气动控制阀的耗气量怎么计算？

石油化工装置中为了本质安全的考虑首先气动控制阀(调节阀、开关阀)，气缸的选择也有很多讲究，比如调节阀(气动薄膜执行机构-直行程)、切断阀(活塞式，拨叉式，齿轮齿条式-角行程)

①SH/T3020-2013 石油化工仪表供气设计规范

②HG/T20510-2014 仪表供气设计规范

仪表总耗气量大小，决定气源装置设计容量。仪表总耗气量计算， 宜采用汇总方式计算，也可以采用下列简便的方法估算仪表超气总量:

1.每台控制阀耗气量为0.7Nm3/h~1.5Nm3/h；

2.控制室气功仪表每台耗气量为0.5Nm3/h~1.0Nm3/h；

3.现场气动仪表每台耗气量为1.0Nm3/h；

4.切断阀的耗气量要根据气缸容积和每小时大约动作次数估算；

5.正压通风防爆柜耗气量根据制造商提供的数据估算。

①调节阀(气动薄膜式，气动活塞式)

②开关阀(拨叉气缸式，齿轮齿条式)

③作用形式(单作用，双作用)

④安全系数(弹簧的推力正常是按实际的1.2~1.5倍考虑)

简单的供气系统示意图

根据某石油化工项目的装置特点和控制阀的数量，口径、控制阀类型，气缸型式等综合计算耗气量和缓冲罐的大小，大体的估算一下仪表风系统供气装置的耗气量(通过简单的填数，即可得到总的耗气量)。

用气量计算方法汇总

耗气量：气动仪表、元件或控制设备为完成给定动作在规定时间内所消耗的标准状态空气量，以每小时标准立方米( Nm3/h)表示， Nm3/h指的是标准状态101.325 kPa，0 ℃，实际应用中可以根据PV/T=C(常数)转换成工作状态 m3/h。

静态耗气量：气动仪表、元件或控制设备在稳定工作时所消耗的空气流量，在有的文献中称为稳态空气量。

动态耗气量：气动元件或控制设备在完成某一动作的过程中所消耗的空气流量。

执行机构的总耗气量可分为累加法和估算法。从理论上来说，工程项目执行机构的耗气量应该是各种执行机构耗气量的汇总，此种方法虽然比较准确，但是较为繁琐，只有在项目施工图阶段，资料收集较为齐全的情况下可采用此种方法。对于调节型气动门的耗气量指的是阀门定位器的耗气量，通过查阅行业内应用较多的一些定位器的样本，基本耗气量在1 Nm3/h以内。对于开关型气动门的耗气量，厂家样本一般都是执行机构单次动作的耗气量，行业内应用的气动执行机构的设备产品也较多，而执行机构动作的次数是个很复杂的问题，所以统计开关型气动执行机构总的耗气量是一个难点。

在工程具体实施过程中，热控专业往往要提前给工艺专业提气源资料，而此时还不具备收集详细的执行机构耗气资料，所以估算法实际应用的更为广泛，即平均按照每个执行机构的耗气量乘以执行机构数量并考虑同时率来统计

对于调节阀，在稳态状态下，调节阀的耗气主要在电气阀门定位器的放大器加内部喷嘴挡板排气动作上。根据不同厂家的产品样品查阅结果如下表。

各种电/气阀门定位器的耗气量均与结构有关。不是耗气量越来越小，而是一个合适的耗气量。从表1可知，FisherDVC5000耗气量为0.3m3/h，而发展到DVC6000型是耗气量为0.4m3/h。

此外，调节阀还要考虑动态耗气量。当控制阀稳态在某一开度时，仅定位器耗气，其耗气量只需考虑定位器的耗气量。当控制阀动作而开度改变时，阀杆上下运动，膜片上下动作，使薄膜室内空气排出，这部分动态的排出气量决定阀的动作大小及频繁程度，并与薄膜头大小有关，不管使用任何定位器，这部分膜头的耗气量总是一样的。因此控制阀耗气量等于定位器耗气量和执行机构耗气量。特别在开停车时及系统波动大时，阀门动作大且频繁，薄膜要进气或放气，要考虑足够大的阀门用气，不能因定位器耗气量小而将整个控制阀耗气量估得太小。

当然，调节阀完整的耗气量表示方法，也与供气压力、介质流量、阀门输出开度均有关系。

开关阀的耗气比较复杂，主要是通过控制外部气源的通断来控制阀门的开关状态，气源压力的大小决定阀门的开关速度，其耗气量的大小与阀门所配置的气动执行器的大小有关，气动执行机构越大，消耗气量也越多。在选用与确定气缸规格时，在保证气缸输出力、行程的前提下，选用合适的气缸、工作压力及最低的耗气量，达到最低能源消耗的目的。

气动执行器有单作用和双作用，因而实现开关转换时耗气量也有所不同。总的来说，开关阀的耗气主要在电磁阀的励磁状态带动排气动作上。

开关阀的耗气量取决于供气压力、开关行程、气缸体积及动作次数，对于双作用活塞执行机构，具体计算公式：

qVs=（V0+VC）[（p1+101.32）/101.32]n    （1）

对于单作用活塞执行机构，具体计算公式：

qVs=V1[（p1+101.32）/101.32]n       （2）

其中：qVs—开关阀耗气量（标准状况），m3/h；

V0—气缸开向容积，m3；

Vc—气缸关向容积，m3；

p1—供气压力，kPa；

V1—活塞容积，m3；

n—每小时动作次数（活塞往复动作为一次），次数/h。