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7.3 Kv值的计算方法
发布时间:2025/4/30 15:48:29

1、Kv值是什么?

Kv值是指控制阀的最大流量系数,这个Kv值随控制阀开度的变化而变化。当控制阀从全关到全开时,其流量系数逐渐增大。因此,控制阀铭牌或说明书提供的流量系数Kv或Cv是控制阀全开时具有的流量系数,即该控制阀的最大流量系数,通常称为控制阀额定流量系数。

控制阀容量以控制阀在全开的流量系数作为其额定流量系数。因此,额定流量系数Kv=50的控制阀表示控制阀全开,控制阀两端压降为100kpa时,每小时可通过5~40℃的水量是50m3

小贴士:一般进口产品使用Cv值较多,国内生产的产品大多使用Kv值,两者换算关系,Cv=1.167 Kv  


2、Kv值与哪些因素有关

控制阀的工程设计和选型,一定要计算流量系数Kv值。流量系数是表征控制阀容量大小、内部流道形式、控制阀类型等综合因素对流通能力影响的特征参数,与下列因素有关:

A、流通类型,如蒸汽、液体、其他气体等;

B、控制阀类型,如直通单座控制阀、直通双座减压阀等;

C、流通工作状态,如工作压力、工作温度、流通成分和密度、两端压降等;

D、流体的流量大小。  


3、Kv值计算公式

以下公式仅适用于牛顿型不可压缩流体(液体)和可压缩流体(蒸汽和气体),对于非牛顿型不可压缩流体及其混合流体则不适用,如泥浆、胶体等。以下是采用平均重度法来计算流量系数的。

 

表中的工程单位如下:

Q—液体流量(Liquid Flow Rate),m3/h;

QN—气体流量(Air Flow Rate),m3(标准)/h,在0℃,760mmHg绝压条件下的气体流量;

Gs—蒸汽流量(Steam Flow Rate),kg/h;

γ—液体重度(Specific Gravity of Liquid),gf/cm3

—气体重度(Specific Gravity of Air),kgf/m3

P1—阀前绝压(Primary Pressure),kgf/cm2

P2—阀后绝压(Secondary Pressure),kgf/cm2

ΔP—阀两端压差(P1-P2),kgf/cm2

t—阀前流体温度(Primary Temperature),℃;

tsh—蒸汽过热温度(Degree of Superheat Steam),℃(指相同压力下,过热蒸汽比饱和蒸汽过热的温度,饱和温度的tsh=0)。  


4、验算控制阀阀门最大开度

气动控制阀选型过程中,最主要的任务就是计算Kv值,根据工况参数算出Kv值后,选出一个大于这个数的Kv值,作为控制阀的Kv值,然后就要进行最大开度的验算。

一般来说,大家希望控制阀在最大流量时的开度为80%。在控制阀选型时,尽量保证这个最大开度不大于90%,最小开度不小于10%,因为控制阀口径过小,造成最大开度接近全开,调节裕度不够;控制阀口径过大,则可调比过小,不仅增加投资成本,而且使控制性能变差。最小开度过小时,会造成流体对阀座和阀芯的严重冲刷,控制质量下降,也大大缩短控制阀的使用寿命。 因此若验算出开度超出极限,必须重新验证各项技术参数是否准确,要重新选型。

我们的控制阀,全部为等百特性流量特性,可调比R=50 (国内其他厂家一般只有30),所以相对流量q满足这个公式:

q=Q/Qmax=R(l-1)  

其中R:可调比,q=计算出的Kv1/控制阀的Kv值。                                                            

由此推出,最大流量时控制阀的开度计算公式如下: l=L/Lmax=[1+(1/logR)*logq]*100%=[1+(1/log50)*logq]*100%=[1+0.588*log(Kv1/Kv)]*100%

 

5、选型原则:

控制阀选型原则是:

A、我们要选的阀门的Kv值必须大于计算出来的Kv值;

B、同时满足最大流量时阀门开度小于90%,大于10%,若是蒸汽介质,开度尽量大一些,一般至少大于60%以上。

C、对于液体介质的Kv值选型,尽量选用对应口径所能做的最大Kv值,因为液体是不可压缩流体,需要考虑阻塞流、流速、压力恢复系数、压差比、临界压降等很多因素,为了避免出现因节流导致流量不够,一般按经验,液体的控制阀口径与管径相同,Kv值也选用最大值。所以,在进行液体介质的开度验算时,往往发现液体介质的最大开度在50%左右,甚至更小,但是我们一般还是坚持把液体控制阀的Kv值要选大一些,因为液体的压损往往非常小,每个客户给出的数据不一定非常准确,在实际使用过程中,若Kv选小了,会发现流量不够的问题,又考虑到液体对阀门的冲蚀能力不如蒸汽那么严重,所以原则上液体介质Kv值尽量选大一点。相反,蒸汽介质则一定不能选大了,否则阀门开度很小时,控制阀密封面很快会被冲蚀腐蚀而产生泄漏。所以,客户若把蒸汽流量的安全系数放得太大,一般我们不能采纳这个最大值,最多按照正常流量适当放大30~50%来综合考虑。

确定选出的Kv值满足了最大开度要求后,就要看控制阀的选型表了。

 

6、选型举例:

问:以上面计算书中第二项为例,蒸汽管道DN50,阀前压力P1=8barg(对应的绝对压力为9bara),阀后压力P2=2barg,流量1t/h,用气动控制阀来控制蒸汽压力,应该选用多大的气动控制阀?

解:因为P2≤0.5P1,所以要用下面这个公式:

Kv=Q/13.8p1=1*1000/13.8*9=8.05

因为管径是DN50的,一般用户都希望尽量不要改管,从上面控制阀选型表中查出,DN50的Kv有16和40两种,

然后在《选择的Kv值》那一栏,先填上16,自动计算出最大开度为82.46%,小于并接近90%,非常合适;

再填上40,试试,这时自动计算出最大开度变为59.06%,小于65%,并不合适;

相比之下,最后选择Kv=16,DN50的气动控制阀,这是最合适的。

其他的小问题,如阀门材质(铸钢或不锈钢)、连接方式(一般都是法兰)、是否需要其他传感器控制器附件、是否需要防爆等等,按照用户要求即可。

小贴士:还有一种情况可以考虑,因为我们最终选定了Kv=16,从控制阀选型表中,发现DN32的控制阀也有16的Kv值,这是如果用户愿意改管,也可以使用DN32的气动控制阀,阀门成本相对较低,但是需要增加改管的成本。

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