阀当量管长应用过程

在API规范6D《管线阀门》第22版规定，制造厂( 商) 应为买方提供流量系数值，显然流量系数对管道和阀门设计是一个非常重要的参数。国外工业发达国家的阀门生产厂家大多将不同压力等级、不同类型和不同公称通径阀门的流量系数CV值列入产品样本中，供设计部门和使用单位选用。在我国，用户要求制造方在图纸中说明阀门的流量系数值。在阀门采购过程中，采购方必须核算厂家提供的流量系数值，确保所供阀门满足工艺系统设计的要求。

阀门的流量系数是阀门的固有特性，取决于阀门的结构，不同类型和不同尺寸的阀门都要分别进行试验，才能确定该种阀门的流量系数值。但是工程实际中，不可能每个阀门都进行流量试验，也没有必要每个阀门都进行流量试验。随着有限元数值模拟的发展，利用计算机模拟阀门的流量系数的方法越来越成熟，得到了行业内的认可。

阀当量管长问题分析

某核电厂在系统调试过程中，出现了阀门流量过低、流阻过大的问题。经确认，阀门的流阻超出了工艺系统设计的要求。通过对产品设计文件重新核算，找出主要原因。在出现流阻过大问题后，应通过重新修改设计、制造试验样机、计算机模拟和流阻试验等方式改进设计，以满足流阻的设计要求。

①由于没有注意公式应用的条件和背景，直接套用式(1) 和式(2) 计算流量系数和流阻系数，不分公式中的密度和相对密度，使得计算结果出现较大偏差。

②在计算流动阻力的当量长度L/D时，没有通过管道公称通径对应的管号计算管道内径，误用管道内径造成计算结果偏差。

③没有采用管道公称通径对应的管号确定管道摩擦阻力系数，使得计算结果差异比较大。

阀当量管长结语

(1) 在阀门采购中，必须核算阀门的流阻系数或者当量长度以满足工艺系统设计的要求。阀门厂家对流量系数、流阻系数和当量长度理解偏差，会影响采购进度和工程成本。

(2) 采用有限元分析软件模拟阀门的通流性能是可行的。在阀门采购中需要注意，有限元分析方法应通过样机试验验证。阀门的阻力系数试验方法依据BS EN1267－1999 或者JB/T 5296－1991等标准。

(3) 采用换算公式计算流量系数、流阻系数或者当量长度值，必须注意公式中各参数的单位。对参数的单位理解错误，直接套用公式会引起较大的误差。

(4) 阀门采用当量长度L/D表达流阻系数时，应注明管号，通过管道公称通径对应的管号计算管道内径d值，摩擦阻力系数为管道在完全紊流下的数值。

(5) 在阀门技术规范书中应给出管道摩擦阻力系数。避免对于L/D理解的偏差，保证实际供货的阀门流阻满足工艺系统设计要求。 2100433B

阀当量管长流量系数定义及换算

阀门的流量系数(CV或KV)值是衡量阀门流通能力的指标。流量系数越大，说明压力损失越小，阀门的流通能力也就越好。阀门的流量系数CV值及KV值的换算关系为

CV=1.156KV (1)

阀当量管长流阻系数定义和计算

流体通过阀门时，其流体阻力损失用阀门前后的流体压力降Δp表示。流阻系数的计算式源自于液体内部深度H的压强计算式与H处位能转化为动能计算式的整合。对于紊流流态的液体，阀门流阻系数的计算为

ΔP = ζ ρu²/2 (2)

式中Δp———阀门的压力损失，Pa

ζ———阀门的流阻系数

ζ = λL/D

λ———沿程阻力系数

L———计算沿程损失的管段长度，m

D———管道的水力直径，m

ρ———流体密度，kg/m³

u———流体在管道内的平均流速，m/s

阀当量管长用管道当量长度表示阀门的流阻系数

阀门的流阻系数取决于阀门产品的尺寸、结构和内腔形状等。阀门体腔内的每一个元件，如流体转弯、扩大、缩小、再转弯等，均可以看作为一个产生阻力的元件系统。所以阀门内的压力损失约等于阀门各个元件压力损失的总和，即阀门阻力系数等于阀门各个元件阻力系数的总和。阀门沿程阻力系数可以近似为管路系统的沿程阻力系数，由于阀门的等效长度可以叠加到管子的等效长度上，所以将阀门用等效长度的方法可以简化管路系统的计算。在管道的流阻计算中，管道的阻力系数是沿程阻力系数与管道等效长度L/D的乘积，因此阀门对流体的

阻力用管道等效长度的表达式为ζ = λL/D。

阀门是核电厂管道系统的重要部件，主要控制或调节介质的压力、温度、流向和流量，对压力容器设备起到安全保护作用，是核电厂可靠运行的保证。阀门通常采用流量系数和流阻系数表示其通流性能，而在工艺系统设计中，往往将阀门等效为一个管道阻力部件，利用管道的当量长度L/D表示阀门的流动阻力特性。因此，在阀门采购中，为了核算阀门的流阻系数值是否满足工艺系统设计的要求，需要在流量系数、流阻系数和当量长度间进行换算。为了避免对定义式和换算公式理解的偏差，探讨流量系数、流阻系数和当量长度间的换算，合理使用换算过程中量的单位等问题是必要的。

同一厚度的同一种防护材料的铅当量并不是固定不变的，有些防护材料的铅当量是随着使用的X射线峰值管电压而变化的。对含铅的防护材料和用品，铅当量随使用的X射线峰值电压变化不大，但铅对X射线峰值管电压介于40.0~88.0keV之间的电离辐射存在一个铅的“弱吸收区”；而对非含铅的防护材料和用品，铅当量随使用的X射线峰值电压变化较大，对同一种防护材料的X射线防护服铅当量的测试，应在一定范围内不同的管电压下测试其铅当量值，其测试值应不少于5个，以最小值确定防护材料铅当量等级。

铅当量与射线能量相关，铅玻璃在100kV时的铅当量比250kV时的小得多。理论上纯12mmPb板=12mmPb铅当量。纯度按IEC要求，99.9%以上，实际中很难做到，铅会氧化，并且厚度均匀性、避免损伤、内部致密性都会影响铅当量，因此12mm的纯铅板并不完全有12mmPb当量，但做工程估算足够。

油当量（oil equivalent）=10000Kcal/liter

1千克油当量的热值，联合国按42.62兆焦(MJ)计算。

当量：科学技术上指与某标准数量相对应的某个数量。如：化学当量；热功当量；核装置的梯恩梯当量。②特指代表元素和化合物在反应时的相对质量。以氧为7.9997或氢为1.0079作基准 。

计算某种能源的能源量时与标准燃料的热值相对应的数量。各种能源直接或间接地都与热有联系。不同能源的热值有高有低。按照其热值把它们折合成标准燃料，便能对各种燃料进行统计、对比和分析。国际上采用的标准燃料有两种：煤和油。以煤作为标准燃料来计量时称为煤当量，以油作为标准燃料来计量时称为油当量。中国采用煤当量作为能源计量当量。折算的方法是：用1千克标准煤的热值29.3兆焦去度量一切燃料、动力能源。即，煤当量系数等于某种能源1千克实际热值除以1千克标准煤热值29.3兆焦。水电作为一次能源计量时，中国按照火电厂当年生产1千瓦·时电能实际消耗的燃料的平均煤当量值来计算；联合国统计资料则是按电的热功当量计算，1千瓦·时水电相当于3.6兆焦，换算成煤当量的系数是0.123。核电换算成煤当量的方法与水电相同，但这种方法不能反映核燃料的转换效率。

煤炭、石油、天然气等一次能源的计量单位不同。为了统一计算一次能源量，设定一种煤炭的热量值作为综合换算指标，这种煤的热量值叫做煤当量，俗称标准煤。吨煤当量的符号为tce。煤当量迄今尚无国际公认的统一标准。多数国家每千克标准煤按29.3MJ(7000kcal)计算，而英国则根据本国用作能源的煤的加权平均热值确定。一般按25.5MJ(6100kcal)计算。中国采用的煤当量热值为29.3MJ/kg，原煤换成为煤当量按平均热值20.9MJ/kg(5000kcal/kg)计算。换算系数为0.714。原油热值按41.78MJ/kg(10000kcal/kg)计算，换算系数为1.429。天然气热值按38.98MJ/kg(9310kcal/kg)计算，换算系数为1.33 。