调节阀的特性及选择 调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备，分为两通调节阀和三通调节阀两种。调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀，或者和气动执行机构组成气动调节阀。 电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触，具有调节、切断和分配流体的作用，因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。 本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择，暂不涉及三通调节阀。 1．调节阀工作原理 从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩的流体，由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为 ()()212 212 42 P P D P P A Q -=-= ρ ζ πρζ 式中：Ｑ——流体流经阀的流量，m 3 /s ； Ｐ1、Ｐ2——进口端和出口端的压力，MPa ； Ａ——阀所连接管道的截面面积，m 2 ； Ｄ——阀的公称通径，mm ； ρ——流体的密度，kg/m 3 ； ζ——阀的阻力系数。 可见当A 一定，(P 1-P 2)不变时，则流量仅随阻力系数变化。阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关，也与流体的性质和流动状态有关。调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的，即改变阀门开度，也就改变了阻力系数，从而达到调节流量的目的。阀开得越大，ζ将越小，则通过的流量将越大。 2．调节阀的流量特性 调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系，即 ?? ? ??=L l f Q Q max 式中：Q/Q max ——相对流量，即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比； l/L ——相对开度，即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。 一般说来，改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积，便可控制流量。但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会引起阀前后压差的变化，从而使流量也发生变化。为了便于分析，先假定阀前后压差固定，然后再引申到实际情况。因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。 2.1 调节阀的理想流量特性 调节阀在阀前后压差不变的情况下的流量特性为调节阀的理想流量特性。调节阀的理想流量特性仅由阀芯的形状所决定，典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比(或称对数)流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性，如图5－6所示。
调节阀流量特性介绍 1. 流量特性 调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。其数学表达式为 式中：Qmax-- 调节阀全开时流量 L---- 调节阀某一开度的行程 Lmax-- 调节阀全开时行程 调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1) 流量特性性质特点 直线调节阀的相对流量与相对开 度呈直线关系，即单位相对 行程变化引起的相对流量变 化是一个常数 ①小开度时，流量变化大，而大开度时流量变化小 ②小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡， 大负荷时调节迟缓而不及时 ③适应能力较差 等百分比单位相对行程的变化引起的 相对流量变化与此点的相对 流量成正比 ①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的 ②在全行程范围内工作都较平稳，尤其在大开度时， 放大倍数也大。工作更为灵敏有效 ③ 应用广泛，适应性强 抛物线特性介于直线特性和等百分 比特性之间，使用上常以等 百分比特性代之 ①特性介于直线特性与等百分比特性之间 ②调节性能较理想但阀瓣加工较困难 快开在阀行程较小时，流量就有 比较大的增加，很快达最大 ①在小开度时流量已很大，随着行程的增大，流量很 快达到最大 ②一般用于双位调节和程序控制
在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。称为工作流量特性[1]。具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。（1）串联管道时的工作流量特性 调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。串联管道时的工作流量特性与压降分配比有关。阀上压降越小，调节阀全开流量相应减小，使理想的直线特性畸变为快开特性，理想的等百分比特性畸变为直线特性。在实际使用中，当调节阀选得过大或生产处于非满负荷状态时，调节阀则工作在小开度，有时为了使调节阀有一定的开度，而将阀门开度调小以增加管道阻力，使流过调节阀的流量降低，实际上就是使压降分配比值下降，使流量特性畸变，恶化了调节质量。 （2）并联管道时的工作流量特性 调节阀与管道并联时，一般由阀支路和旁通管支路组成，调节阀安装在阀支路管路上。调节阀在并联管道上，在系统阻力一定时，调节阀全开流量与总管最大流量之比随着并联管道的旁路阀逐步打开而减少。此时，尽管调节阀本身的流量特性无变化，但系统的可调范围大大缩小，调节阀在工作过程中所能控制的流量变化范围也大大减小，甚至起不到调节作用。要使调节阀有较好的调节性能，一般认为旁路流量最多不超过总流量的20%。 2. 调节阀的选择 2.1 流量特性选择
阀门的流量系数与流阻系数 （一）阀门的流量系数 阀门的流量系数是衡量阀门流通能力的指标，流量系数值越大，说明流体流过阀门时的压力损失越小。流量系数值随阀门的尺寸、型式、结构而变化，不同类型和不同规格的阀门都要分别进行试验，才能确定该种阀门的流量系数值。 1、流量系数的定义 流量系数表示流体流经阀门产生单位压力损失时的流体的流量。由于单位不同，流量系数有几种不同的代号和量值。 2、阀门流量系数的计算 （1）一般式 C=Q √ρ/Δp 式中C—流量系数； Q—体积流量；ρ—流体密度； Δp—阀门的压力损失 （2）Kv值的计算表 Kv= Q √ρ/Δp 式中Kv—流量系数(m2)； Q—体积流量(m3/h)；ρ—流体密度(kg/ m3)； Δp—阀门的压力损失(bar)。 （3）Cv值的计算表 Cv= Q √G/Δp 式中Cv—流量系数( Usgal/min÷（√1lbf/in2）)；Q—体积流量(USgal/min)；ρ—水的相对密度=1； Δp—阀门的压力损失(lbf/ in2)。
（4）Av值的计算表 Kv= Q √ρ/Δp 式中Kv—流量系数(m2)； Q—体积流量(m3/s)；ρ—流体密度(kg/ m3)；Δp—阀门的压力损失(Pa)。 （5）流量系数Av、Kv、Cv间的关系 Cv=1.17Kv Cv=10e6/24Av Kv=10e6/28Av 3、流量系数的典型数据及影响流量系数的因素 流量系数值随阀门的尺寸、型式、结构而变。对于同样结构的阀门，流体流过阀门的方向不同，流量系数值也有变化。阀门内部的几何形状不同，流量系数的曲线也不同。 阀门内部压力恢复的机理，与文丘里管的收缩和扩散造成的压力损失机理一样。当阀门内部的压降相同时，如阀门内压可以恢复，流量系数值就会较大，流量也就会大些。压力恢复与阀门内腔的几何形状有关，但更主要的是取决于阀塞、阀座的结构。 （二）阀门的流阻系数 流体通过阀门时，其流体阻力损失以阀门前后的流体压力降Δp表示。对于紊流流态的液体： Δp=ζu2ρ/2 式中Δp—被测阀门的压力损失（Mpa）； ζ—阀门的流阻系数；ρ—流体密度（kg/mm3）; u—流体在管道内的平均流速（mm/s）。
调节阀的流量计算 调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。 1．一般液体的Kv值计算 a．非阻塞流 判别式：△P＜FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中： FL－压力恢复系数，见附表 FF－流体临界压力比系数，FF＝－ PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa QL－液体流量m/h ρ－液体密度g/cm P1－阀前压力（绝对压力）kPa P2－阀后压力（绝对压力）kPa b．阻塞流 判别式：△P≥FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：各字符含义及单位同前 2．气体的Kv值计算 a．一般气体 当P2＞时
当P2≤时 式中： Qg－标准状态下气体流量Nm/h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P＝P1－P2 G －气体比重（空气G＝1） t －气体温度℃ b．高压气体（PN＞10MPa） 当P2＞时 当P2≤时 式中：Z-气体压缩系数，可查GB/T 2624-81《流量测量节流装置的设计安装和使用》 3．低雷诺数修正（高粘度液体KV值的计算） 液体粘度过高或流速过低时，由于雷诺数下降，改变了流经调节阀流体的流动状态，在Rev<2300时流体处于低速层流，这样按原来公式计算出的KV值，误差较大，必须进行修正。此时计算公式应为： 式中：Φ―粘度修正系数，由Rev查FR－Rev曲线求得；QL－液体流量 m/h 对于单座阀、套筒阀、角阀等只有一个流路的阀 对于双座阀、蝶阀等具有二个平行流路的阀 式中：Kv′―不考虑粘度修正时计算的流量系 ν ―流体运动粘度mm/s FR －Rev关系曲线 FR-Rev关系图 4．水蒸气的Kv值的计算
1 流量系数KV的来历 调节阀同孔板一样，是一个局部阻力元件。前者，由于节流面积可以由阀芯的移动来改变，因此是一个可变的节流元件；后者只不过孔径不能改变而已。可是，我们把调节阀模拟成孔板节流形式，见图2－1。对不可压流体，代入伯努利方程为： （1） 解出 命图2-1 调节阀节流模拟 再根据连续方程Q＝ AV，与上面公式连解可得： （2） 这就是调节阀的流量方程，推导中代号及单位为： V1 、V2 ——节流前后速度； V ——平均流速； P1 、P2 ——节流前后压力，100KPa； A ——节流面积，cm； Q ——流量，cm／S； ξ——阻力系数； r ——重度，Kgf／cm； g ——加速度，g = 981cm/s； 如果将上述Q、P1、P2 、r采用工程单位，即：Q ——m3/ h；P1 、P2 ——100KPa；r——gf/cm3。于是公式（2）变为： （3） 再令流量Q的系数为Kv，即：Kv ＝ 或（4）这就是流量系数Kv的来历。
从流量系数Kv的来历及含义中，我们可以推论出： （1）Kv值有两个表达式：Kv = 和 （2）用Kv公式可求阀的阻力系数ξ = （5.04A/Kv）×（5.04A/Kv）； （3），可见阀阻力越大Kv值越小； （4）；所以，口径越大Kv越大。 2 流量系数定义 在前面不可压流体的流量方程（3）中，令流量Q的系数为Kv，故Kv 称流量系数；另一方面，从公式（4）中知道：Kv∝Q ，即Kv 的大小反映调节阀流量Q 的大小。流量系数Kv国内习惯称为流通能力，现新国际已改称为流量系数。 2.1 流量系数定义 对不可压流体，Kv是Q、△P的函数。不同△P、r时Kv值不同。为反映不同调节阀结构，不同口径流量系数的大小，需要跟调节阀统一一个试验条件，在相同试验条件下，Kv的大小就反映了该调节阀的流量系数的大小。于是调节阀流量系数Kv的定义为：当 调节阀全开，阀两端压差△P为100KPa，流体重度r为lgf/cm(即常温水)时，每小时 流经调节阀的流量数（因为此时），以m/h 或t／h计。例如：有一台Kv ＝50的调节阀，则表示当阀两端压差为100KPa时，每小时的水量是50m／h。 Kv＝0.1，阀两端压差为167－（－83）＝2.50，气体重度约为1 .0×E（－6），每小时流量大约为158 m／h。＝43L/s=4.3/0.1s Kv＝0.1，阀两端压差为1.67，气体重度约为1 2.2 Kv与Cv值的换算 国外，流量系数常以Cv表示，其定义的条件与国内不同。Cv的定义为：当调节阀全开，阀两端压差△P为1磅／英寸2，介质为60°F清水时每分钟流经调节阀的流量数，以加仑／分计。 由于Kv与Cv定义不同，试验所测得的数值不同，它们之间的换算关系:Cv ＝ 1.167Kv （5）
过程控制系统实验报告实验项目: 调节阀流量特性测试学号: 140４2101１4 姓名: 邱雄 专业:自动化 班级: 3 2０１7年1１月２8日
一、实验目得 1、掌握阀门及对象特性测试得方法。 2、了解S值变化对阀门特性得影响。 3、根据对象特点合理选择特性测试方法。 二、实验内容 1.测定不同Ｓ值下得调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象得阶跃响应特性。 三、实验系统得P&IＤ图（管道仪表流程图)、方块图P&ＩD图: 图（1)
方块图: 四、实验步骤 1、接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。 ２、启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中得“模拟采 集”。 3、进入调节阀流量测试界面。 4、进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参 数得参考值分别为50%、4秒、0秒,点击选项“自动”进入自动调节。设定“给 定值”为90％，使泵得出口压力(调节器操作面板得测量值）为9０％。 6、测试UＶ－1０１气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应得球阀， 并设置为３50。分别记录设定值由0、30、６0、７5、80、８3、8６、89、９２、 ９5、9８、100%增加时与由100、９8、9５…０％减少时对应得流量(FT-１01)。 7、改变S值再测试其流量特性。保持ＵＶ－101全开,调节球阀M1０开度, 使流量(FT-１01)为原来(MV全开时）得50％,即减小Ｓ值。重复第６步。 五、实验数据及结果 测试UＶ-１01气动阀得流量特性数据如下: UV－1 ８3 8９92 95 98 100
F Ｔ-１01 93、09 69、８5 42、9８ ２8、75 ２4、81 21、21 15、47 12、43 9、57 ７、01 5、04 表(１) U Ｖ-1 ８9 83 80 75 6０ 3０ 0 FT-101 ５、0４ 5、1２ 5、３０ 5、36 5、４ 1０、51 12、9７ １7、8７ 31、６7 59、65 9３、06 表(2) 图(1) 调节球阀M10开度，使流量（FT －１01)为原来(MV 全开时)得５0％,调节阀 开度此时为43。所得数据如下: ＵV-1 83 89 ９２ 95 ９８ 1０0 F Ｔ-１０１ 49、7１ 45、12 3４、５6 ２5、71 2２、０1 2０、0２ 14、66 1２、５0 ９、８1 7、12 ５、04 表(3)
阀门的流量特性 不同的流量特性会有不同的阀门开度； ①快开流量特性，起初变化大，后面比较平缓； ②线性流量特性，是阀门的开度跟流量成正比，也就是说阀门开度达到 50%，阀门的流量也达到50%； ③等百流量特性，跟快开式的相反，是起初变化小，后面比较大。 阀门开度与流量、压力的关系,没有确定的计算公式。它们的关系只能用笼统的函数式表示，具体的要查特定的试验曲线。 调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax的关系 :Q/Qmax=f(L/Lmax) 调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax、阀上压差的关系： Q/Qmax=f(L/Lmax)（dP1/dP）^(1/2)。 调节阀自身所具有的固有的流量特性取决于阀芯形状，其中最简单是直线流量特性：调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单行程变化所引起的流量变化是一个常数。 阀能控制的最大与最小流量比称为可调比，以R表示，R=Qmax/Qmin, 则直线流量特性的流量与开度的关系为： Q/Qmax=（1/R）[1+（R-1）L/Lmax] 开度一半时，Q/Qmax=51.7% 等百分比流量特性：Q/Qmax=R^(L/Lmax-1） 开度一半时，Q/Qmax=18.3% 快开流量特性：Q/Qmax=（1/R）[1+（R^2-1）L/Lmax]^(1/2)
开度一半时，Q/Qmax=75.8% 流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种 ①直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常数。 ②对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。 ③抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。 ④快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。 隔膜阀的流量特性接近快开特性， 蝶阀的流量特性接近等百分比特性， 闸阀的流量特性为直线特性， 球阀的流量特性在启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。
1、流量系数计算公式 表示调节阀流量系数的符号有C、Cv、Kv等，它们运算单位不同，定义也有不同。 C-工程单位制（MKS制）的流量系数，在国内长期使用。其定义为：温度5-40C的水，在1kgf/cm2压降下, 1小时内流过调节阀的立方米数。 Cv夬制单位的流量系数，其定义为：温度60 C F （15.6 C）的水，在1b/in2（7kpa）压降下，每分钟流过调节阀的美加仑数。 Kv-国际单位制（SI制）的流量系数，其定义为：温度5-40 C的水，在10Pa （）压降下，1小时流过调节阀的立方米数。 注：C Cv、Kv之间的关系为Cv=, Kv=1.01C 国内调流量系数将由C系列变为Kv系列。 （1）Kv值计算公式（选自《调节阀口径计算指南》） ①不可压缩流体（液体）（表1-1） Kv值计算公式与判别式（液体） ^1-1流动工况隹m塞锹1 朋J式Ap 丫 F f{pa-Fipy} 计算公式 0.01 Wi.__ O-OW L (pi-Ffp )爺注 低雷诺数修正：流经调节阀流体雷诺数Rev小于104时，其流量系数Kv需要用雷 诺数修正系数修正，修正后的流量系数为： JCvL= 在求得雷诺数Rev值后可查曲线图得FR值。 计算调节阀雷诺数Rev公式如下： 对于只有一个流路的调节阀，如单座阀、套筒阀，球阀等： 对于有五个平行流路调节阀，如双座阀、蝶阀、偏心施转阀等707(X)Q L 如 /尸】tv 494WQ L 甘亦
F R --雷诺数系数，根据 ReV 值可计算出; QL--液体体积流量，m 3/h v-运动粘度，10-5m 2/s ② 可压缩流体（气体、蒸汽）（表1-2） Kv 值计算公式与判别式（气体、蒸气） 尸F 关系曲线 文字符号说明: P1--阀入口取压点测得的绝对压力， MPa ; P2--阀出口取压点测得的绝对压力， MPa △ P--阀入口和出口间的压差，即（ P1-P2), MPa ； Pv--阀入口温度饱和蒸汽压（绝压），MPa ; Pc--热力学临界压力（绝压），MPa ; F F --液体临界压力比 系数， ft-0.96-0.28 F L --液体压力恢复系数 P L --液体密度，Kg/cm 3 W L --液体质量流量，kg/h , 表1-2
1.常用液压阀一方向阀、压力阀、流量阀的类型 【答】 (1)方向阀方向阀的作用概括地说就是控制液压系统中液流方向的,但对不同类型的阀其具体作用有所差别。方向阀的种类很多,常用方向阀按结构分类如下:单向阀：l普通单向阀 2 液控单向阀普通单向阀换向阀：1 转阀式换向阀 液控单向阀 2 滑阀式换向阀：手动式换向阀、机动式换向阀、电动式换向阀、液动式换向阀、电液动换向阀。
手动式换向阀 电液动换向阀 （2）压力控制阀 溢流阀：直动式、先导式溢流阀
直动式溢流阀 先导式溢流阀减压阀：直动式、先导式减压阀 顺序阀：直动式、先导式顺序阀 压力继电器 （3）流量控制阀 节流阀调速阀 …………. 2.换向阀的控制方式,换向阀的通和位
【答】换向阀的控制方式有手动式、机动式、电动式、液动式、电液动式五种。换向阀的通是指阀体上的通油口数,有几个通泊口就叫几通阀。换向阀的位是指换向阀阀芯与阀体的相互位置变化时,所能得到的通泊口连接形式的数目,有几种连接形式就叫做几位阀。如一换向阀有4个通油口,3种连接形式,且是电动的,则该阀全称为三位四通电磁(电动)换向阀。 3.选用换向调时应考虑哪些问题及应如何考虑 【答】选择换向阀时应根据系统的动作循环和性能要求,结合不同元件的具体特点,适用场合来选取。①根据系统的性能要求,选择滑阀的中位机能及位数和通数。②考虑换向阀的操纵要求。如人工操纵的用手动式、脚踏式；自动操纵的用机动式、电动式、液动式、电液动式；远距离操纵的用电动式、电液式；要求操纵平稳的用机动式或主阀芯移动速度可调的电液式；可靠性要求较高的用机动式。③根据通过该阀的最大流量和最高工作压力来选取(查表)。最大工作压力和流量一般应在所选定阀的围之,最高流量不得超过所选阀额定流量的120%,否则压力损失过大,引起发热和噪声。若没有合适的,压力和流量大一些也可用,只是经济性差一些。④除注意最高工作压力外,还要注意最小控制压力是否满足要求(对于液动阀和电液动换向阀)。⑤选择元件的联接方式一一管式(螺纹联接)、板式和法兰式,要根据流量、压力及元件安装机构的形式来确定。⑥流量超过63L/min时,不能选用电磁阀,否则电磁力太小,推不动阀芯。此时可选用其他控制形式的换向阀,如液动、电液动换向阀。 4.直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性曲线,曲线的比较分析 【答】溢流阀的特性曲线溢流阀的开启压力o当阀入口压力小于PK1时,阀处于关闭状态,其过流量为零；当阀入口压力大于k1时,阀开启、溢流,直动式溢流阀便处于工作状态(溢流 的同时定压)。图中pb是先导式溢流阀的导阀开启 压力,曲线上的拐点m所对应的压力pm是其主阀的 开启压力。当压力小于民。时, 导阀关闭,阀的流量为零；当压力大于pb(小于此 2)时,导阀开启,此时通过阀的流量只是先导阀的 泄漏量,故很小,曲线上pbm段即为导阀的工作段；当阀入口压力大于此2时,主阀打开,开始溢流,先导式溢流阀便进入工作状态。在工作状态下,元论是直动式还是先导式溢流阀,其溢流量都是随人口压力增加而增加,当压力增加到丸z时,阀芯上升到最高位置,阀口最大,通过溢流阀的流量也最大一为其额定流量毡,这时入
过程控制系统实验报告 实验项目：调节阀流量特性测试 学号：1404210114 姓名：邱雄 专业：自动化 班级： 3 2017年11月28 日
一、实验目的 1.掌握阀门及对象特性测试的方法。 2.了解S值变化对阀门特性的影响。 3.根据对象特点合理选择特性测试方法。 二、实验内容 1.测定不同S值下的调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象的阶跃响应特性。 三、实验系统的P&ID图（管道仪表流程图）、方块图P&ID图： 图（1）
方块图： 四、实验步骤 1.接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。 2.启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中的“模拟采集”。 3.进入调节阀流量测试界面。 4.进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参数的参考值分别为50％、4秒、0秒，点击选项“自动”进入自动调节。设定“给定值”为90％，使泵的出口压力（调节器操作面板的测量值）为90％。 6.测试UV－101气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应的球阀，并设置为350。分别记录设定值由0、30、60、75、80、83、86、89、92、95、98、100％增加时和由100、98、95…0％减少时对应的流量（FT－101）。 7.改变S值再测试其流量特性。保持UV－101全开，调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，即减小S值。重复第6步。 五、实验数据及结果 测试UV-101气动阀的流量特性数据如下： 表（1） 表（2）
图（1） 调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，调节阀开度此时为43。所得数据如下： 表（3） 图（2）
调节阀口径计算 1、口径计算原理 在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa 压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行K V值计算。把各种实际参数代入相应的K V值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的K V值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。 2 、口径计算步骤 从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤： （1）计算流量的确定。根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax 和最小工作流量Qmin。 （2）计算压差的决定。根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。 （3）Kv值计算。根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。 （4）初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。 （5）开度验算。 （6）实际可调比验算。一般要求实际可调比应大于10。 （7）压差校核（仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项）。 （8）上述验算合格，所选阀口径合格。若不合格，需重定口径（及Kv值），或另选其它阀，再验算至合格。 3 、口径计算步骤中有关问题说明 1）最大工作流量的决定 为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须防止过多地考虑余量，使阀口径选大；否则，不仅会造成经济损失、系统能耗大，而且阀处小开度工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时还会引起振荡，使阀的寿命缩短，特别是高压调节阀，更要注意这一点。现实中，绝大部分口径选大都是此因素造成的。 2）计算压差的决定——口径计算的最关键因素
流量控制阀 流量控制阀是通过改变节流口通流断面的大小，以改变局部阻力，从而实现对流量的控制。流量控制阀有节流阀、调速阀和分流集流阀等。 节流阀 1-阀体2-阀心3-调节螺钉4-阀套5-阀心 上的螺旋断面6-阀口 阀套上的窗口W与阀心上的螺旋曲线S之间的相对运动，形成了可变通流断面面积，实现了对流量的控制。 改变节流口通流断面的大小，在一定的压差下，可以控制节流阀的流量。图形符号： 常见的几种节流口形式： 针式节流口、三角槽式节流口、转槽式 节流口 流量特性： 节流阀的节流口一定时，其流量随压差的增加而增大。 节流口小到一定值时流量不稳定，出现时断时续现象，称为节流口堵塞（一般0.05L/min）。不出现堵塞的最小流量叫最小稳定流量。 温度变化引起流体粘度变化使流量不稳定（可采用温度补偿装置加以补偿）。 调速阀 调速阀是具有恒流量功能的阀类，利用它能使执行元件匀速运动。
1-减压阀部分 2-减压口 3-行程限位装置 4-节流阀部分 5-节流口调速阀由两部分组成，一是节流阀部分，二是定差减压阀部分，两部分串联而成。图形符号： 工作原理：将节流阀前后压力p2和p3分别引到定压减压阀阀心下、上两端。当负载压力p3增大即调速阀压差变小时，作用在定差减压阀心的力使阀心下移。减压口增大，压降减少，使p2也增大，从而使节流阀压差△p=p2-p3保持不变；反之亦然，这样就使调速阀的流量不受其压差变化的影响，而保持恒定。 详细原理说明 原理说明： 通过阀的流量，不随阀前后的压差ΔP(Δ P = P 1-P3) 而变，而节流阀就无恒 流功能。比较下列曲线可见两者的区别。 调速阀可理解为两个串联节流口组成，Ⅰ为固定节流，Ⅱ为可变节流口。执行元件工作时，流量Q稳定流过。 外负载F若减小，两个串联节流口的流量Q将会增大。这时如果能够及时且自动地减小节流口Ⅱ的开度，使流量重回到原来的稳定值Q。要做到这些就必需自动地保持（P2-P3）不变。 Ⅰ节流口用节流阀，Ⅱ节流口用定差减压阀，它可保证节流阀前后压差（P2-P3）不变，因此可实现恒流。 改变节流阀的开度，也就能重新调定调速阀的另一恒流量。 流量特性：
阀门流量计算方法 如何使用流量系数 How to use Cv 阀门流量系数(Cv)是表示阀门通过流体能力的数值。Cv越大，在给定压降下阀门能够通过的流体就越多。Cv值1表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过1加仑15o C的水。Cv值350表示当通过压降为1 PSI时，阀门每分钟流过350加仑15o C的水。 Valve coefficient (Cv) is a number which represents a valve's ability to pass flow. The bigger the Cv, the more flow a valve can pass with a given pressure drop. A Cv of 1 means a valve will pass 1 gallon per minute (gpm) of 60o F water with a pressure drop (dp) of 1 PSI across the valve. A Cv of 350 means a valve will pass 350 gpm of 60o F water with a dp of 1 PSI. 公式1 FORMULA 1 流速：磅/小时(蒸汽或水) FLOW RATE LBS/HR (Steam or Water) 在此： Where:
dp = 压降，单位：PSI dp = pressure drop in PSI F = 流速，单位：磅/小时 F = flow rate in lbs./hr. = 比容积的平方根，单位：立方英尺/磅 (阀门下游) = square root of a specific volume in ft3/lb. (downstream of valve) 公式2 FORMULA 2 流速：加伦/分钟(水或其它液体) FLOW RATE GPM (Water or other liquids) 在此： Where: dp = 压降，单位：PSI dp = pressure drop in PSI Sg = 比重 Sg = specific gravity Q = 流速，单位：加伦/分钟 Q = flow rate in GPM 局限性 LIMITATIONS 上列公式在下列条件下无效： Above formulas are not valid under the following conditions: a.对于可压缩性流体，如果压降超过进口压力的一半。 For compressible fluids, where pressure drop exceeds half the inlet pressure.
2、控制阀流量特性解 析 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
控制阀流量特性解析 控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。 控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L),式中:Q/Qmax—相对流量。指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比； l/L—相对行程。指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比 一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。 理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的
等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。 理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为 Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L] 式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。 常见的控制阀固有可调比有30、50两种。 当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一 表一 由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。而等百分比流量特性小开度时流量小，流量变化也小，在大开度时流量大，流量变化
调节阀口径计算 1 口径计算原理 在不同的自控系统中，流量、介质、压力、温度等参数千差万别，而调节阀的流量系数又是在100KPa压差下,介质为常温水时测试的，怎样结合实际工作情况决定阀的口径呢？显然，不能以实际流量与阀流量系数比较（因为压差、介质等条件不同），而必须进行Kv值计算。把各种实际参数代入相应的Kv值计算公式中，算出Kv值，即把在不同的工作条件下所需要的流量转化为该条件下所需要的Kv值，于是根据计算出的Kv值与阀具有的Kv值比较，从而决定阀的口径，最后还应进行有关验算，进一步验证所选阀是否能满足工作要求。 2 口径计算步骤 从工艺提供有关参数数据到最后口径确定，一般需要以下几个步骤： （1）计算流量的确定。根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax和最小工作流量Qmin。 （2）计算压差的决定。根据系统特点选定S值，然后决定计算压差。 （3）Kv值计算。根据已决定的计算流量、计算压差及其它有关参数，求出最大工作流量时的Kvmax。 （4）初步决定调节阀口径，根据已计算的Kvmax，在所选用的产品型式系列中，选取大于Kv-max并与其接近的一档Kv值，得出口径。
（5）开度验算。 （6）实际可调比验算。一般要求实际可调比应大于10。 （7）压差校核（仅从开度、可调比上验算还不行，这样可能造成阀关不死，启不动，故我们增加此项）。 （8）上述验算合格，所选阀口径合格。若不合格，需重定口径（及Kv值），或另选其它阀，再验算至合格。 3 口径计算步骤中有关问题说明 1）最大工作流量的决定 为使调节阀满足调节的需要，计算时应考虑工艺生产能力、对象负荷变化、预期扩大生产等因素，但必须防止过多地考虑余量，使阀口径选大；否则，不仅会造成经济损失、系统能耗大，而且阀处小开度工作，使可调比减小，调节性能变坏，严重时还会引起振荡，使阀的寿命缩短，特别是高压调节阀，更要注意这一点。现实中，绝大部分口径选大都是此因素造成的。 2）计算压差的决定——口径计算的最关键因素 压差的确定是调节阀计算中的关键。在阀工作特性讨论中知道：S值越大，越接近理想特性，调节性能越好；S值越小，畸变越厉害，因而可调比减小，调节性能变坏。但从装置的经济性考虑时，S小，调节阀上压降变小，系统压降相应变小，这样可选较小行程的泵，即从经济性和节约能耗上考虑S值越小越好。综合的结果，一般取S＝0.1～0.3（不是原来的0.3～0.6）。对高压系统应取小值，可小至S
调节阀介绍,等百分比特性,线性特性,抛物线特性 调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。本手册主要介绍电动调节阀和气动调节阀两种。 调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节并通常分为直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。 流通能力Cv是选择调节阀的主要参数之一，调节阀的流通能力的定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流径调节阀的流量数，称为流通能力，也称流量系数，以Cv表示，单位为t/h，液体的Cv值按下式计算。 根据流通能力Cv值大小查表，就可以确定调节阀的公称通径DN。 调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种注量特性的意义如下： （1）等百分比特性（对数） 等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。 （2）线性特性（线性） 线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。
（3）抛物线特性 流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。 从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。
调节阀的流量特性如何选择 控制阀的流量特性是介质流过控制阀的相对流量与相对位移（控制阀的相对开度）间的关系，一般来说改变控制阀的阀芯与阀座的流通截面，便可控制流量。但实际上由于多种因素的影响，如在截流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压差的变化又将引起流量的变化。 在阀前后压差保持不变时，控制阀的流量特性称为理想流量特性；控制阀的结构特性是指阀芯位移与流体流通截面积之间的关系，它纯粹由阀芯大小和几何形状决定，与控制阀几何形状有关外，还考虑了在压差不变的情况下流量系数的影响，因此，控制阀的理想流量特性与结构特性是不同的。 理性流量特性主要由线性、等百分比、抛物线及快开四种。在实际生产应用过程中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性，因为控制阀往往和工艺设备串联或并联使用，流量因阻力损失的变化而变化，在实际工作中因阀前后压差的变化而使理想流量特性畸变成工作特性。 控制阀的理想流量特性，在生产中常用的是直线、等百分比、快开三种，抛物线流量特性介于直线与等百分比之间，一般可用等百分比来代替，而快开特性主要用于二位式调节及程序控制中。因此，控制阀的特性选择是指如何选择直线和等百分比流量特性。 目前控制阀流量特性的选择多采用经验准则，可从下述几个方面考虑： 1、从调节系统的质量分析 下图是一个热交换器的自动调节系统，它是由调节对象、变送器、调节仪表和控制阀等环节组成。 K1变送器的放大系数，K2调节仪表的放大系数，K3执行机构的放大系数，K4控制阀的放大系数，K5调节对象的放大系数。 很明显，系统的总放大系数K为：K=K1*K2*K3*K4*K5 K1、K2、K3、K4、K5分别为变送器、调节仪表、执行机构、控制阀、调节对象的放大系数，在负荷变动的情况下，为使调节系统仍能保持预定的品质指标；则希望总的放大系数在调节系统的整个操作范围内保持不变。通常，变送器、调节器（已整定好）和执行机构的放大系数是一个常数，但调节对象的放大系数却总是随着操作条件变化而变化，所以对象的特性往往是非线性的。因此，适当选择控制阀的特性，以阀的放大系数的变化来补偿调节对象放大系数的变化，而使系统的总放大系数保持不变或近似不变，从而提高调节系统的质量。 因此，控制阀流量特性的选择应符合： K4*K5=常数 对于放大系数随负荷的加大而变小的现象，假如选用放大系数随负荷加大而变大的等百分
阀对流量的控制可以分为两种： 一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁直通阀、电磁换向阀、电液换向阀。 另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀。 所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对流量的节流控制（当然经过结构上的改动也可实现压力控制等），既然是节流控制，就必然有能量损失，伺服阀和其它阀不同的是，它的能量损失更大一些，因为它需要一定的流量来维持前置级控制油路的工作。 编辑本段 滑阀结构 伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构，只不过阀芯的换向不是靠电磁铁来推动，而是靠前置级阀输出的液压力来推动，这一点和电液换向阀比较相似，只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀，而伺服阀的前置级阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀或射流管阀。 也就是说，伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的，而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p，假如p口
的压力不足，前置级阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。 而我们知道，当负载为零的时候，如果四通滑阀完全打开，p口压力＝t口压力＋阀口压力损失（忽略油路上的其它压力损失），如果阀口压力损失很小，t口压力又为零，那么p 口的压力就不足以供给前置级阀来推动主阀芯，整个伺服阀就失效了。所以伺服阀的阀口做得偏小，即使在阀口全开的情况下，也要有一定的压力损失，来维持前置级阀的正常工作。 伺服阀其实缺点极多：能耗浪费大、容易出故障、抗污染能力差、价格昂贵等等等等，好处只有一个：动态性能是所有液压阀中最高的。就凭着这一个优点，在很多对动态特性要求高的场合不得不使用伺服阀，如飞机火箭的舵机控制、汽轮机调速等等。动态要求低一点的，基本上都是比例阀的天下了。 一般说来，好像伺服系统都是闭环控制，比例多用于开环控制；其次比例阀类型要多，有比例压力、流量控制阀等，控制比伺服要灵活一些。从他们内部结构看，伺服阀多是零遮盖，比例阀则有一定的死区，控制精度要低，响应要慢。但从发展趋势看，特别在比例方向流量控制阀和伺服阀方面，两者性能差别逐渐在缩小，另外比例阀的成本比伺服阀要低许多，抗污染能力也强！
调节阀流量特性分析及应用选型 点击次数：102 发布时间：2011-4-5 简介 调节阀是工业生产过程中一种常用的调节机构，它的作用就是按照调节器发出的控制信号的大小和方向，通过执行机构来改变阀门的开度以实现调节流体流量的功能，从而把生产过程中被调参数控制在工艺所要求的范围内，从而实现生产过程的白动化。调节阀是自动化控制系统中一个十分重要且不可或缺的组成部分，正确的选择和使用调节阀，直接关系到整个自动控制系统的控制质量，直接影响生产产品的质量。然而，自动控制系统不能正常投人运行的，有许多是由于调节阀的选型不当造成的，因此，如何正确选择合适的调节阀，必须引起我们每一位自动化控制技术人员的高度重视。调节阀所反应出来的问题大多集中在调节阀的工作特性和结构参数上，如流通能力、公称通径及流量特性等。在这些参数中，流通能力更重要，它的大小直接反映调节阀的容觉，它是设计选型中的主要参数。因此，调节阀的选择主要从以上几个因素进行考虑。本人根据工作中调节阀的选型经验简单介绍一下调节阀的选型原则及注意事项。 2 调节阀的工作原理 在有流体流动的管道中，调节阀是一节流件，假设流体是不可压缩且充满管道，根据伯努利方程式和流体的连续性定律可知：通过阀门的体积流量 Q v与阀门的有效流通截面积 A 和通过阀门前后的压降ΔP(ΔP=P1-P2)的平方根成正比，与流体的密度ρ和阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，即： 其中 n——为常数，C——调节阀的流量系数，又叫流通能力。 根据调节阀的流量方程式可得出如下结论： (l)在流体的密度ρ和阀门上的压降ΔP 一定的情况下，调节阀的流量系数 C 与流量 Q v，C 值的大小反映了阀能通过的流量的大小。 (2)流量系数 C 与流通面积 A 成正比，流通能力随流通截面的增减而增减。 (3)流量系数 C 与阀门的阻力系数ζ的平方根成反比，增大阀门的阻力系数ζ就是阀门的流通能力减小，如果阀门的口径相同，则不同结构的阀门阀门的阻力系数ζ就不相同，流通系数 C 也就不同。 3 调节阀结构形式的选择 调节阀结构形式的选择，应根据实际生产中工艺条件(温度、压力、流量等)、工艺介质的性质(如粘度、腐蚀性、有无毒害等)、调节系统的要求(调节范围、泄漏量、噪音)以及防止调节阀产生汽蚀现象等因素综合加以考虑。平常在我们实际使用中，应用最多的是普通单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、蝶阀等。一般来讲，在流量小、压差小、要求泄漏量小的场合，选择单座调节阀即