 式 中 K 流 量 系 数 ； 流 量 ， n 1 3 ／ h ； P ／ 相对密度 ； A p 控制 阀出入 口压差 ， b a r 。 1 K 即指 P ／ P o 一 1 ， A p一 1 b a r 时 ， 流过控 制 阀 的流体 为 1 m。 ／ h 式 中为 2 0℃ 的水 。 3 ． 2 C 英 制 单位 流量 系数 的推导 按 表 1 ， C 定 义及 式 1 可 推 导 3 式 中 C 流量 系 数 ； q 流 量 ， US g a l ／ mi n ； P ／ P 。 相 对 密 度 ； A p 控 制 阀 出 人 口 压 差 ， p s i 。 1 C 即 指P ／ P o 1 ， A p一 1 p s i 时 ， 流过控 制 阀 的流体 为 1 US g a l ／ mi n 式 中为 6 O。 F的水 。 3 ． 3 C 中 国惯用 的流 通 能力 的 推导 按 表 1 ， C定 义及 式 1 可 推导 C 4 收 稿 日期 2 0 0 9 ～ 0 9 2 7 。 作者简介 邱宣振 1 9 3 9 ， 男 ， 任教授级高级工程师 ， 就职于 中石化上海工程有 限公 司， 从事 自控设计工作 。 q q q 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 8 石油化工 自动化 2 0 0 9经 式 中 C 流 量 系 数 ； q v 流 量 ， m。 ／ h ； 10 ／ 相对 密 度 ；A p 控 制 阀 出 人 口 压 差 ， k g f ／ c m。 。 1 C即指 P ／ P o一 1 ， A p一 1 k g f ／ c m。 时 ， 流 过控 制阀的流体为 1 m。 ／ h 。 4 K 和 C 及 C 的换 算 4 ． 1 K 和 C 的换 算 将式 2 代人 式 3 1 Klv即 一 1 H 1 3 ／ h ， P ／ 一 1 ， A p一 1 k g f ／ c m 2 ， 代入 式 3 进 行计算 } p 吼 I 1一 ．． 1 ． 1 51 13 6 一 一 一 1．0 0 ． 2 27 ／ 1 ～ 单位换算 1 m 。 ／ h u a 1 ／ m i n 0 ．22 7 1 k g f ／ c p s 从计算 结果 可知 K 值 的 。 即 C 一 1与 K 4 ． 2 O 与 C 的换 算 将式 4 代人式 3 一 1与 一 1 ． 1 5 6是等 一 0 ． 8 6 5 是 等值 的 1 C即 q 一 1 m。 ／ h， P ／ P 0 1 ， Ap一 1 k g f ／ c m。 代 人式 3 进行 计算 e ／／ ／ e o 一 单位换 算 1 m 。 ／ h U S g a 1 ／ m i n 0 ．2 2 7 1 k g f ／ c 一 p s i 从计 算结果 可 知 C一 1 与 C v 1 ． 1 6 7 是 等值 的。 即 C 一 1 与 C一 0 ． 8 5 7是等值的 5 K 和 c 及 c单位工程换算关系及换算举例 在工 程应 用中 ， K ， ， C的换 算关系如下 。 C 一1 ． 1 5 6 K。 ， Kv 一0 ．8 65 Cv Cv 一 1． 1 67 C C 0． 85 7 Cv 例 1 当流量系数 c 1 0 0时 ， 换算成 K K 一 0． 86 5 Cv 0． 86 5 1 0 0 86 ． 5 例 2 1台以前 习 惯用 流通 能 力 C表 示 的 阀 ， 其 C一 1 0 0 ， 换 算成 C 11 ，一 1 ． 1 6 7 C 一 1 ． 1 6 7 1 0 0 1 1 6 ． 7 6流 量 系数 定义 的演 变 早期 ， 流量 系数 和额定 是指控制 阀在全开位 置 ， 因此有 资料 用此 概念 ， 造成 与 现在 定义 不 一致 。 现在的概念是 流量系数与调节阀全开没有直接关 系。 ANS I ／ I S A一 8 7 5 ． 0 5 ． 0 1 2 0 0 0 R2 0 0 5 中流量 系数 和额 定流量 系数 的定 义如下 。 3 ． 69 f l o w c o e f f i c i e n t Cv o r KvA c o n t e n t r e l a t e d t o t he g e o me t r y of a v a l ve ， f o r a g i v e n v a l v e t r a v e l ， t h a t e s t a b l i s he s f l o w c a pa c i t y． 3 ． 1 3 0 r a t e d f l o w c o e f f i c i e nt Th e f l o w c o e f f i c i e nt Cv o r Kv o f t he v a l v e a t r a t e d t r a v e 1 ． 参考文献 1 I EC 一6 0 5 3 42 11 9 9 8 F l ow Ca p a c i t y S e c t io n On e ， S i z i n g Eq ua t i o n s f o r I n c o mpr e s s I h I e Fl u i d F l ow u n d e r I n s t a l l e d C o n d i t i o n s [ S ] 2 ANS I ／ I S A～ 7 5 ． 0 5 ． 0 1 2 0 0 0 ， Te r mi n 0 1 o g y [ s ] 3 何衍庆 ， 邱宣振， 杨洁． 控制阀工程设计 与应用[ M] ． 北京 化 学工业出版社 ， 2 0 0 5 4 陆德民 ， 张振基 ， 黄步余． 石 油化1 1 1 自动控制 设计手 册[ M] ． 北 京 化学 工 业 出版 社 ， 2 0 0 5 5 王森 ， 纪纲． 仪表常用数据 手册 [ M] ． 北京 化学工业 出版 社 ， 2 0 06 上接 第 3 4页 统进行汽油调合控制 ， 能充分使用各组分汽油 ， 尽 可能减少 高辛烷 值 汽 油 的用 量 ， 减 少 质 量过 剩 ， 一 次调 合合 格 率 高 ， 减 少 了调 合 时 间 和 对 罐 容 的 需 求 ， 控制 稳定 ， 流量控制精度高， 经济效益十分明 显 。随着对 调合 优化 系统操作 经验 的不断 积 累 ， 在 线分析模型和优化模型的不断完善 ， 优化调合效率 和经济效益将会得到进一步的提高。 参考文献 1 侯样麟． 中国炼油技术r M] ． 北京 中国石化出版衬 ， 2 0 0 1 2 伍锦荣 ， 章云， 李德麟． 汽油调合 自动控 制系统综述[ J ] ． 石油 化工 自动化， 2 0 0 5 ， 1 7 9 8 2 3 蔡智 ， 黄维秋 ， 李伟 民， 等． 油 品调合技术 [ M] ． 北京 中国石 化出版社 ， 2 0 0 6 4 许用 梁 ， 王 树青 ， 陈 捷 ， 等． 汽 油调 合过 程 的内模 优化 控制 E C ] ／ ／ I 9 9 6年中国智能 自动化学术会议论文集 ． 1 9 9 6 5 AGRAW A S S ． I n t e gr a t e B l e n d i n g Co nt r o l ，Op t i mi z a t i o n a n d P l a n n i n g[ J ] ．Hy d r o c a r b o n P r o c e s s i n g ，1 9 9 5 ， 8 1 2 O 一 1 3 9 6 刘 淑娟 ， 岳成 ， 王笑静． 汽油 的在线 调合和移动 自动化 [ J ] ． 石 油化工 自动化 ， 2 0 0 7 ， 4 3 3 6 8 7 薛嘉庆． 最优化原理 与方法[ M] ． 北京 冶金 出版社 ， 2 0 0 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m