現(xiàn)代大型化工裝置建設(shè)中都要用到調(diào)節(jié)閥，在調(diào)節(jié)閥安裝之前，施工單位必須對其進(jìn)行單體試驗(yàn)，其中泄漏量試驗(yàn)越來越被建設(shè)方看重。那么試驗(yàn)中每1臺調(diào)節(jié)閥的泄漏量是如何確定的呢?下面將結(jié)合氣動調(diào)節(jié)閥標(biāo)準(zhǔn)GB/T4213-2008舉例說明調(diào)節(jié)閥泄漏量的計算。

1、計算公式

　　泄漏量試驗(yàn)的試驗(yàn)程序有2種：采用試驗(yàn)程序1，試驗(yàn)介質(zhì)壓力應(yīng)為0.35MPa，當(dāng)閥的允許壓差小于0.35MPa時，用設(shè)計規(guī)定的允許壓差;采用試驗(yàn)程序2，試驗(yàn)介質(zhì)壓力應(yīng)為閥的最大工作壓差。2種試驗(yàn)程序所用的介質(zhì)均為清潔氣體(空氣和氮?dú)?或水。不同等級閥門泄漏量的計算公式見表1和表2。

表1 不同等級閥門泄漏量計算公式

　　注：①△p為閥的允許壓差，kPa;D為閥座直徑，mm。

　�、趯τ诳蓧嚎s流體，閥額定容量為體積流量時，是指在絕對壓力101.325kPa和絕對溫度273K的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的測定值。

表2 VI級閥門泄漏量表

　　注：①每分鐘氣泡數(shù)是在外徑6mm、壁厚lmm的管子垂直浸入水下5～10mm深度的條件下測量所得，所用管子的管端表面應(yīng)光滑并無倒角和毛刺。

　�、谌绻�閥座直徑與表2所列值之一相差2mm以上，則泄漏率系數(shù)可在假設(shè)泄漏率系數(shù)與閥座直徑的平方成正比的情況下通過內(nèi)推法取得。

　　以上公式可以看出，除VI級閥門外，其他等級調(diào)節(jié)閥的泄漏量均與閥的額定容量有關(guān)。以下給出了新修訂的GB/T4213《氣動調(diào)節(jié)閥》標(biāo)準(zhǔn)中所引入的閥額定容量計算公式。新標(biāo)準(zhǔn)中閥額定容量計算公式與修訂前的有兩點(diǎn)不同：一是應(yīng)用條件判別式不同;二是閥的額定容量計算公式不同。

　　(1)介質(zhì)為液體當(dāng)△p

　　當(dāng)△p≥F21(p1-FFpv)，閥額定容量Q=0.1F1KV〔(p1-FFpv)/(p/p0)〕1/2

　　(2)介質(zhì)為氣體

　　當(dāng)X

　　當(dāng)X≥FY·XT時，閥額定容量Qg=0.19(XT)1/2p1KV

　　式中Q1———液體流量，m3/h;

　　Qg———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體流量，m3/h;

　　KV———額定流量系數(shù);

　　Fl———無附接管件控制閥的液體壓力恢復(fù)系數(shù)，無量綱(Fl值在GB/T17213.2中可查到典型值);

　　FF———液體臨界壓力比系數(shù)(規(guī)定溫度范圍內(nèi)水的FF=0.96)，無量綱;

　　pv———入口溫度下液體、蒸汽的絕對壓力，(規(guī)定溫度范圍內(nèi)水的Pv =2.34kPa)，kPa;

　　X———壓差與入口絕對壓力之比(△p/p1)，無量綱;

　　Y———膨脹系數(shù)，Y=1-X/(3XT)，(當(dāng)X>FY·XT時，Y取值0.667)，無量綱;

　　FY———比熱比系數(shù)(規(guī)定溫度范圍內(nèi)空氣的FY=1)，無量綱;

　　XT———阻塞流條件下無附接管件控制閥的壓差比系數(shù)，無量綱;

　　p1———閥前絕對壓力，kPa;

　　p2———閥后絕對壓力，kPa;

　　△p———閥前后的壓差，kPa;

　　t———試驗(yàn)介質(zhì)溫度，取20℃;

　　ρ/ρ0———相對密度(規(guī)定溫度范圍內(nèi)水的ρ/ρ0=1)。

2、計算步驟

　　下面舉例詳細(xì)說明如何使用應(yīng)用條件判別式和閥額定容量計算公式正確計算試驗(yàn)條件下的閥額定容量。

2.1、試驗(yàn)條件

　　溫度：(20±2)℃;

　　相對濕度：60%～70%;

　　大氣壓力：100kPa;

　　試驗(yàn)介質(zhì)：5～40℃的清潔水或空氣。

2.2、根據(jù)條件判別式進(jìn)行相應(yīng)計算

　　設(shè)定試驗(yàn)對象為單座閥，PN16(1.6MPa)，DN=50mm，KV=40，查表得XT=0.72，F(xiàn)l=0.9，試驗(yàn)介質(zhì)流向?yàn)榱鏖_，試驗(yàn)時，閥后為排空(通大氣)。分別采用試驗(yàn)程序1和試驗(yàn)程序2進(jìn)行計算。

　　(1)當(dāng)采用試驗(yàn)程序1，用水作試驗(yàn)介質(zhì)，閥前絕對壓力p1=450kPa，取試驗(yàn)壓差Δp=350kPa時

　　條件判別式Fl2(p1-FFpv)=0.92×(450-0.96×2.34)=362.6kPa

　　由于Δp=350<362.6kPa，為非阻塞流狀況，按公式Ql=0.1KV〔Δp/(ρ/ρ0)〕1/2計算得

　　Ql=0.1×40×(350/1)1/2=75m3/h

　　(2)當(dāng)采用試驗(yàn)程序2，用水作試驗(yàn)介質(zhì)，閥前絕對壓力p1=1100kPa，取試驗(yàn)壓差Δp=1000kPa(用戶確定的最大工作壓差)時

　　條件判別式Fl2(p1-FFpv)=0.92×(1100-0.96×2.34)=889.2kPa

　　由于Δp=1000>889.2kPa，為阻塞流狀況，按公式Ql=0.1FlKV〔(p1-FFpv)/(ρ/ρ0)〕1/2計算得

　　Ql=0.1×0.9×40×[(1100-0.96×2.34)/1]1/2=119m3/h

　　(3)當(dāng)采用試驗(yàn)程序1，用空氣作試驗(yàn)介質(zhì)，閥前絕對壓力p1=450kPa，取試驗(yàn)壓差Δp=350kPa時

　　條件判別式FY·XT=1×0.72=0.72;

　　X=Δp/p1=350/450=0.78

　　X=0.78>0.72，為阻塞流狀況，流量按公式Qg=0.19(XT)1/2p1KV計算得

　　Qg=0.19×(0.72)1/2×450×40=2901m3/h

　　(4)當(dāng)采用試驗(yàn)程序2，用空氣作試驗(yàn)介質(zhì)，閥前絕對壓力p1=1100kPa，取試驗(yàn)壓差Δp=1000kPa時

　　條件判別式FY·XT=1×0.72=0.72

　　X=Δp/p1=1000/1100=0.91

　　X=0.91>0.72，也為阻塞流狀況，流量按公式Qg=0.19(XT)1/2p1KV計算得

　　Qg=0.19×(0.72)1/2×1100×40=7094m3/h

2.3、根據(jù)閥額定容量確定調(diào)節(jié)閥的泄漏量

　　不同介質(zhì)用以上不同試驗(yàn)程序計算出閥額定容量后，對應(yīng)所選定的泄漏量等級即可確定調(diào)節(jié)閥在確定試驗(yàn)條件下的泄漏量。

　　以選定的泄漏量等級為Ⅳ級(10-4×閥額定容量)為例。

　　(1)試驗(yàn)介質(zhì)為水

　　上述試驗(yàn)程序1時的泄漏量值為0.0075m3/h(125mL/min);上述試驗(yàn)程序2時的泄漏量值為0.0119m3/h(198mL/min)。

　　(2)試驗(yàn)介質(zhì)為空氣

　　上述試驗(yàn)程序1時的泄漏量值為0.2901m3/h(4835mL/min);上述試驗(yàn)程序2時的泄漏量值為0.7094m3/h(11820mL/min)。

　　通過以上計算我們可以知道，1個調(diào)節(jié)閥在不同試驗(yàn)條件下其泄漏量是不同的，我們在試驗(yàn)時通過量杯收集泄漏的水或排水集氣收集泄漏的氣體量，并將其同計算的量進(jìn)行比較，就可以確定1個閥門的泄漏量是否符合規(guī)范了。