活塞式调节阀阻力特性的试验研究

　　1　概述

　　活塞式调节阀是我国90年代开发和研制的一个新阀种。我公司在开发和研制活塞式调节阀之后,利用自制的试验设备对阀门的调节特性进行了流阻特性测试和研究。在活塞式调节阀LT741X-10DN1000流阻特性试验研究中取得了一些经验和结论。

　　2　原理

　　在湍流状态下,如忽略次要因素(如阀门流道的表面粗糙度等)的影响,阀门局部阻力系数ζ只与管路雷诺数Re有关。而当Re大于某一临界值时,ζ不再随Re的改变而变化,即ζ成为常数。此时阀门的压力损失只与流速的平方成正比。雷诺数的这一区域,称为阻力平方区,或自模拟区。本试验即在自模拟区进行。

　　阀门压力损失ΔP可以表示为

　　受条件的限制,试验采用设计阀门的正态缩小模型(LT341X-10DN400),依据雷诺相似准则进行测试。雷诺相似准则认为在雷诺数相等的情况下,几何形状相似的物体自动满足相似律。虽然由Re=VD/υ(υ为运动粘性系数)知,在介质相同时,模型直径是实际直径的几分之一,模拟速度是实际速度的几倍。而按一般工程要求V取5m/s,模拟速度应为12·5m/s,这是难于实现的,即模拟速度不能真正满足相似。但因试验达到了自模拟区(一般认为自模拟区的下限为Re≤105,本试验已达到此值),ζ值不再随Re变化(图1),故用模型测得的阻力系数即为实际阀门的阻力系数值。

　　3　试验装置

　　如图2所示,试验系统由泵房、水池、管路系统和控制台组成。其中控制台设有试验回路各设备的启动和调节控制试验回路运行参数的控制开关及仪表,另外配有对所有测试参数实施采集、运算和结果输出的计算机装置。

　　试验采用开式循环系统, 2台水泵并联,作为管路介质的驱动源。根据所需流量,控制水泵的启动台数,并在介质增压输出通过泵出口时使用阀门进行调节,使介质达到预定的试验压力和流量,然后通过试验阀和测流量的孔板装置,再经消能后排入水池,如此循环。

　　4　试验

　　(1)启动水泵,试验阀全开,关旁路阀,使管路流量达到最大值。流量稳定后,测出管道和阀门的压力降并计算出结果。

　　(2)维持流量最大值,以级差为10%逐级减小试验阀的开度,测出每一开度下的流量和压力降,至10%开度为止。

　　(3)在试验回路的一定位置中,设有压力、流量和温度等参数测取点,取得信号并经转换后,输入计算机,计算出阻力系数并绘制出相应的流阻特性曲线。

　　5　结果

　　针对调节阀导流帽结构的不同形式(图3)共进行了锥形导流帽型试验、无导流帽型试验和母线内凹的锥形导流帽型试验。并取得了不同的试验结果(图4)。