国家标准 GB/T30832一2014 阀门流量系数和流阻系数试验方法 Valves一Testmethodoflowcoeffieentandfowresistancecoefricient 2014-06-24发布 2015-03-01实施国家质量监督检验检疫总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/T30832一2014 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由机械工业联合会提出本标准由全国阀门标准化技术委员会(SAC/Tc188)归口本标准起草单位:合肥通用机械研究院、合肥通用机电产品检测院有限公司、武汉锅炉集团阀门有限责任公司、宁波埃美柯铜阀门有限公司、浙江省泵阀产品质量检验中心、四川飞球(集团)有限责任公司、.浙江万得凯铜业有限公司本标准主要起草人:王晓钧、李妍、吕召政、郑雪珍、林美,朱永平、查昭
GB/T30832一2014 阀门流量系数和流阻系数试验方法范围本标准规定了阀门流量系数和流阻系数试验的术语和定义、试验装置和测量仪表、试验要求、试验程序,计算和试验报告本标准适用于 a以水为介质的阀门、管道过滤器等产品的流量-压力损失、流量系数和流阻系数的试验; b被试验产品的流阻系数值大于0.1的其他类似阀门和管件的流量-压力损失,流量系数,流阻系数的试验可参照本标准的方法进行试验规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB3101有关量、单位和符号的一般原则 GB/T17395无缝钢管尺寸,外形,重量及允许偏差术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 流量 flow Q 单位时间内流经阀门水的体积量,单位为m/h 3.2 差压 pressuredrop Ap" 水流经阀门时的压力降(压力损失),单位为kPa 3.3 流量系数flowcoefficient K、 C一40C温度范围的水流经阀门,两端差压为100kPa时,以m'/h计的流量数值,即K、值 5 3.4 流量系数flowcoericient 5 C一38C温度范围的水流经阀门,两端差压为1psi时,以美国gal/min计的流量数值,即c、值 3.5 流阻系数flowresistaneecerfieient 阀门压力损失的一个无量纲系数
GB/T30832一2014 3.6 雷诺数reymolds number Re 流体流态的物理变量中的黏性力和惯性力的比率试验装置和测量仪表试验装置 4.1.1试验阀门为直通式或Z形连接(进出口不在同一轴线上)的典型试验系统布置如图1所示;试验阀门为角式连接的典型试验系统布置如图2所示 0 压力水源说明: 上游阀门试验阀门管段差压(-p)测量仪表上游取压孔温度计; 流量测量仪表; 试验阀门直管段取压孔下游取压孔 10 1m -直管段差压声,)测量仪表下游调节阀门压力测量仪表直通式或乙形连接试验阀门的典型试验系统布置图
GB/T30832一2014 压力水源说明: 上游阀门; 试验阀门管段差压(Ap)测量仪表 8 温度计; 上游取压孔; 9 流量测量仪表; 试验阀门直管段取压孔 10 下游取压孔 1m 下游调节阀门 -直管段差压声,)测量仪表 -压力测量仪表图2角式连接试验阀门的典型试验系统布置图 4.1.2当试验阀门有多个进出端口的,应按4.1.1的要求,在需要测试的两端或多端布置试验系统 4.1.3除非因试验阀门连接形式的原因,试验阀门连接管道无法水平安装的,其他所有的试验阀门连接管道都应采取试验阀门和连接管道均水平布置方式布置进行试验 4.1.4应保证试验过程中,管道内全部充满水,不会有空气进人管道内. 4.1.5试验时,应保证下游调节阀门前管道内的水压力应不小于35kPa 4.1.6下游调节阀门应采用不会造成管道内水流量波动的阀门(阀芯节流件不会是在水流中有晃动) 4.1.7安装后,连接管道与流量测量仪表、试验阀门各处应当同轴,各连接处应无泄漏连接处的密封垫片的内孔应不小于管道内径,应无影响管道流通的凸台,棱边等现象存在 4.2连接管道 4.2.1流量仪表连接管道、试验阀门前后的所有管道应是圆形直管,不得有凸台、凹坑等现象,管道的尺寸及偏差应符合GB/T17395的规定管道内表面应清洁,无氧化皮和其他可能引起流体扰动的障安装流量测量仪表和试验阀门的管道的连接端部都应是平直的碍物 4.2.2如图1或图2所示.L一L 是指与试验阀门同一公称尺寸的直管段长度 L是用来测量试验阀门连接管道本身的流量-差压的测量管段;L 和L，是试验阀门上下游连接管道取压点管段,L，是试验阀门下游取压点后的直管段;L 是指管道取压点前直管段长度 4.2.3试验阀门连接管道及取压点的长度要求为:L 应是大于或等于管道公称尺寸的5倍,L》应是大于或等于管道公称尺寸的10倍,L应大于连接管道公称尺寸的5倍试验系统中设置L，直管段的， L，应是L 和L 的长度之和,L 的长度应是大于管道公称尺寸的15倍;若试验系统未设置L直管段的,L 的长度应是大于管道公称尺寸的18倍 L 管段若采用了整流导叶,则长度可缩短到管道公称尺寸的8倍 4.2.4流量测量仪表连接管道的长度应满足流量测量仪表对连接管道长度的要求,该连接管道和法兰
GB/T30832一2014 的内径应不小于流量计的内径,以接近流量计的内径为宜 4.2.5除螺纹端连接的阀门外,连接试验阀门的管道的内径应不小于试验阀门的连接端的内径 4.2.6螺纹端阀门的连接管的端面应设法抵触到阀门螺纹底部的台阶 4.3取压孔和接管 4.3.1测量管道上的每个取压截面应有1个、2个对称或4个对称布置的取压孔;公称尺寸大于DN300 的测量管道及要求测量精度高于1%的所有管道,都应在测量管道的每个取压截面有4个对称布置的取压孔,然后将各个取压孔汇集合成一个总取压孔测量管道取压孔的内径按表1的规定表1测量管道取压孔内径取压孔内径范围公称尺寸DN mmm 20 1.5一2 23 20一50 >50 35 4.3.2取压孔应与测量管道垂直,偏角最大不得超过5" 取压孔在测量管道内外表面的边应是锐角且不应有毛刺、钻削飞边存在汇集合成的总取压孔与差压测量仪表间连接管道的内径应至少为测量管道上各个取压孔直径的2倍,汇集合成的总取压孔接管口应水平方向设置 4.4测量仪表 4.4.1对于公称尺寸不大于DN500的阀门的试验系统,流量测量仪表可采用可测量水介质的电磁、涡轮或文丘里等流量测量仪表,精度等级应不低于1.0级 4.4.2对于公称尺寸不大于DN500的阀门的试验系统,差压测量仪表可采用可测量水介质的差压计或水银U形管,差压计精度等级应不低于1.0级,水银U形管的分辨率应不低于1mm. 4.4.3压力测量仪表可采用压力表或压力传感器,精度等级应不低于1.0级 444温度测量仪表可采用温度传感器或水银温度计测量水的温度,温度的分辨值不低于士1 4.4.5所有仪表应按国家有关校准或检定规程进行校准或检定试验要求 5.1试验条件 5.1.1试验介质为5C一40C的清水,测试期间,测量管道内水温度变化应保持在土3C以内 5.1.2试验时,流阻系数测试时应保证管道内流动处于紊流状态,雷诺数Re应大于40000 流体的流动特征见附录A 5.2测量值的允许波动 5.2.1测试时,试验阀门的开度位置固定,调整下游阀门使流量达到要求测试的流量值(允许有偏差). 保持该流量10点时间后观察流量测量仪表的显示值,在确定显示的流量值中,最大值和最小值之差相对于平均值的偏差应不超过1.2%后,才可以进行试验阀门流量-差压的测试记录对每个流量,都应每间隔不少于5s时间,同时记录流量和差压数值,不少于5次 5.2.2对公称尺寸大于DN500的试验系统,因可能受试验系统流量稳定状况的限制,按5.2.1的方法
GB/T30832一2014 先对流量稳定性观察,其最大值和最小值之差相对于平均值的百分比应不超过表2的规定后,才可进行试验的流量和差压的数据记录计算时,应取流量和差压所有读数的算术平均值作为本试验的实际值表2最大与最小测量值相对于平均值的允许偏差最大与最小测量值相对于平均值的允许偏差读数次数不大于 3.5% 4.5% 5.8% 13 5.9% 31 6.0% 5.2.3测量存在一定程度的不确定性,在测量程序,测量仪器符合本标准时,试验结果的误差可按附录 B进行分析 5.3测量管道的流量与差压在测试时,应当测试试验阀门前后取压点段管道本身的流量与差压,测试条件和试验程序与测试被试验阀门相同尤其对被试验阀门流阻系数值较低的,不可忽略管道本身的流量与差压试验程序 6.1将被试验阀门安装在图1或图2所示的试验装置中,试验阀门处于开启状态,启动试验系统水泵，使管道内排净空气,全部充满水 6.2试验阀门处于某个开度位置,在流量状态符合5.2的规定时,才可以进行测试记录当有与试验阀门前后测试管道等长度及同规格尺寸的试验管的差压可进行测试时,应同时测试记 6.3 录该段的差压;没有测试管道等长度及同规格尺寸段的差压可同时测试时,应在试验阀门测试完成后，取下试验阀门,将测试管道连接在一起,按被试验阀门的试验程序和流量点进行测试管道的差压测量 6.4对无特殊说明的产品,流阻系数和流量系数的测试应在产品处于全开位置状态,应尽试验装置的最大流量能力测试,测试记录应不少于5种流量(除非有特别要求),各流量值的变化量应不少于10% 最大流量应是试验阀门制造商规定的操作范围的上限,该流量时不能产生汽化 6.5除因阀芯位置会随流量变化而变化的阀门外,其他阀门在任一开度位置，给定最小流量、最大流量及介于最小流量和最大流量之间的均分流量状态.其流量系数的最大值和最小值之间的偏差应不超过2% 6.6根据阀门的类型不同,可以选择不同的方法进行试验,对无特殊说明的产品.测试数据可以是;设定管道内的流量读取测量点的差压,或设定测量点的差压读取管道内的流量计算 7.1雷诺数 7.1.1测试时的雷诺数Re按式(1)计算 UXd Re=
GB/T30832一2014 式中: 一试脸管道内的水平均流速,单位为米每秒(m/) 试验管道的内径,单位为米(m); 水的运动黏度,单位为平方米每秒(m/s 7.1.2试验测量管道内水的平均流速按式(2)计算 4×Q U= T× 式中: 7 -试验管道内的水平均流速,单位为米每秒(m/s); -测得的水流量,单位为立方米每秒(m'/s): -试验管道的内径,单位为米(m) 7.2被试验阀门的净差压被试验阀门的净差压应是由测得的阀门前后取压点的差压阀门及试验管道总差压)减去测试管道本身(不含阀门)的差压,按式(3)计算当被试验阀门与附属连接管段或接头一起供货时,连接管段或接头应包括在阀门内一起试验 3 A、=Ap1一A 式中: -被试验阀门的净差压,单位为千帕kPa); A 被试验阀门前后取压点差压阀门及试验管道总差压),单位为千帕kPa); A -被试验阀门试验管道的差压(不含阀门),单位为千帕kPa) Ap 7.3流量系数的计算 7.3.1流量系数K、按式(4)计算 K=10×Q X 式中测得的水流量,单位为立方米每小时m/h). Q 阀门的净差压,单位为千帕kPa) 、 -水的常度,单位为千克每立方米(k以/mr) 5C时的水密度,单位为千克每立方米(kg/mr). po 注:水在常温时p/p的比值取1 7.3.2流量系数C、按式(5)计算 C、=1.156×K、 (5 7.4流阻系数流阻系数"按式(G)计算 2000× 6 ×U" 式中: -被试验阀门的净差压,单位为千帕kPa); -、试验管道内水的平均流速,单位为米每秒(m/s); 水的密度,单位为千克每立方米(kg/m').
GB/T30832一2014 试验报告 8.1被试验阀门的信息试验报告中应包括如下的信息: 阀门制造商名称; 阀门结构类型如截止阀); 阀门的公称尺寸(DN); 阀门型号阀门编号 8.2 试验数据试验报告中计量单位应按GB3101的规定,包括以下试验数据: 试验时,关闭件的位置; 试验时刻的流量和各测量点的差压，试验管道的内径试验管道内介质的温度; -螺纹啮合长度(螺纹连接端的阀门).; 试验日期 8.3试验结果应按客户的要求,报告流量系数,流阻系数,流量系数-开度图表或流量-差压的试验结果
GB/T30832一2014 附录A 资料性附录阀门内流体的流动特征 A.1流动状态 A.1.1层流和紊流是流动流体的两个主要形态层流中,液体质点非常整齐地,互不干扰地、彼此平行地向前推动;紊流是一种高自由状态,任一点的速度方向和速度大小均是不断变化着的但在特定方向上,存在着平均流速,各方向上的瞬时流速分量叠加成此平均流速紊流中会出现非常强烈的介质互相干扰情况 A.1.2层流和紊流这两种形态之间没有明显的分界线,介于它们之间的流动为第三种流态过渡状态 A.2流量与差压的关系 A.2.1当一定量的流体通过阀门时,可以建立流量Q与产生的差压p之间的关系,图A.1给出了流量相对差压平方根的典型曲线层流紊流出现气穴现象完全气穴正常流出现闪蒸现象p

GB/T30832一2014 A.3.2层流状态下,通过管子和阀门的能量损失与速度是线性相关的紊流状态下通过管子和阀门的能量损失与速度的平方成比例在过渡状态下,通过管子和阀门的能量损失是变化的相同流量下,不同流态的流体通过管子或穿过障碍物时的差压是不同的为了补偿流阻变化的影响,可为阀门确定修正系数 A.3.3根据紊流状态下的流量系数,按式A.1)计算不同流态时的流量系数 K=FRK A.1) 式中: 阀门在某一紊流状态时的流量系数; W 阀门雷诺数的函数,当阀门的雷诺数已知后,可通过图A.2确定系数F F K 阀门的流量系数 1.0 0.1 送 0.01 0.001 0.01 0.1 10 10? 10r 10' 10 雷诺数Re 图A.2系数F与雷诺数之间的函数关系 A.4气穴和闪蒸差压的产生 A.4.1 流体在某种尺寸的管子内流动,当流经截面缩小的管子时,流速提高而压力下降然而,流体到下游与前面同等尺寸的管子时,流速会下降到原来大小,而压力只有部分恢复,因而介质流经此设备时产生了差压 A.4.2气穴现象流体通过阀门会有差压产生,随着管道内流量增加,流速也在增加,而在阀门处的压力则下降在相同上游压力下,若下游流量增加,会使得阀门处有较大的差压,若流体的最小差压至该条件下介质蒸
GB/T30832一2014 气压力或蒸气压力以下时,流体介质开始蒸发如果阀门出口处的混和压力大于介质的蒸气压力,气相会变回液相整个液-气-液相的变化过程就是气穴现象 A.4.3扼流如果在相同上游压力下,继续增加阀门处的差压,液态介质在该处横截面积最小的位置会完全气化,这时流速达到最大,称之为扼流 A.4.4破坏 A.4.4.1蒸气-液体的相变是阀门受损的主要原因相变期间,介质以高速喷射和冲击波的形式对阀门的内表面进行冲击在足够的强度,.近程距离和时间作用下,这种冲击会损坏内件材料,从而使刚门无法维持其功能或结构的完整性闪燕具有较高的侵蚀特性出现完全气穴现象时,在相同的上游压力条件下,如果增加差压 A.4.4.2 阀门下游的压力将永远不会恢复至介质的燕气压以上,这种介质仍以气相存在,被称为闪然 10o
GB/T30832一2014 B 附录资料性附录试验结果的误差分析 B.1误差 B.1.1测量误差一部分取决于仪器或测量方法的残留误差通过校准、仔细测量尺寸和正确安装等消除掉所有已知误差后,用同一仪器和相同的测量方法,还是存在着永远也不会消失、不会通过重复测量减少的误差基于对使用仪器,测量方法的认知来评定的这项误差被称为系统误差 B.1.2误差的另一来源是以测量的分散度直接体现的,产生的原因可能是测量系统的特性或被测变量的变化,或两者都有这种测量误差的评定称为随机误差此项误差需要进行测量和分析,最终用被测变量的波动和稳定度的统计分析法进行测定 B.1.3确定系统误差和随机误差时,可用系统误差和随机误差的平方和的平方根计算总体测量误差 B.2减少误差的措施 B.2.1提高系统的稳定度或稳态条件,同一变量的一个读数与下几组读数之间的偏差或变化非常小时,即是稳定度或稳态条件 B.2.2使用制造精确度更高的仪器或规范的试验方法以减少系统误差 B.2.3在用同一测量仪器和相同的试验方法进行测试时,可增加相同条件下对同一变量的测量次数以减少由随机误差产生的测量不确定性 B.3允许的测量波动 B.3.1测量系统输出信号的直接目视观察测试条件是测量系统在获取被测物理变量前不受阻尼作用读数期间,如图B.！所示,测量设备输出的信号值会波动,操作者设法目视观察信号达到的最大和最小值，一般认定读数为;R=(最大值十最小值)/2 信号波动的幅度最大仪器雉出的信号个最小目视现来读数时间时间波动的幅度图B.1波动的幅度 11
GB/T30832一2014 B.3.2系统输出信号的自动记录测量如果使用数据自动记录器,在一定时间内可测出n个值,如图B.2所示,测量次数n,时间段和两次测量之间的时间间隔取决于数据记录器的特性和设置信号波动的幅度最大数据记录器输出的值最小 -组的测量时间时间波动的幅度图B.2波动的幅度这时,读数为"个测量值的算术平均值.R =(MMM./n 从n个测量值中找出最大值和最小值最大值=最大(M,M.,,M, 最小值一最小(M,M.,,M. 将百分比(最大值一R)/R和(R一最小值)/R与5.2进行比较,应不超过5.2的要求 B.3.3测量系统输出信号的自动合成如果所使用的测量系统中包含一个准确度满足规定要求的自动集成设备,这对计算在远远长于相应系统响应时间的集成期内的平均值是有必要的通常,读数的波动要比5.2中规定的允许波动低得多 B.4物理变量测量值的稳定性 B.4.1应根据B.3.1或B.3.2确定平均值图B.3列举Ri,R 和R三组信号读数情况 12
GB/T30832一2014 信号 R 时间数据记录沿输出的伯号该数图B.3数据记录器输出的信号读数 B.4.2应用下列程序检验信号是否稳定: 计算平均值A1 A，=(R十R十R)/3 找出最大和最小读数(本例中,最大值该数R,,最小读数为R b 如果(R,一Ai/A，和(A,一R/A小于1.8,则本标准认为信号是稳定的如果(R 一A/A，或(A,一R/A稍大于1.8,则需再取两组读数计算平均值Aa A=(R十R十R十R;十R.)/5 找出最大和最小读数如果(最大值一A,/A或(A 一最小值/A 小于3.5,则本标准认为信号是稳定性如果(最大值一A2/A 或(A 一最小值/A 稍大于3.5,则需再取两组读数重复此程序直接接近于52的规定值但如果取到20组读数,并且允许的最大和最小读数的差值相对于平均值超过6,就应该停下来,因为信号是不稳定的 B.5紊流下确定测量被测变量在3个不同流量下的平均值示例;某型式的公称尺寸DN50闸阀的测试数据见表B.1 表B.1被测变量的平均值测量流量上游压力阀门测量段差压测量管差压阀门净差压流速雷诺数流量系数流阻系数 K 次数 m/h MPa kPa kPa kPa Re m/s 41.44 0.515 25.4 4.2 21.2 5.862.93E十05 90,0 1.235 36.36 0.556 19.4 16.2 90.3 1.222 5258E十05 3.2 28.99 0.557 12.2 2. 4.1o2.05E十05 91.2 1.202 10. 表B.1中,雷诺数的最小值为本标准要求的允许值40000的5倍,完全达到奈流状态,流量-差压符合测量要求 K,算术平均值为 13
GB/T30832一2014 90.0十90.3十91.2)/3=90.5 最大K、和最小K、之差与K、算术平均值的比率,以%表示 91.2一90.0 ×100%=1.33% 90.5 由于此差异小于4%,因此我们认为紊流,无气穴条件下的K、值为90.5 14

阀门流量系数和流阻系数试验方法GB/T30832-2014

阀门作为一种关键的管道附件，在工业生产、建筑设计以及公共设施等领域广泛应用。在实际使用中，为了确保阀门的安全可靠性，需要对其进行科学的试验评估。其中，阀门的流量系数和流阻系数是两个非常重要的指标。

一、阀门流量系数

阀门的流量系数是指单位时间内通过阀门的流体质量与该流体在单位压力下通过标准节流装置的流量之比。流量系数可以用来描述阀门对于流体流动的影响程度，一般情况下取值范围在0.1~0.9之间。

GB/T30832-2014标准规定了三种不同的试验方法：单独阀门法、串联法和并联法。其中，单独阀门法适用于各种阀门的测试，而串联法和并联法则主要用于控制阀和节流装置的测试。在试验中，需要注意选择适当的测试方法，并根据具体情况选择不同的实验方案。

二、阀门流阻系数

阀门流阻系数是指阀门内部流体通过的总能量损失与单位时间内通过该阀门的流体质量之比。它可以用来描述阀门对于流体流动所造成的阻碍程度，在实际使用中也非常重要。

GB/T30832-2014标准规定了两种不同的试验方法：静态法和动态法。其中，静态法适用于一些密封性较好、流量系数较小、工作压力较低的阀门；而动态法则适用于一些密封性较差、流量系数较大、工作压力较高的阀门。在试验过程中，需要注意采用正确的试验方法，并按照标准要求进行操作。

三、总结

阀门的流量系数和流阻系数试验方法是保证阀门正常运行和安全可靠性的重要手段。在实际应用中，需要严格遵守相关标准规范，选择合适的试验方法和实验方案，并注意操作过程中的细节问题。只有这样，才能够确保阀门在各种工作条件下都能够正常运行。