概述
閥門是核電廠管道系統的重要部件，主要控制或調節介質的壓力、溫度、流向和流量，對壓力容器設備起到安全保護作用，是核電廠可靠運行的保證。閥門通常採用流量係數和流阻係數表示其通流性能，而在工藝系統設計中，往往將閥門等效為一個管道阻力部件，利用管道的當量長度L/D表示閥門的流動阻力特性。因此，在閥門採購中，為了核算閥門的流阻係數值是否滿足工藝系統設計的要求，需要在流量係數、流阻係數和當量長度間進行換算。為了避免對定義式和換算公式理解的偏差，探討流量係數、流阻係數和當量長度間的換算，合理使用換算過程中量的單位等問題是必要的。
流量係數、流阻係數和當量長度間的換算
流量係數定義及換算
閥門的流量係數(CV或KV)值是衡量閥門流通能力的指標。流量係數越大，說明壓力損失越小，閥門的流通能力也就越好。閥門的流量係數CV值及KV值的換算關係為
CV=1.156KV (1)
流阻係數定義和計算
流體通過閥門時，其流體阻力損失用閥門前後的流體壓力降Δp表示。流阻係數的計算式源自於液體內部深度H的壓強計算式與H處位能轉化為動能計算式的整合。對於紊流流態的液體，閥門流阻係數的計算為
ΔP = ζ ρu/2 (2)
式中Δp———閥門的壓力損失，Pa
ζ———閥門的流阻係數
ζ = λL/D
λ———沿程阻力係數
L———計算沿程損失的管段長度，m
D———管道的水力直徑，m
ρ———流體密度，kg/m
u———流體在管道內的平均流速，m/s
用管道當量長度表示閥門的流阻係數
閥門的流阻係數取決於閥門產品的尺寸、結構和內腔形狀等。閥門體腔內的每一個元件，如流體轉彎、擴大、縮小、再轉彎等，均可以看作為一個產生阻力的元件系統。所以閥門內的壓力損失約等於閥門各個元件壓力損失的總和，即閥門阻力係數等於閥門各個元件阻力係數的總和。閥門沿程阻力係數可以近似為管路系統的沿程阻力係數，由於閥門的等效長度可以疊加到管子的等效長度上，所以將閥門用等效長度的方法可以簡化管路系統的計算。在管道的流阻計算中，管道的阻力係數是沿程阻力係數與管道等效長度L/D的乘積，因此閥門對流體的
阻力用管道等效長度的表達式為ζ = λL/D。
在閥門採購中的套用
套用過程
在API規範6D《管線閥門》第22版規定，製造廠( 商) 應為買方提供流量係數值，顯然流量係數對管道和閥門設計是一個非常重要的參數。國外工業已開發國家的閥門生產廠家大多將不同壓力等級、不同類型和不同公稱通徑閥門的流量係數CV值列入產品樣本中，供設計部門和使用單位選用。在我國，用戶要求製造方在圖紙中說明閥門的流量係數值。在閥門採購過程中，採購方必須核算廠家提供的流量係數值，確保所供閥門滿足工藝系統設計的要求。
閥門的流量係數是閥門的固有特性，取決於閥門的結構，不同類型和不同尺寸的閥門都要分別進行試驗，才能確定該種閥門的流量係數值。但是工程實際中，不可能每個閥門都進行流量試驗，也沒有必要每個閥門都進行流量試驗。隨著有限元數值模擬的發展，利用計算機模擬閥門的流量係數的方法越來越成熟，得到了行業內的認可。
問題分析
某核電廠在系統調試過程中，出現了閥門流量過低、流阻過大的問題。經確認，閥門的流阻超出了工藝系統設計的要求。通過對產品設計檔案重新核算，找出主要原因。在出現流阻過大問題後，應通過重新修改設計、製造試驗樣機、計算機模擬和流阻試驗等方式改進設計，以滿足流阻的設計要求。
①由於沒有注意公式套用的條件和背景，直接套用式(1) 和式(2) 計算流量係數和流阻係數，不分公式中的密度和相對密度，使得計算結果出現較大偏差。
②在計算流動阻力的當量長度L/D時，沒有通過管道公稱通徑對應的管號計算管道內徑，誤用管道內徑造成計算結果偏差。
③沒有採用管道公稱通徑對應的管號確定管道摩擦阻力係數，使得計算結果差異比較大。
結語
(1) 在閥門採購中，必須核算閥門的流阻係數或者當量長度以滿足工藝系統設計的要求。閥門廠家對流量係數、流阻係數和當量長度理解偏差，會影響採購進度和工程成本。
(2) 採用有限元分析軟體模擬閥門的通流性能是可行的。在閥門採購中需要注意，有限元分析方法應通過樣機試驗驗證。閥門的阻力係數試驗方法依據BS EN1267－1999 或者JB/T 5296－1991等標準。
(3) 採用換算公式計算流量係數、流阻係數或者當量長度值，必須注意公式中各參數的單位。對參數的單位理解錯誤，直接套用公式會引起較大的誤差。
(4) 閥門採用當量長度L/D表達流阻係數時，應註明管號，通過管道公稱通徑對應的管號計算管道內徑d值，摩擦阻力係數為管道在完全紊流下的數值。
(5) 在閥門技術規範書中應給出管道摩擦阻力係數。避免對於L/D理解的偏差，保證實際供貨的閥門流阻滿足工藝系統設計要求。
