【前言】

工程算法虽然方便，但使用了大量经验参数。这些经验值必须遵循相关标准，才真正有效，却经常被人忽视。

【气动元件流量的经验算法】

在气动自动化技术中，气动元件的流量，标志着元件的流通能力，是决定气动系统压力损失和动作快慢的重要参数。然而关于气动元件流量的测量与计算，国内很多用户采取的换算方法比较简单粗暴，例如最常见的：标准额定流量 Q(l/min) 与流量系数 Cv 值的理论换算公式为 Q=984*Cv。看上去算的很轻松，然而很多用户忽略了该公式成立的前提条件，必须严格遵循 ISO 8778 (Pin=6bar, ΔP=1bar...)，由此导致很多实际使用中感觉产品使用流量与样本参数看上去不一致的表面现象，由此引发一些不必要的技术纠纷事件。所以，下面我们再来好好审视一番这些气动压力流量参数系数的确切定义（保留部分英文原始描述），及其换算与计算测量的方法。

【PRESSURES：关于气动元件压力的定义】

1. 最大允许压力 Maximum allowable pressure (MAP) : The maximum allowable pressure (MAP) in pipework is the maximum effective pressure (in bar or in Pa), which can be applied to the pipework in a given system (1 bar = 102 kPa)；2. 供气口（上游）压力 Inlet (or upstream) pressure : fluid pressure at the entrance to the pneumatic component；3. 工作口（下游）压力 Outlet (or downstream) pressure : fluid pressure at the exit from the pneumatic component；4. 压力差（上下游） Differential pressure Δ P : difference in pressure between the inlet (upstream) pressure and the outlet (downstream) pressure.

【FLOW COEFFICIENTS：关于气动元件流量系数的定义】

世界各地计算流体流量的标准五花八门，而压缩空气属于众多流体种类中的一员，因此这里我们主要关注在实际气动技术应用中，经常遇见的三种流量系数与参数：1. Kv 值，欧洲水测量法（5~30°C） 100% 开度，升/分钟，ΔP=1bar Kv (following standard NF E 29312) : The French KV value is an experimental coefficient based on laboratory conditions and expresses the volumetric flow across a valve. The KV coefficient is defined as the flow of water through a fully open valve in litres per minute with a pressure differential ΔP of 1 bar； 2. Cv 值，美国水测量法（60ºF=15.5℃），加仑/分钟，ΔP=1psi  Cv : The imperial equivalent of the KV coefficient is the Cv coefficient defined as the flow of water through a valve in US gallon per minute at a differential pressure ΔP of 1 psi across the valve；3. Q 值，气流，升/分钟，ΔP=1bar 标准额定流量 Q，即在标准条件下的额定流量，其单位是 l/min。通常对方向控制阀来说，测试时调定的输入压力 P1=0.6MPa (6 bar)，输出压力 P2=0.5MPa (5 bar)，即压降 P=0.1MPa (1 bar) 时，通过被测元件的流量 (ANR，遵循 ISO 8778 ) 即为标准额定流量。

【CONVERSION TABLE：关于 Kv 值与 Cv 值的换算】

常见的换算公式有 Cv=1.167Kv，然而很多人忽视了其前提条件，必须流量单位：m3 / h，气压单位：bar。

如果流量单位与流量单位是其他形式，例如又是欧标又是美标，那又如何换算呢？需要将不同单位前提列出来。

1. 如果流量单位：l / min，气压单位：bar，则 Kv = 14.3 * Cv；（更常用于FA工厂自动化）

2. 如果流量单位：m3 / h，气压单位：bar，则 Kv = 0.86 * Cv；（更常用于PA过程自动化）

3. 如果流量单位：gallon GB (Imp. gallon) / min，气压单位：psi，则 Kv = (？) * Cv；（待确认，不常用）

4. 如果流量单位：gallon US / min，气压单位：psi，则 Kv = (？) * Cv。（待确认，不常用）

【CALCULATION OF AIR FLOW：关于压缩空气实际流量 Q(l/min) 的测量与计算】

1. 测试流量：必须严格遵循标准测试环境变量与单位，流量单位选择 l/min，温度单位选择 °C，尽可能遵循 ISO 8778 的测试环境，进气压力尽可能接近 6bar，出气压力尽可能接近 5bar。Defining flow at 6 bar : The corresponding leaflets give for each product its mean flow in litres per minute at 6 bar at a standard reference atmosphere (ANR) conforming to ISO 8778 (with Δ P = 1 bar)。

2. 系数换算：大多数日系美系的气动产品，样本上提供 Cv 值。在流量单位选择 l/min、气压单位选择 bar 的前提下，先将 Cv 值换算成 Kv 值：Kv = 14.3 Cv，从而变成欧洲系数。

3. 实际流量的计算：现场应用中气动元件真实的流量性能，受到多方面的影响，所谓 Cv 值虽然是固定的，但却是在严格的实验室条件下获得。我们需要一组公式，能计算出在不同 P 气压等级的应用中，气动元件能够实现的实际流量，具体如下所示。

3.1. 变量定义：Q = Flow in l/min；ΔP = Differential pressure, in bar；Pin = Absolute inlet pressure, in bar；Pout = Absolute outlet pressure, in bar；Ta = Absolute temperature, in Celsius degrees；d = Density compared with air。

3.2. 如果测得 Δ P < P inlet /2，

       则 Q = 28.16 * Kv * √(ΔP*Pin)

       如果还要考虑补偿温度与密度的影响，

       则 Q = 475 * Kv * √((ΔP*Pin)/(Ta*d))

3.3. 如果测得 Δ P ≥ P inlet /2，

       则 Q (Maximum Allowable Flow) = 14 * Kv * Pout

       如果还要考虑补偿温度与密度的影响，

       则 Q (Maximum Allowable Flow) = 238.33 * Kv * Pout * (1/√(Ta*d))

【END】

Edit by 章文俊，2017-07-05