调节阀流量特性

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()()21221242P P D P P AQ -=-=ρζπρζ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。

调节阀流量系数计算公式和选择数据调节阀是工业生产过程中常用的一种流量控制设备，通过改变阀门开度实现流量的调节和控制。

调节阀的流量特性是一个非线性曲线，通常通过流量系数来描述。

流量系数是指，在单位压差下，通过阀门所能流过的液体的流量与阀门的开度之间的关系。

调节阀流量系数计算公式通常包含两个主要参数：阀门的开度和压差。

常见的调节阀流量系数计算公式有两种：流量系数计算公式和修正流量系数计算公式。

1.流量系数计算公式流量系数计算公式通常为以下形式：Cv=Q/√ΔP其中，Cv是调节阀的流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差。

2.修正流量系数计算公式修正流量系数计算公式是对流量系数计算公式进行修正，考虑了液体的特性、密度、黏度等因素，通常为以下形式：Cv=Q/√(SG*ΔP)其中，Cv是修正流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差，SG是液体的相对密度。

选择数据通常包括以下几个方面：1.流量范围根据实际工艺要求和流体特性，确定调节阀的流量范围。

包括最小流量、额定流量和最大流量。

2.压差范围根据实际工艺情况和管路布局，确定调节阀的压差范围。

包括最小压差、额定压差和最大压差。

3.流体特性根据液体的物理、化学特性，选择适合的调节阀型号。

包括液体的温度、压力、粘度、相对密度等参数。

4.调节特性根据实际工艺要求，选择适合的调节阀调节特性。

常见的调节特性有线性、等百分比、快开、快关等。

5.阀门材质根据液体的化学性质，选择适合的阀门材质。

常见的阀门材质有铸钢、不锈钢、铸铁、黄铜等。

调节阀的4种流量特性
1正逆行阀特性
正逆行阀特性是调节阀中最常见的流量特性，即调节阀的阀板由可调座在正、反两个方位转换。

随着阀板的移动，流量的增减空间是不断在正反之间变化的，最终达到设定的流量值。

正逆行阀的优势是，抗压力能力高，密封性好，动作健壮，结构简单，噪音小，前后行程最大化，但精度低，斜度梯形典型，处理流量噪音变化较大。

2双调节特性
双调节特性是指调节阀内部有两个独立行程空间，根据需要可以任意调节，从而让阀板呈现一个平滑的斜列面，流量曲线是多项式拟合的。

双调节特性的优势是控制的动作精度高，具有优异的空载性能和可控制性，流量响应迅速精准，过程变化具有很好的稳定性，但处理能力不足。

3耦合形态特性
耦合形态特性是指流量及阀板间运动耦合关系，结合正反行程和双调节空间特性，使流量曲线看起来像是拉扯。

耦合形态特性的优势是控制变比更大、流量控制可控性和稳定性更好以及噪音控制更出色，但回归特性较差。

4多阶梯形特性
多阶梯形特性是最复杂的阀板的移动特性，它是不同的阶梯组合在一起，通过多段流量曲线改善流量响应。

多阶梯形特性的优势是具有良好的抗压能力、可适应高温高压的环境，可实现优化的流量控制，控制响应快，精准，但设计和生产难度大，价格略高。

以上就是调节阀的4种流量特性，不同特性有着不同的优势和缺点，可以根据实际需要选择不同的流量特性来满足用户的需要。

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。

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： 32017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：UV-101 0 30 60 75 80 83 89 92 95 98 100 FT-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）图（2）六、结果分析与讨论：由数据结果及其图像可知，随着UV-101的增大，FT-101的流量逐渐减少。

何谓调节阀理想流量特性中的直线流量特性和等百分比流量特性？它们之间有何区别？
答：1、直线流量特性是指调节阀相对流量与相对位移成直线关系。

等百分比流量特性是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与些点的相对流量成正比关系。

2、他们之间的区别如下：
⑴、直线流量特性的阀门在小开度时，流量相对变化值大，在大开度时，流量相对变化值小，而等百分比流量特性的阀门则刚好反之；
⑵、直线流量特性的阀门在小开度时，灵敏度高，不易控制，甚至发生振荡，在大开度时调节缓慢，不够及时，等百分比流量特性阀门在小开度时调节平衡缓和，在大开度时，调节灵敏有效。

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*K5K1、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。

调节阀的流量特性、流通能力的计算与选择摘要：企业的能源计量已成为节能减排的重要方式，而流量调节阀作为流量控制中的重要方法，文章详细介绍了调节阀的流量特性，直线特性、等百分比特性及介于两者之间的抛物线特性的流量调节阀的作用及如何选型。

关键词：调节阀；流量特性；流通能力；等百分比特性；直线特性调节阀作为一个执行器将来自控制器的信号，变成控制量作用在对象上。

它是控制系统的重要组成部分，在选择使用时，应和选用传感器、变送器一样，从现有的商品中，选择能满足要求的产品。

下面介绍调节阀的流量特性和口径的计算。

1 调节阀的流量特性及其选择1.1 调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀介质的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系，即：式中：Q/Q max：相对流量，即调节阀某一开度下的流量与全开流量之比；L/L max：相对开度，即调节阀某一开度下的行程与全开行程之比。

调节阀流量特性是由调节阀阀芯形状决定的。

阀芯形状有柱塞阀和开口阀两类，而每一类都分为直线特性、等百分比特性和抛物线特性。

此外还有平板形的快开特性。

图1 是阀芯形状示意图，图2 是理想流量特性图。

图1 阀芯形状图2 理想流量特性（1）直线特性；（2）等百分比特性；（3）快开特性；（4）抛物线特性所谓理想流量特性是指阀前后压差在流量改变时保持不变条件下，所得到的流量特性，这自然应在实验条件下才能形成恒定的压差。

从图2 可以看出，各流量特性线，当开度为零时，相对流量为3.3%，可知在相对开度为零时为最小流量，且此最小流量与最大流量之比为3.3%，或者说最大流量与最小流量之比为30。

直线流量特性的斜率等于常数，与相对流量值无关；等百分比流量特性的斜率与相对流量成正比；抛物线特性介于直线和等百分比特性之间。

1.2 调节阀流量特性的选择工程所用调节阀的特性有直线特性、等百分比特性及介于两者之间的抛物线特性，此外还有快开特性。

对于直通调节阀可用等百分比特性阀代替抛物线特性阀，而快开特性阀只应用于双位控制和程序控制中。