VDI VDE 2173-2007 Fluidic characteristic quantities of control valves and their determination.pdf

1、VEREINDEUTSCHERINGENIEUREVERBAND DERELEKTROTECHNIKELEKTRONIKINFORMATIONSTECHNIKStrmungstechnische Kenngren von Stellventilen und deren BestimmungFluidic characteristic quantities of control valves and their determinationVDI/VDE 2173Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/VDE-Handbuch Mess- und

2、 Automatisierungstechnik, Band 3: AutomatisierungstechnikVDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 2: Planung/ProjektierungFrhere Ausgaben: 09.62; 03.06 Entwurf,deutschFormer editions: 09/62; 03/06 Draft, in German onlyVDI/VDE-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available at Beuth Ver

3、lag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 23.060.40S

4、eptember 2007Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . 32 Formelzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Begriffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.1 Hub . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . 43.2 Nennhub . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Maximalhub Hmax. . . . . . . . . . . . 43.4 Kv-Wert. . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.5 Durchflusskoeffizient Cv. . . . . . . . . 53.6 Kvs-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.7 Kv100-Wert . . . . . . . . . . . .

6、 . . . . 53.8 Kvmax-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . 53.9 Kvr-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.10 Kv0-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.11 Leckagewert . . . . . . . . . . . . . . . 54 Messeinrichtungen . . . . . . . . . . . . . . 74.1 Anschlussleitungen . . . . . . . . . . . . 7

7、4.2 Ein- und Auslaufstrecken . . . . . . . . . 84.3 Druckentnahme . . . . . . . . . . . . . . 85 Messverfahren und Auswertung . . . . . . . 85.1 Kv-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.2 FL-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.3 xT-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.4 xFZ-Wert

8、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105.5 Berechnung des Kv-Wertes . . . . . . . . 105.6 Faktor fr die Rohrleitungs-geometrie Fp. . . . . . . . . . . . . . . . 11Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Scope . . . .

9、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Terms and definitions. . . . . . . . . . . . . . 43.1 Travel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2 Rated travel . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Maximum travel, Hmax. . . . . . . . . . . 43.4 Kv-val

10、ues. . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.5 Flow coefficient, Cv. . . . . . . . . . . . 53.6 Kvs-value . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.7 Kv100-value . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.8 Kvmax-value. . . . . . . . . . . . . . . . . 53.9 Kvr-value . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.10 Kv0

11、-value. . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.11 Leakage values . . . . . . . . . . . . . . 54 Measuring equipment. . . . . . . . . . . . . . 74.1 Connecting pipework . . . . . . . . . . . . 74.2 Inlet and outlet pipes . . . . . . . . . . . . 84.3 Pressure tapping. . . . . . . . . . . . . . . 85 Meas

12、uring procedure and analysis . . . . . . 85.1 Kv-value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.2 FL-value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.3 xT-value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95.4 xFZ-value . . . . . . . . . . . . . . . . . .105.5 Calculation of the Kv-value . . . . . . . . .10

13、5.6 Pipework geometry factor, Fp. . . . . . . .11The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA)Fachausschuss Stellgerte fr strmende StoffeB55EB1B3E1

14、4C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 2 VDI/VDE 2173Seite6 Kennlinienform . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.1 Definition der Kennlinie . . . . . . . . . . 126.2 Grundformen von Kennlinien . . . . . . . 126.3

15、 Erreichte Kennlinien . . . . . . . . . . . . 137 Kennlinienneigung . . . . . . . . . . . . . . . 137.1 Kennlinienneigung der Grundformen . . . 137.2 Kennlinienneigung der erreichtenKennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147.3 Toleranzen fr die Kennlinienneigungen. . 148 Stellverhltnis . . .

16、. . . . . . . . . . . . . . 148.1 Definition des Stellverhltnisses Kvs/Kvr. . 148.2 Toleranz des Stellverhltnisses . . . . . . . 149 Messpunkte zur Ermittlung des Kennlinienverlaufs . . . . . . . . . . . . . . 1410 Angabe der Kenngren auf dem Ventil . . 1411 Beispiele fr Kennlinienbilder . . . . . .

17、 . . 15Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter sorg-fltiger Bercksichtigung der Vorgaben und Empfeh-lungen der Richtlinie VDI 1000.Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dieserRichtlinie mitgewirkt haben, sei auf diesem

18、Wege ge-dankt.Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdrucks,der Wiedergabe (Fotokopie, Mikrokopie), der Spei-cherung in Datenverarbeitungsanlagen und der ber-setzung, auszugsweise oder vollstndig. Die Nutzungdieser VDI-Richtlinie als konkrete Arbeitsunterlageist unter Wahrung des Urheberrechtes u

19、nd unter Be-achtung der VDI-Merkbltter 1 bis 7 mglich. Aus-knfte dazu sowie zur Nutzung im Wege der Daten-verarbeitung erteilt die Abteilung VDI-Richtlinienim VDI.EinleitungDer richtige Einsatz von Stellventilen wird erleich-tert, wenn ihre Eigenschaften durch Messung ermit-telt werden. Aus diesen M

20、essungen lassen sich geeig-nete Kenngren ableiten, die das Durchflussverhal-ten des Stellventils in Abhngigkeit vom Hub be-schreiben.Die vorliegende Richtlinie wurde erstellt, um die we-sentlichen Festlegungen aus der bestehenden Nor-mung zusammenzufassen und fr die Anwendung inder Praxis zur Verfgu

21、ng zu stellen. Page6 Shape of characteristic . . . . . . . . . . . . 126.1 Definition of characteristic. . . . . . . . . 126.2 Basic shapes of characteristics. . . . . . . 126.3 Actual characteristics . . . . . . . . . . . 137 Slope of characteristic. . . . . . . . . . . . . 137.1 Slope of the basic

22、 shapes . . . . . . . . . 137.2 Slope of the actual characteristic . . . . . 147.3 Tolerances for slopes of characteristics . . 148 Rangeability . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148.1 Definition of rangeability, Kvs/Kvr. . . . . 148.2 Tolerance for rangeability . . . . . . . . . 149 Measuring poi

23、nts for determining the characteristic curve . . . . . . . . . . . . . 1410 Marking of characteristic quantities on the valve . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1411 Examples of characteristic curves . . . . . 15Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Preliminary noteThe content of t

24、his guideline has been developed un-der thorough consideration of the requirements andrecommendations of guideline VDI 1000.We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.All rights reserved including those of reprinting, re-production (photocopying, microcopying),

25、storage indata processing systems, and translation, either of thefull text or of extracts. This VDI guideline can beused as a concrete project document without infringe-ment of copyright and with regard to VDI notices 1to 7. Information on this, as well as on the use in dataprocessing, may be obtain

26、ed by the VDI GuidelinesDepartment at the VDI.IntroductionProper use of control valves is facilitated by measur-ing their characteristics. Such measurements allow toderive characteristic quantities that are appropriate todescribe the flow performance of a control valve as afunction of travel.The pre

27、sent guideline is intended to give a survey ofthe essential specifications in existing standards andmake them available for practical application.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI/VDE 2173

28、3 The guideline has been drafted by the technical com-mittee “Control valves for fluids” of the VDI/VDESociety for Measurement and Automatic Control.1ScopeThis guideline applies to control valves with nominalsizes between DN 15 and DN 400 and seat widths ofno less than 3 mm.Sie wurde erarbeitet vom

29、Fachausschuss Stellgertefr strmende Stoffe“ der VDI/VDE-GesellschaftMess- und Automatisierungstechnik.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie gilt fr Stellventile mit NennweitenDN 15 bis DN 400 und Sitzweiten von mindestens3 mm.2 Formelzeichen / SymbolsCvDurchflusskoeffizient / Flow coefficient gpmDRohr

30、nennweite / Pipe nominal sizemFF Faktor fr das kritische Druckverhltnis bei Flssigkeiten / Factor for the critical differential pressure ratio for liquids1FLDruckrckgewinnfaktor bei Flssigkeiten ohne Reduzierstcke / Liquid pressure recoveryfactor when no reducers are installed1FPRohrleitungsgeometri

31、efaktor / Pipework geometry factor 1FNormierungsfaktor fr das Verhltnis der spezifischen Wrme / Scaling factor for the specific heat ratio1H Hub / Travel mmHiHub bei i Prozent des Nennhubes / Travel at i percent of the rated travel mmH100Nennhub / Rated travel mmKvKv-Wert / Kv-value m3/hKvrNiedrigst

32、er Kv-Wert, bei dem die Neigungstoleranz noch eingehalten wird / Smallest Kv-value at which slope tolerance is still observedm3/hKvsVorgesehener Kv-Wert einer Bauserie bei Nennhub / Designed Kv-value of a type series at rated travelm3/hKvs/KvrStellverhltnis / Rangeability 1Kvs/Kv0Theoretisches Stell

33、verhltnis / Theoretical rangeability 1Kv0Schnittpunkt der Kennlinien-Grundform mit der Ordinatenachse / Value at that point of the basic shape which intersects the y-axism3/hKv100Kv-Wert eines einzelnen Stellventils bei Nennhub / Kv-value of an individual control valve at rated travelm3/hKvmaxmaxima

34、ler Kv-Wert / Maximum Kv-value m3/hn Kennlinienneigung / Slope of characteristic 1nglNeigung der gleichprozentigen Kennlinie / Slope of equal percentage characteristic 1nlinNeigung der linearen Kennlinie / Slope of linear characteristic 1pcthermodynamischer kritischer Druck / Thermodynamic critical

35、pressure barpvDampfdruck der Flssigkeit bei Eintrittstemperatur / Vapour pressure of liquid at inlet temperaturebarp1Eingangsdruck / Inlet pressure barp2Ausgangsdruck / Outlet pressure barp Druckverlust am Stellventil p1 p2/ Pressure loss at control valve, p1 p2barp0Bezugswert fr den Druckverlust am

36、 Stellventil / Reference pressure loss at control valve barQ Durchfluss durch das Stellventil / Rate of flow through control valve m3/hB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 4 VDI/VDE 2173QNDurchfluss d

37、urch das Stellventil unter Normbedingungen / Rate of flow through control valve under standard conditionsNm3/htsReferenztemperatur fr festgelegte Bedingungen / Reference temperature for specified conditionsCT Eingangstemperatur / Inlet temperature Kx Differenzdruckverhltnis bei Gasen/Dmpfen p/p1/ Di

38、fferential pressure ratio for gases/vapours, p/p11xF Differenzdruckverhltnis p/(p1 pv) bei Flssigkeiten / Differential pressure ratio, p/(p1 pv), for liquids1xFZDifferenzdruckverhltnis bei bergang von kavitationsfreier zu kavitierender Strmung / Differential pressure ratio at transition from cavitat

39、ion-free to cavitating flow1xTDifferenzdruckverhltnis, bei dem Durchflussbegrenzung eintritt (gemessener Wert) / Differential pressure ratio at which choked flow occurs (measured value)1v1Spezifisches Volumen / Specific volume m3/kgWMassendurchfluss / Mass flow ratekg/hY Expansionsfaktor / Expansion

40、 factor 1Z Realgasfaktor / Real gas factor 1 Verhltnis der spezifischen Wrme cp/cv/ Specific heat ratio cp/cv1 Dichte des Messstoffes / Density of medium under test kg/m30Dichte des Bezugsstoffes / Density of reference medium kg/m3N Dichte bei Normbedingungen / Density under standard conditionskg/m3

41、3Begriffe3.1 HubDer Weg des Drosselkrpers, gemessen ab der ZU-Stellung wird als Hub H bezeichnet (EN 60534-1).3.2 NennhubDer vom Hersteller festgelegte Weg des Drosselkr-pers, gemessen ab der ZU-Stellung bis zur angegebe-nen AUF-Stellung, wird als Nennhub H100bezeich-net.Der Nennhub muss nicht der m

42、echanische Anschlagsein.3.3 Maximalhub HmaxDer Maximalhub Hmaxwird bei mechanischem An-schlag im Ventil erreicht.3.4 Kv-WertDer Durchflusskoeffizient Kvin m3/h ist ein spezifi-scher Volumendurchfluss eines Ventils bei einemfestgelegten Hub, und zwar bei den folgenden Bedin-gungen:Der Druckverlust (p

43、 Kv) ber das Ventil ist 105Pa (1 bar).3 Terms and definitions3.1 TravelThe displacement of the closure member from theclosed position is termed travel, H (EN 60534-1).3.2 Rated travelThe displacement of the closure member, as specifiedby the manufacturer, from the closed position to thedesignated fu

44、ll open position is termed rated travel,H100.The rated travel need not be equivalent to the travelup to the mechanical end position.3.3 Maximum travel, HmaxThe maximum travel, Hmax, is reached as the closuremember hits its mechanical end position in the valve.3.4 Kv-valuesThe flow coefficient, Kv, i

45、s a specific volumetric flowrate, in m3/h, through a valve at a specified travel andin the following conditions:The static pressure loss (pKv) across the valveis 105Pa (1 bar).B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V.

46、, Dsseldorf 2007 VDI/VDE 2173 5 Das Medium ist Wasser mit einer Temperatur zwi-schen 278 K und 315 K (5 C bis 40 C).3.5 Durchflusskoeffizient CvDer Durchflusskoeffizient Cvist ein nicht den SI-Ein-heiten entsprechender Ventildurchflusskoeffizient,der in der ganzen Welt weit verbreitet ist. Der Cv-We

47、rtstellt die Anzahl der U.S.-Gallonen von Wasser dar,die bei einer Temperatur von 40 F bis 100 F (4 Cbis 38 C) in einer Minute durch ein Ventil bei einemDruckverlust von 1 psi flieen (EN 60534-1).Es besteht folgende zahlenmige Beziehung zwi-schen Kv-Wert und Cv-Wert:Cv= Kv/0,8653.6 Kvs-WertFr die Ke

48、nnzeichnung von Ventiltypen (Bauserien)wird ein Wert Kvsangegeben, der den vorgesehenenKv-Wert beim Nennhub H100des Ventils darstellt(EN 60534-1).3.7 Kv100-WertDer Kv-Wert eines Stellventils bei dem Nennhub H100wird Kv100genannt. Es ist der tatschlich ermittelteWert und darf nicht mehr als 10 % vom

49、angegebe-nen Kvs-Wert abweichen.3.8 Kvmax-WertDer Kvmax-Wert eines Stellventils stellt den grtenmglichen Kv-Wert dar und wird dem maximalenHub Hmaxzugeordnet. 3.9 Kvr-WertDer kleinste Kv-Wert, welcher die Bedingung derNeigungstoleranz der Kennlinie erfllt, wird mit Kvrbezeichnet (siehe auch Abschnitt 11, Bild 3 undBild 4).3.10 Kv0-WertDer Kv0-Wert ist der Schnittpunkt der Kennlinien-grundform mit der Ordinatenachse (siehe auch Ab-schnitt 11, Bild 3