在调节阀试验过程中确定调节阀的泄漏量

调节阀应用于现代大型化工装置的施工。调节阀安装前，施工单位必须进行单体试验，施工方越来越重视泄漏试验。那么，如何确定试验中每个调节阀的泄漏量呢？以下将与气动调节阀的标准相结合GB/T以4213-2008为例，说明调节阀泄漏量的计算。

1 计算公式    

   泄漏试验有两种试验程序：试验程序1，试验介质压力为0.35MPa，当阀的允许压差小于0时.35MPa当设计规定的允许压差时，试验介质压力应为阀门的最大工作压差。两种试验过程中使用的介质为清洁气体（空气和氮气）或水。不同等级阀门泄漏的计算公式见表1和表2。

表1

注：①△p阀门允许压差，kPa；D为阀座直径，mm。

②对于可压缩流体，阀门的额定容量是指绝对压力101.325kPa和绝对温度273K的标准状态下的测定值。

表2 VI级阀泄漏量表

注：①每分钟气泡数为6。mm、壁厚lmm垂直浸入水下5~10的管道mm在深度条件下端表面应光滑，无倒角和毛刺。

②如果阀座直径与表2所列值相差2mm以上，在假设泄漏系数与阀座直径平方成正比的情况下，可通过内推法获得泄漏系数。

♂

   从上述公式可以看出，除了VI其他等级调节阀的泄漏量与阀门的额定容量有关。以下是新修订的GB/T4213气动调节阀标准中引入的阀门额定容量计算公式。新标准中阀门额定容量计算公式与修订前有两个区别：一是应用条件不同；二是阀门额定容量计算公式不同。

(1)介质为液体

当△p＜F²₁（p₁-F_Fp_v），阀额定容量Q₁=
   

当△p≥F²₁（p1-F_Fp_v），阀额定容量Q=0.1F₁K_V〔（p₁－F_Fp_v）/（p/p₀）〕^1/2

(2)介质为气体

当X＜F_Y·X_T阀门的额定容量Qg=0.28（X）^1/2Y_p1K_V    

当X≥F_Y·X_T阀门的额定容量Q_g=0.19（X_T）^1/2p₁K_V

式中Q₁———液体流量，m³/h；

Qg———气体流量在标准状态下，m3/h；

K_V———额定流量系数；

F_l———无连接管件控制阀的液压恢复系数，无限纲(F_l值在GB/T17213.典型值可在2中找到)；

F_F———液体临界压力比系数(规定温度范围内的水F_F=0.九六、无量纲；

p_v———液体和蒸汽在入口温度下的绝对压力(规定温度范围内的水P_v=2.34kPa)，kPa；

X———压差与入口绝对压力之比(△p/p₁)，无量纲；

Y———膨胀系数，Y=1-X/(3XT)，(当X＞F_Y·X_T时，Y取值0.667)，无量纲；

F_Y———比热比系数(规定温度范围内的空气F_Y=1)，无量纲；

X_T———无附件控制阀在堵塞流条件下的压差比系数，无量纲；

p₁———阀门前的绝对压力，kPa；

p₂———阀后绝对压力，kPa；

△p———阀前后的压差，kPa；

t———测试介质温度，20℃；

ρ/ρ₀———相对密度(规定温度范围内的水ρ/ρ₀=1)。

2 计算步骤

下面的例子详细说明了如何正确计算试验条件下的阀额定容量，如何使用应用条件判别式和阀额定容量计算公式。

2.1 试验条件

温度：(20±2)℃；

相对湿度：60%~70%；

大气压力：100kPa；

试验介质：5~40℃清洁水或空气。

2.2 根据条件判别式计算

将测试对象设置为单座阀，PN16(1.6MPa)，DN=50mm，K_V=40，查表得X_T=0.72，F_l=0.9.试验介质流向为流动，试验时阀后排空(通风)。测试程序1和测试程序2分别计算。

(1)当试验程序1使用水作为试验介质时，阀门前的绝对压力p₁=450kPa，取试验压差Δp=350kPa时

条件判别式F_l²（p₁－F_Fp_v）=0.9²×（450-0.96×2.34）=362.6kPa

由于Δp=350＜362.6kPa，为非堵塞流，按公式Q_l=0.1K_V〔Δp/（ρ/ρ₀）〕^1/2计算得

Q_l=0.1×40×（350/1）^1/2=75m³/h

♂

(2)当试验程序2采用水作为试验介质时，阀门前的绝对压力p₁=1100kPa，取试验压差Δp=1000kPa(用户确定的最大工作压差)

条件判别式F_l²（p₁－F_Fp_v）=0.9²×（1100－0.96×2.34）=889.2kPa

由于Δp=1000＞889.2kPa，为堵塞流量，按公式Q_l=0.1F_lK_V〔（p₁－F_Fp_v）/（ρ/ρ₀）〕^1/2计算得

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

(3)使用试验程序1时，使用空气作为试验介质，阀门前的绝对压力p₁=450kPa，取试验压差Δp=350kPa时

条件判别式F_Y·X_T=1×0.72=0.72；

X=Δp/p₁=350/450=0.78

X=0.78＞0.72.为堵塞流量，流量按公式计算Qg=0.19（X_T）^1/2p₁K_V计算得

Qg=0.19×（0.72）^1/2×450×40=2901m³/h

(4)使用试验程序2时，使用空气作为试验介质，阀门前的绝对压力p₁=1100kPa，取试验压差Δp=1000kPa时

条件判别式F_Y·X_T=1×0.72=0.72

X=Δp/p₁=1000/1100=0.91

X=0.91＞0.72.也是为了阻塞流量，流量按公式计算Qg=0.19（X_T）^1/2p₁K_V计算得

Qg=0.19×（0.72）^1/2×1100×40=7094m³/h

2.3 根据阀额定容量确定调节阀的泄漏量

在用上述不同的试验程序计算出阀门的额定容量后，可以确定调节阀在确定试验条件下的泄漏量。

以所选泄漏等级为准Ⅳ级（10^-4×以阀门额定容量为例。

(1)试验介质为水

上述试验程序1时的泄漏值为0.0075m³/h（125mL/min）；上述试验程序2时的泄漏值为0.0119m³/h（198mL/min）。

(2)试验介质为空气

上述试验程序1时的泄漏值为0.2901m³/h（4835mL/min）；上述试验程序2时的泄漏值为0.7094m³/h（11820mL/min）。

通过以上计算，我们可以知道一个调节阀的泄漏量在不同的试验条件下是不同的。我们可以通过测量杯收集泄漏的水或排水气来收集泄漏的气体量，并比较相同的计算量，以确定一个阀门的泄漏量是否符合规范。