高壓控制閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計
控制閥是各類工藝系統(tǒng)上常用的閥種，本文介紹了一種適用于高壓，腐蝕性介質(zhì)的控制閥，論述了其結(jié)構(gòu)特點及閥 門口徑的設(shè)計計算。
1、高壓控制閥的主要技術(shù)參數(shù)
公稱壓力：2500lb
閥體材料：F51
額定Cv值：120
泄漏等級：V級(GB/T4213-2008)
流量特性：等百分比
作用方式：氣開
流向：底進側(cè)出
連接方式：法蘭(ANSIB16.5)法蘭規(guī)格：6"2500lb
2、高壓控制閥的工作原理與總體結(jié)構(gòu)
1-氣動裝置 2-閥蓋 3-金屬纏繞式墊片 4-閥體 5、8-管道法蘭 6-閥座填料 7-閥座
該閥門為氣開式的控制閥，通氣閥門打開，失氣時通過彈簧關(guān)閉。通過氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)帶動閥芯上下移動，改變截流面積，從而達到流量控制的作用。閥芯型面是經(jīng)過計算的連續(xù)曲面，由數(shù)控機床加工而成，可滿足等百分比流量特性。
閥體、閥蓋、法蘭均采用鍛件。閥體和法蘭、閥體和閥蓋分別通過螺柱、螺母連接緊固。閥體和閥蓋采用金屬纏繞式墊片密封;閥體與閥座采用閥座填料密封，由法蘭壓緊固定;法蘭與閥體采用透鏡墊密封。
3、高壓控制閥的口徑計算
流量系數(shù)Cv，是控制閥的重要參數(shù)，它反映控制閥通過流體的能力。根據(jù)工藝參數(shù)計算流量系數(shù)Cv，選擇閥座的口徑。步驟如下：
3.1.確定閥門口徑計算所需的參數(shù)和系數(shù)
3.2.計算管道幾何形狀系數(shù)Fp
式中：
∑K-連接到閥門上的所有管件的速頭損失度系數(shù)的代數(shù)和
N2-數(shù)字常數(shù)
d-假設(shè)的閥門公稱通經(jīng)
Cv-假設(shè)口徑的閥門在100%行程時的閥門口徑計算系數(shù)
∑K=K1+K2+KB1-KB2
K1-上游管件的阻尼系數(shù)
K2-下游管件的阻尼系數(shù)
KB1-進口端伯努利系數(shù)
KB2-出口端伯努利系數(shù)
伯努利系數(shù)KB1和KB2僅在閥門進口處的管道直徑與閥門出口處的管道直徑不同時使用。
3.3.確定最大允許壓力降△Pmax，計算結(jié)果與實際的工況壓差△P進行比較，若△Pmax<△P，則該工況下會產(chǎn)生阻塞流，應(yīng)該用計算出的△Pmax代替相應(yīng)的閥門口徑計算公式中的實際的工況壓差△P(△P=P1-P2)。
3.4.計算Cv值
式中：
Cv-閥門流量系數(shù)
q-帶連接體積流量
N-公式常數(shù)，用體積單位作為流量來進行閥門口徑計算時用N1
Fp-管道幾何形狀參數(shù)
P1-上游絕對靜壓
P2-下游絕對靜壓
Gf-液體比重
根據(jù)計算出的Cv值與假設(shè)閥門的額定Cv值比較，要求計算出的Cv值不應(yīng)超過假設(shè)閥門的額定Cv值。
經(jīng)計算確定該控制閥閥座的口徑為3"，能夠滿足工況條件。同時選擇較小氣動裝置即能滿足密封要求。
4、高壓控制閥的結(jié)構(gòu)特點
4.1、采用氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、維修方便等優(yōu)點，是一種應(yīng)用廣泛的執(zhí)行機構(gòu)。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計成雙薄膜結(jié)構(gòu)，增大了薄膜的有效面積，保證了傳遞給閥桿的作用力Fg，實現(xiàn)用戶要求的雙向切斷。
Fg=p×Ag
式中：
P-介質(zhì)壓力
Ag-薄膜的有效面積
式中：
D-封閉處圓周的直徑
d-薄膜圓頂?shù)闹睆?/p>
4.2、閥體直接與管道法蘭采用螺栓連接，在設(shè)計上省去了連接法蘭，節(jié)省材料，節(jié)約成本。閥座采用底部插入，裝配時用螺釘?shù)踝�，最終通過管道對接法蘭壓緊。
4.3、該閥門使用在尿素的生產(chǎn)過程中，介質(zhì)具有腐蝕性，原料CO2、NH3、甲銨和尿素的水溶液，原料帶入的硫化物、氯化物及生產(chǎn)過程中形成的碳酸銨溶液、稀氨水和少量氰酸等都具有腐蝕性，由螺栓連接的螺紋嚙合部分容易產(chǎn)生縫隙腐蝕，在內(nèi)件設(shè)計上應(yīng)盡量減少螺栓聯(lián)接。所以該閥的閥芯設(shè)計成一體式結(jié)構(gòu)，避免了螺栓或者柱銷連接固定，這樣就避免了縫隙腐蝕。填料的安裝盡量的靠近底部，減少縫隙的長度。
4.4
1-閥座填料 2-閥座 3-閥體 4-透鏡墊 5-管道法蘭 6-螺釘 7-螺柱 8-螺母
保證閥座與閥體連接有足夠的密封性就要保證閥座填料有適度的壓縮量，為確保閥座填料的壓縮量，在閥座和閥體結(jié)構(gòu)設(shè)計上限制了填料的壓縮量，通過計算給定填料的空間，壓緊閥座與閥體，使閥座填料壓緊達到合適的壓縮量。
5、結(jié)語
該閥門適用于高壓、高腐蝕性液體，材料有較高的耐腐蝕性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能夠滿足工況要求。
