控制閥的固有流量特性

                        控制閥的固有流量特性

                         上海申弘閥門有限公司

4.3控制閥的固有流量特性
   之前介紹減壓閥入口壓力小于設定值，現在介紹 控制閥的流量特性是指流體流過控制閥的相對流量與相對位移（控制閥的相對開度）之間的關系，數學表達式如下：
   流量特性直線調節閥的相對流量與相對開度呈直線關系，即單位相對行程變化引起的相對流量變化是一個常數①小開度時，流量變化大，而大開度時流量變化小
②小負荷時，調節性能過于靈敏而產生振蕩，大負荷時調節遲緩而不及時
③適應能力較差等百分比單位相對行程的變化引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比①單位行程變化引起流量變化的百分率是相等的
②在全行程范圍內工作都較平穩，尤其在大開度時，放大倍數也大。工作更為靈敏有效
③應用廣泛，適應性強拋物線特性介于直線特性和等百分比特性之間，使用上常以等百分比特性代之①特性介于直線特性與等百分比特性之間
②調節性能較理想但閥瓣加工較困難快開在閥行程較小時，流量就有比較大的增加，很快達大①在小開度時流量已很大，隨著行程的增大，流量很快達到大
②一般用于雙位調節和程序控制

在實際系統中，閥門兩側的壓力降并不是恒定的，使其發生變化的原因主要有兩個方面。一方面，由于泵的特性，當系統流量減小時由泵產生的系統壓力增加。另一方面，當流量減小時，盤管上的阻力也減小，導致較大的泵壓加于閥門。因此調節閥進出口的壓差通常是變化的，在這種情況下，調節閥相對流量與相對開度之間的關系。稱為工作流量特性。具體可分為串聯管道時的工作流量特性和并聯管道時的工作流量特性。



（1）串聯管道時的工作流量特性

調節閥與管道串聯時，因調節閥開度的變化會引起流量的變化，由流體力學理論可知，管道的阻力損失與流量成平方關系。調節閥一旦動作，流量則改變，系統阻力也相應改變，因此調節閥壓降也相應變化。串聯管道時的工作流量特性與壓降分配比有關。閥上壓降越小，調節閥全開流量相應減小，使理想的直線特性畸變為快開特性，理想的等百分比特性畸變為直線特性。在實際使用中，當調節閥選得過大或生產處于非滿負荷狀態時，調節閥則工作在小開度，有時為了使調節閥有一定的開度，而將閥門開度調小以增加管道阻力，使流過調節閥的流量降低，實際上就是使壓降分配比值下降，使流量特性畸變，惡化了調節質量。

（2）控制閥的固有流量特性并聯管道時的工作流量特性

調節閥與管道并聯時，一般由閥支路和旁通管支路組成，調節閥安裝在閥支路管路上。調節閥在并聯管道上，在系統阻力一定時，調節閥全開流量與總管大流量之比隨著并聯管道的旁路閥逐步打開而減少。此時，盡管調節閥本身的流量特性無變化，但系統的可調范圍大大縮小，調節閥在工作過程中所能控制的流量變化范圍也大大減小，甚至起不到調節作用。要使調節閥有較好的調節性能，一般認為旁路流量多不超過總流量的20%。



4調節閥的選擇

4.1流量特性選擇
流量特性的選擇方法有兩種，一種是通過數學計算的分析法，另一種是在實際工程中總結的經驗法。由于分析法既復雜又費時，所以一般工程上都采用經驗法。具體來說，應該從調節質量、工況條件、負荷及特性幾個方面考慮。

（1）根據自動調節系統的調節質量

根據自動控制原理中的特性補償原理，為了使系統保持良好的調節質量，希望開環總放大系數與各環節放大系數之積保持常數。這樣，適當選擇閥的特性，以閥的放大系數變化來補償對象放大系數的變化，從而使系統的總放大系數保持不變。

（2）根據管道系統壓降變化情況

調節閥的壓降比S定義為該調節閥可控制的大流量所對應閥門進出口差壓ΔP1m和系統差壓ΔP之比：

調節閥流量特性與壓降比S有密切的關系（表2）。管道系統壓降比S1~0.60.6~0.30.3~0直線等百分比直線等百分比調節不適宜直線等百分比等百分比等百分比

（3）根據負荷變化

直線閥在小開度時流量變化大，調節過于靈敏，易振蕩。在大開度時，調節作用又顯得微弱，造成調節不及時，不靈敏。因此在壓降比S較小，負荷變化大的場合不宜采用直線閥。等百分比閥在接近關閉時工作緩和平穩，而接近全開狀態時，放大系數大，工作靈敏有效，因此它適用于負荷變化幅度大的場合。快開特性閥在行程較小時，流量就較大，隨著行程的增大，流量很快達到大，它一般用于雙位調節和程序控制的場合。

（4）根據調節對象的特性

一般有自平衡能力的調節對象都可選擇等百分比流量特性的調節閥，不具有自平衡能力的調節對象則選擇直線流量特性的調節閥。

4.2口徑選擇
調節閥口徑是根據工藝要求的流通能力確定的，要根據提供的工藝條件計算出調節閥的流通能力，再依據其流通能力選擇調節閥的口徑。流通能力是指當調節閥全開，閥兩端壓差為9.81×104Pa，流體的密度為1g/cm3時，每小時流經調節閥的流量值，該值以m3/h或kg/h為單位。調節閥的流通能力是合理選擇閥門及閥門口徑的一個重要參數，通過對調節閥流通能力的計算，對比廠家提供的技術參數確定閥門口徑的大小。對于自動控制系統來說，水是流經調節閥的常見的介質之一，所以以水為例介紹調節閥的流通能力C：


實際工程中，閥門口徑是分級的，C值通常也不是連續值（公式計算的C值是連續的）。不同廠商的同類型產品有不同的C值與口徑對應表。在計算出期望的C值后，就可以查閱生產商的相應產品數據表來決定所需的閥門口徑。選取閥門口徑的原則應盡可能接近或大于計算結果，不應小于計算結果。

4.3選用注意事項
（1）調節閥直接按照接管管徑選取是不合理的。閥門的調節品質與接管流速或管徑沒有關系，閥門的調節品質僅與水的阻力及流量有關。亦即一旦系統設備確定之后，理論上適合該系統的閥門只有一種理想的口徑，而不會出現多種選擇。

（2）調節閥口徑不能過小。選擇的閥門口徑過小，一方面會增加系統的阻力，甚至會出現閥門口徑99%開啟時，系統仍無法達到設定的容量要求，導致嚴重后果。另一方面閥門將需要通過系統提供較大的壓差以維持足夠的流量，加重泵的負荷，閥門易受損害，對閥門的壽命影響很大。

（3）調節閥口徑不能過大。選擇的閥門口徑過大，不僅增加工程成本，而且還會引起閥門經常運行在低百分比范圍內，引起調節精度降低，使控制性能變差，而且易使系統受沖擊和振蕩。

（4）為了保證系統控制品質，的方法是在系統允許的范圍內選擇能獲得較大壓力降的閥門口徑，使閥門在運轉過程中壓力降的變化值盡可能小。閥門全開狀態下的壓力降占全泵壓百分比越高，則閥門壓力降相對變化值越小，閥門的安裝特性就越接近其內在特性。

（5）控制系統中調節閥應盡可能工作于恒定的壓力降條件下，因為閥門是否匹配盤管依賴于它的內在特性和流量因子，而這些閥門參數取決于恒定的閥門壓力降。

5結語
設計調節閥時，要求對調節閥的組成、分類和特性有一個清楚的認識，并在此基礎上掌握正確的選擇方法。而且，對于一個實際系統配置調節閥時，還需要對整個管系環路進行詳盡的分析，綜合考慮各種因素。只有這樣，才能正確地選擇調節閥，保證調節系統的控制質量。
式中：苦蘭——相對流量，控制閥在某一開度時的流量Q與全開時的流量Q…之比；
    L    相對位移，控制閥在某一開度時閥芯位穆Z與全開時的位移L之比。
    上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,水減壓閥一般來說，改變控制閥的閥芯與閥座之間的流通截面積．便可以控制流量，但實際上，由于多種因素的影響，如在節流面積變化的同時，還發生閥前、閥后的壓差變化，而壓差的變化又將引起流量的變化，為了便于分析，先假定閥前、閥后的壓差不變，然后再引伸到真實情況進行研究，前者稱為理想流量特性，后者稱為工作流量特性。
    理想流量特性又稱固有流量特性．它不同于閥的結構特性，閥的結構特性是指閥芯位移與流體通過的截面積之間的關系，不考慮壓差的影響，純粹由閥芯大小和幾何形狀所決定；而理想流量特性則是閥前、閥后壓差保持不變的特性。
    理想流量特性主要有直線、等百分比（對數）、拋物線及快開等四種。
4.3.1直線流量特性
    直線流量特性是指控制閥的相對流量與相對位移成直線關系，即單位位移的變化所引起流量變化是常數，用數學表達式表示：
調節閥是自動調節系統中的一個重要組成部分。在自動調節過程中，許多連續生產過程的調節工作，后都要歸結在通過調節閥上的流量調節，也就是說，調節閥是執行調節指令后完成調節任務的一道總機關。因此，調節閥工作的好壞，直接關系著整個調節系統工作的成敗。今天我們先來了解調節閥的流量特性。調節閥的流量特性主要是指閥芯的位移行程變化所引起的被控制流量（被調節閥調節的介質流量）變化的關系。為了說明調節閥的流量特性，首先必須弄清楚下列三個特性的含義：

     1、理想（流量）特性：在閥上壓力降不變的條件下（即理想條件下）閥芯行程與流過通道口的控制劑流量的關系。理想特性是指閥在試驗中規定為1kgf/m²的閥上壓力降用特殊裝置測得的，其目的是在比較各種不同閥芯結構的閥。調節閥的理想特性取決于閥芯形狀，不同的閥芯曲面可得到不同的理想特性，它是調節閥本身所固有的一種特性。但是應當注意，理想特性與該閥自身的結構特性一般是不一樣的，例如直線結構特性的閥，其理想特性則是快開特性的，拋物線結構特性的閥，其理想特性則是直線特性的，等百分比結構特性的閥，其理想特性則近似拋物線的。調節閥的理想特性，典型的有直線特性、等百分比（對數）特性、快開特性和拋物線特性四種。
     2、結構特性或面積特性：閥芯行程與其對應的通道口的截面積的關系。對已定的閥芯其結構特性只決定于閥芯的幾何形狀及尺寸大小；一定的結構特性，又對應著一定的理想（流量）特性，因此，它是調節閥流量特性的基礎。
     3、工作（流量）特性：在實際使用條件下（即閥上壓力降變化的條件下），閥芯行程與流過通道口的控制劑流量的關系。工作特性不僅和理想特性有關，而且和實際使用的外部條件-管道系統的阻力、閥芯位移時間上壓力降變化諸因素有關。在這些因素的影響下，就使理想特性產生畸變而成工作特性。因此同一個調節閥在不同的使用條件下，具有不同的工作特性。這是我們在實際使用中關心的一個問題。與本產品相關論文：水輪機減壓閥