VDI VDE 2176-2007 Fluidic characteristic quantities of vanes and their determination.pdf

1、ICS 23.060.30 VDI/VDE-RICHTLINIEN September 2007VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Strmungstechnische Kenngren von Stellklappen und deren Bestimmung Fluidic characteristic quantities of vanes and their determination VDI/VDE 2176Ausg. deutsch/englisc

2、h Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken as authoritative. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik Ausschuss Stellgerte fr strm

3、ende Stoffe VDI/VDE-Handbuch Mess- und Automatisierungstechnik, Band 3: Automatisierungstechnik VDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 2: Planung/Projektierung Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet/Reproduction evenfor internaluse notpermittedFrhere Aus

4、gaben: 03.06 Entwurf, deutschund VDI/VDE2176Blatt 1:1971-02 zurckgez. Zubeziehen durch/ Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinAlleRechte vorbehalten / Allrightsreserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2007 Formereditions: 03/06 Draft, inGermanonlyand VDI/VDE2176Part1:1971-02withdrawn

5、Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung. 2 Einleitung 2 1 Anwendungsbereich 2 2 Formelzeichen 2 3 Stellwinkel 3 3.1 Definition des Stellwinkels . 3 3.2 Definition des Anschlagwinkels 3 3.3 Definition des Nennstellwinkel . 3 3.4 Definition des maximalen Stellwinkels . 3 3.5 Minimaler Stellwinkel 3 4

6、Kv-Werte . 3 4.1 Definition des Kv- und des Cv-Wertes 3 4.2 Messeinrichtung . 4 5 Kennlinienform 5 5.1 Definition der Kennlinie . 5 5.2 Grundformen von Kennlinien . 5 6 Drehmomente 6 6.1 ffnungs- und Schliemoment 6 6.2 Dynamisches Moment 6 7 Stellverhltnis Kv100/Kvr. 78 Angabe der Kenngren auf der S

7、tellklappe 7 Schrifttum . 8 Preliminary note 2 Introduction. 2 1 Scope 2 2 Symbols 2 3 Opening angle 3 3.1 Definition of opening angle. 3 3.2 Definition of stop angle 3 3.3 Definition of nominal opening angle. 3 3.4 Definition of maximum opening angle 3.5 Minimum opening angle 4 Kv-values 3 4.1 Defi

8、nition of Kv-value and Cv-value 3 4.2 Measuring equipment . 4 5 Shape of characteristic 5 5.1 Definition of characteristic 5 5.2 Basic shapes of characteristics 5 6 Torques . 6 6.1 Opening and closing torques. 6 6.2 Dynamic torque 6 7 Rangeability, Kv100/Kvr7 8 Marking of characteristic quantities o

9、n the butterfly valve. 7 Bibliography 8 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI/VDE 2176 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter sorgfltiger Bercksichtigung der Vorgaben

10、 undEmpfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei auf diesem Wegegedankt. Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdrucks,der Wiedergabe (Fotokopie, Mikrokopie), derSpeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und derbersetzung,

11、auszugsweise oder vollstndig. DieNutzung dieser VDI-Richtlinie als konkrete Ar-beitsunterlage ist unter Wahrung des Urheberrech-tes und unter Beachtung der VDI-Merkbltter 1 bis 7 mglich. Ausknfte dazu, sowie zur Nutzungim Wege der Datenverarbeitung, erteilt die Abtei-lung VDI-Richtlinien im VDI. Pre

12、liminary note The content of this guideline has been developed under thorough consideration of the requirements and recommendations of guideline VDI 1000. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. All rights reserved including those of reprinting, reproduction

13、photocopying, microcopying), stor-age in data processing systems, and translation, either of the full text or of extracts. This VDI gui-deline can be used as a concrete project document without infringement of copyright and with regard to VDI Notices 1 to 7. Information on this, as well as on the u

14、se in data processing, may be obtained by the VDI Guidelines Department at the VDI. Einleitung Der richtige Einsatz von Stellklappen wird erleich-tert, wenn ihre Eigenschaften durch Messung er-mittelt werden. Aus diesen Messungen lassen sich geeignete Kenngren ableiten, die das Durch-flussverhalten

15、der Stellklappen in Abhngigkeitvom Stellwinkel beschreiben. Die vorliegende Richtlinie wurde erstellt, um diewesentlichen Festlegungen aus der bestehendenNormung zusammenzufassen und fr die Anwen-dung in der Praxis zur Verfgung zu stellen. Die Richtlinie wurde erstellt vom FachausschussStellgerte fr

16、 strmende Stoffe“ der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik. Introduction Proper use of butterfly valves is facilitated by mea-suring their characteristics. Such measurements allow to derive characteristic quantities that are appropriate to describe the flow performance of butterfly

17、 valves as a function of the opening angle.The present guideline is intended to give a survey of the essential specifications in existing standards and make them available for practical application. The guideline has been drafted by the technical committee Control valves for fluids“ of the VDI/VDE S

18、ociety for Measurement and Auto-matic Control. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie gilt fr Stellklappen mit Nennwei-ten ab DN 50. 1 Scope This guideline applies to butterfly valves with nominal sizes as from DN 50. 2 Formelzeichen Stellwinkel 0Anschlagwinkel 100Nennstellwinkel amaximaler Stellwinke

19、l KvKv-Wert m/hKvrniedrigster regelbarer Kv-Wert m/h Kvsvorgesehener Kv-Wert einer Bauserie bei Nennstellwinkel m/h Kvmaxgrtmglicher Kv-Wert m/hKvs/KvrStellverhltnis 1 Q Durchfluss durch das Stellventil m/h Cv Durchflusskoeffizient gpm 2 Symbols Opening angle 0Stop angle 100Nominal opening angle aMa

20、ximum opening angle KvKv-value m/hKvrSmallest controllable Kv-value m/h KvsDesigned Kv-value of a type series at nominal opening angle m/h KvmaxMaximum possible Kv-value m/h Kvs/KvrRangeability 1 Q Flow through the control valve m/h CvFlow coefficient gpm B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86

21、D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI/VDE 2176 3 D Rohrdurchmesser m p1Eingangsdruck bar p2Ausgangsdruck bar p Differenzdruck p1 p2bar D Pipe diameter m p1Inlet pressure bar p2Outlet pressure bar p Differential pressure p1 p2bar 3 Stellwinke

22、l 3.1 Definition des Stellwinkels Der Weg der Drosselkrpers/Drosselscheibe ge-messen ab der ZU“-Stellung, wird als Stellwinkel bezeichnet. 3 Opening angle 3.1 Definition of opening angle The displacement of the closure member/disk, measured from the closed position, is termed open-ing angle, . 3.2 D

23、efinition des Anschlagwinkels Der Weg Anschlagwinkel 0ist der Winkel zwi-schen der Senkrechten zur Durchflussrichtung undder Schliestellung der Klappenscheibe. Beidurchschlagenden Stellklappen ist 0= 0. 3.2 Definition of stop angle The stop angle, 0, is the angle between the verti-cal to the directi

24、on of flow and the closing position of the butterfly disk. For swing-through butterfly valves, 0= 0. 3.3 Definition des Nennstellwinkel Der Nennstellwinkel 100ist der fr Regelungen nutzbare Stellwinkel. In der Regel liegt dieser Wert zwischen 60 und 70. 3.3 Definition of nominal opening angle The no

25、minal opening angle, 100, is the maximum opening angle usable for control tasks. As a rule, this value lies between 60 and 70. The nominal opening angle shall be stated by the manufacturer. 3.4 Definition des maximalen Stellwinkels Der maximale mechanisch mgliche Stellwinkel abetrgt: a= 90 0Absperrk

26、lappen werden blicherweise mit demmaximalen Stellwinkel betrieben. 3.4 Definition of maximum opening angle The maximum, mechanically possible, opening angle, a, is a= 90 0Shutoff butterfly valves are usually operated at the maximum opening angle. 3.5 Minimaler Stellwinkel Siehe hierzu Abschnitt 7. 3

27、5 Minimum opening angle See Section 7. 4 Kv-Werte 4.1 Definition des Kv- und des Cv-Wertes Kv-Wert Der Durchflusskoeffizient Kvin m/h ist ein spezi-fischer Volumendurchfluss eines Ventils bei ei-nem festgelegten Stellwinkel, und zwar bei den folgenden Bedingungen: Der Druckverlust (pKv) ber das Ven

28、til ist 105Pa (1 bar). Das Medium ist Wasser mit einer Temperatur zwischen 278 K und 313 K (5 C bis 40 C). 4 Kv-values 4.1 Definition of Kv-value and Cv-value Kv-value The flow coefficient, Kv, is a specific volumetric flow rate, in m/h, through a valve at a specified opening angle and in the follow

29、ing conditions: The static pressure loss (p Kv) across the valve is 105Pa (1 bar). The fluid is water within a temperature range of 278 K to 313 K (5 C to 40 C). B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VDI/VDE 2176 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.

30、V., Dsseldorf 2007 Durchflusskoeffizient CvDer Durchflusskoeffizient Cvist ein nicht den SI-Einheiten entsprechender Ventildurchflusskoeffi-zient, der in der Welt weit verbreitet ist. Der Cv-Wert stellt die Anzahl der U. S.-Gallonen von Wasser dar, die bei einer Temperatur von 40 F bis 100 F (4 C bi

31、s 38 C) in einer Minute durch ein Ventil bei einem Druckverlust von 1 psi flie-en (IEC 60534-1). Es besteht folgende zahlenmige Beziehung zwi-schen Kv-Wert und Cv-Wert: Cv= Kv/0,865 Flow coefficient, CvThe flow coefficient, Cv, is a non-SI valve flow coefficient which is in widespread use worldwide.

32、 The Cv-value is represented as the number of U. S. gallons of water, within a temperature range of 40 F to 100 F (4 C to 38 C), that will flow through a valve in one minute when a pressure drop of 1 psi exists (IEC 60534-1). The numerical relationship between the Kv-value and the Cv-value is as fol

33、lows: Cv= Kv/0,865 4.1.1 Definition des Kvs-Wertes Fr die Kennzeichnung von Ventiltypen (Bau-serien) wird ein Wert Kvangegeben, der den vor-gesehenen Kvs-Wert beim Nennstellwinkel 100der Stellklappe darstellt (IEC 60534-1). 4.1.1 Definition of Kvs-value A value Kvrepresenting the designed Kvs-value

34、at the nominal opening angle, 100, of the butterfly valve (IEC 60534-1) is stated for the purposes of valve type (type series) identification. 4.1.2 Definition des Kv100-Wertes Der Kv-Wert einer Stellklappe bei dem Nennstell-winkel 100wird Kv100genannt. Es ist der tatsch-lich ermittelte Wert und dar

35、f nicht mehr als 10 % (siehe IEC 60534-1) vom angegebenen Kvs-Wertabweichen. 4.1.2 Definition of Kv100-value The Kv-value of a butterfly valve at the nominal opening angle, 100, is designated as Kv100-value. It is the actual value determined, and must not devi-ate by more than 10 % (see IEC 60534-1)

36、 from the stated Kvs-value. 4.1.3 Definition des Kvmax-Wertes Der Kvmax-Wert einer Stellklappe stellt den grt-mglichen Kv-Wert dar und wird dem maximalenStellwinkel azugeordnet. 4.1.3 Definition of Kvmax-value The Kvmax-value of a butterfly valve is the maxi-mum possible Kv-value and is associated w

37、ith the maximum opening angle, a. 4.1.4 Definition des Kvr-Wertes Der kleinste fr Regelzwecke sinnvoll anwendbare Kv-Wert wird mit Kvrbezeichnet. 4.1.4 Definition of Kvr-value The smallest Kv-value to be reasonably used for control tasks is designated as Kvr-value. 4.1.5 Leckagewerte Der Durchfluss

38、eines Mediums (kompressibel oder inkompressibel), der durch eine Stellklappe in der ZU“-Stellung unter festgelegten Prfbe-dingungen durchfliet. Die Spezifikation fr die Sitzleckage ist in VDI/VDE 2173 enthalten (wei-tere Informationen in IEC 60534-4). Optional knnen auch Leckagewerte und Leckageprfu

39、ngen nach EN 12266 vereinbart werden. Diese findet vorzugsweise bei Absperr-armaturen Anwendung. Bei Stellklappen mit durchschlagender Drossel-scheibe ist auf Grund der hohen Leckrate vielfach eine Messung nicht mglich. In diesem Fall sindzwischen Besteller und Lieferant geeignete Ver-fahren festzul

40、egen. 4.1.5 Leakage values Is the rate of flow of a fluid (compressible or in-compressible) passing through a butterfly valve in the closed position under specified test conditions. Specifications for seat leakage classifications are contained in VDI/VDE 2173. (Further information is provided in IEC

41、 60534-4.) Optionally, it is permissible to agree upon leakage values and tests in accordance with EN 12266. This standard is preferably used for shutoff de-vices. Measurement on swing-through butterfly valves is often rendered impossible due to the high leakagerates. In this case, appropriate proce

42、dures shall be agreed between purchaser and supplier. 4.2 Messeinrichtung Die Messeinrichtung, die Beschreibung der Ventil-kennwerte und die Berechnung des Kv-Wertes istder VDI/VDE 2173 zu entnehmen. 4.2 Measuring equipment Refer to VDI/VDI 2173 for the measuring equip-ment, the description of the v

43、alve characteristic values and the calculation of the Kv-value. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI/VDE 2176 5 5 Kennlinienform 5.1 Definition der Kennlinie Unter der Klappenkennlinie versteht ma

44、n die Ab-hngigkeit des Kv-Wertes vom Stellwinkel . Da-mit eine einheitliche Darstellung erreicht wird,sind die Kv-Werte in Prozent von Kvmaxund derStellwinkel in Prozent des maximalen Stellwinkels aanzugeben. 5 Shape of characteristic 5.1 Definition of characteristic The butterfly valve characterist

45、ic relates the Kv-value to the opening angle, . For the sake of har-monised representation, the Kv-values shall be indicated in terms of percentage of Kvmaxand the opening angle in terms of percentage of the maxi-mum opening angle, a. 5.2 Grundformen von Kennlinien Die in der Richtlinie VDI/VDE 2173

46、 vorgestellte gleichprozentige oder lineare Kennlinie ist auf-grund der Konstruktion der Drosselscheibe nichtrealisierbar. Die Kv-Werte sind in Schritten von 10 in Tabel-lenform aufzufhren. Zustzlich ist der Kvr-Wertanzugeben. Bild 1 zeigt den typischen Kennlinienverlaufeiner Stellklappe. Bei der Ve

47、rwendung von Stellungsreglern kannber zustzliche Hilfsmittel wie Kurvenscheibeoder Programmierung eine Kennlinie vorgegeben werden. 5.2 Basic shapes of characteristics Due to the design of the disk, neither the equal percentage characteristic nor the linear characteris-tic described in VDI/VDE 2173

48、can be realised.The Kv-values shall be tabulated in increments of 10. The Kvr-value shall be stated additionally. Figure 1 shows the typical characteristic curve of a butterfly valve. Where positioners are used, a characteristic can be specified by means of additional devices such as a cam disk, or

49、by means of programming. 022000 102030405060708090Stellwinkel / Opening angle in KvBild 1. Typischer Kennlinienverlauf einer Stellklappe 1 zentrische Klappe (mit angedeuteten Werten fr Kv100, Kvsund Kvr) 2 doppelexzentrische Klappe Figure 2. Typical characteristic curve of a butterfly valve 1 centric butterfly valve (with characteristic Kv100, Kvsund Kvr) 2 double eccen