调节阀的流量特性.ppt

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。

实验二 电动调节阀的流量特性测试实验任何一个最简单的控制系统也必须由检测环节、调节单元及执行单元组成。

执行单元的作用就是根据调节器的输出，直接控制被控变量所对应的某些物理量，例如液位、温度、压力和流量等参数，从而实现对被控对象的控制目的。

因此，完全可以说执行单元是用来代替人的操作的，是工业自动化的“手脚”。

电动调节阀是本实验装置的执行单元之一。

一． 电动调节阀工作原理执行器按照使用能源的种类，可分为气动、液动和电动三种，本装置采用的是智能型单座调节阀。

顾名思义它是由电动执行器进行操作的，它接受调节器的输出电流4～20mA 信号，并转换为相应的输出轴直线位移，去控制调节机构以实现自动调节。

电动调节器的优点则是能源采用方便，信号传输速度快，传输距离远等。

执行器由执行机构和调节机构两部分组成。

执行机构是执行器的推动装置，它可以按照调节器的输出信号量，产生相应的推力，以带动智能调节阀的主推动轴产生直线位移，主推动杆总位移为16mm ，控制单座调节阀0～100%的开度连续变化。

而调节机构（调节阀）是执行器的调节装置，它受执行机构的操纵，可以改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。

本执行器的结构如图1所示，电动执行器首先接受来自调节器的输出信号，以作为执行器的输入信号即执行器的动作依据；该输入信号送入信号转换单元，转换信号制式后与反馈的执行机构位置信号进行比较，其差值作为执行机构的输入，以确定执行机构的作用方向和大小；执行机构的输出结果再控制调节器的动作，以实现对被控介质的调节作用；其中执行机构的输出通过位置发生器可以产生其反馈控制所需要的位置信号。

图1 电动执行器的工作原理从上述描述和图1可知，电动调节阀执行机构的动作构成了负反馈控制回路，这是提高执行器调节精度、保证执行器工作稳定的重要手段。

为保证电动执行器输出与输入之间呈现严格的比例关系，必须采用比例负反馈构成闭环控制回路，图2为本套装置的电动执行器的工作原理示意图：图2 电动执行器原理图其中I i 表示输入电流，θ表示输出轴转角，两者存在如下关系：i I K ⋅=θ （1）K 是比例系数。

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。

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。

当前，调节阀被广泛的应用于电站行业，尤其是在锅炉系统中更为常见。

例如：锅炉旁路系统、主给水系统、减温水系统等。

并且调节阀性能的好坏直接影响着整个系统的运转，因此，合理的设计及选取调节阀对于整个系统的安全性、稳定性、经济性和可靠性有着十分重要的作用。

随着电站行业的迅速发展，对调节阀的要求也越来越高，调节阀往往要在一个较大的流量范围内高度精确地调节或控制流体的流动，并且能根据阀杆的规定运动方式预计流量。

因此，流量调节、调节范围及调节特性是设计及选取调节阀时所必须考虑的因素。

一、流量特性调节阀的流量特性是指介质流过调节阀的流量与阀瓣升程值之间的关系。

通常用流量与阀杆位置或升程的关系曲线表示。

在实际工况中，由于多种因素的影响，通过阀门的流量可能随压降而变化。

为了便于分析，我们先假定阀门的压降不变，然后再引申到真实情况进行分析，前者称为阀门固有流量特性，后者称为阀门工作流量特性。

1、固有流量特性我们经常用到的固有流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开特性。

图3为这4种流量特性的关系曲线图，图4为不同流量特性的阀瓣形状。

图3 理想的固有流量特性图4 不同流量特性的阀瓣形状直线流量特性是指调节阀的相对流量与阀杆相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。

具有此特性的阀门在开度小时流量相对变化大，灵敏度高，不易控制，甚至发生振荡；而在开度大时，流量相对变化值小，调节缓慢，不够及时。

等百分比流量特性也称为对数流量特性，它是指阀杆单位相对位移变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。

在小开度时，调节平稳缓和；在大开度时，调节灵敏有效，从图3可看出，等百分比特性在直线特性下方，因此，在同一位移时，直线阀通过的流量要比等百分比大。

抛物线流量特性是指阀杆单位位移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，它介于直线特性与等百分比特性之间，相对来说此特性应用较少。

快开特性在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快达到最大；此后再增加开度，流量变化很小。

调节阀流量特性选择方法调节阀流量特性主要有直线、等百分比、快开和抛物线四种流量特性， 提醒用户：调节阀流量特性要根据系统的控制质量、工况条件、符合变化和被控对象来选择。

调节阀是个局部阻力可以变化的节流件。

对于不可压缩流体，调节阀的流量方程为： 式中Q为调节阀某一开度的流量；△P为调节阀进出口压差；Cv为调节阀的流量系数；ρ为流体密度。

由上面的公式可知，调节阀流量系数Cv与阀门的结构和开度有关。

不同的阀芯，其流量系数Cv值与阀门开度之间都有固定的关系，这就是固有流量特性，在控制系统中，控制器的输出信号控制调节阀的开或关，也就改变了阀门阻力的大小，从而改变了被控流体的流量。

不同的控制系统，需要选择不同的调节阀，调节阀的选型首先需要确定阀芯的类型，即流量特性。

流量特性就是流过调节阀的相对流量与调节阀相对开度间的关系，如下面公式所示：式中Q为调节阀某一开度时流量，mm3/s；Qmax为调节阀全开时流量，mm3/s；L为调节阀某一开度时行程，mm；Lmax为调节阀全开时行程，mm。

调节阀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，常见的有直线、快开、等百分比、抛物线特性，如图所示：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。

小开度时流量变化大，大开度时流量变化小；小负荷时调节过于灵敏易振荡，大负荷时调节平缓不及时，适应能力较差。

在阀行程较小时，流量就有比较大的增加，很快达最大。

小开度时流量很大，随着行程的增大，阀门开度流量很快达到最大。

常用在位式和程序控制的场合。

单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的。

在全行程范围内工作较平稳，尤其在大开度时，放大倍数大、灵敏。

应用广泛，适应性强。

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。

调节性能较理想。

在实际应用中，调节阀进出口的压差是变化的，这时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。