一、調節閥的典型固有流量特性

目前 ,現有調節閥固有流量特性主要有 :直線(xiàn)、等百分 比、拋物線(xiàn)及快開(kāi)等幾種 ,其中常用的是前兩種。

1、直線(xiàn)流量特性

直線(xiàn)流量特性指調節閥的流量與開(kāi)度成 比例關(guān)系。

D(Kv/Kv頓)/d(l/L)=常數

Kv/Kv頓=1/R[1+（R-1）l/L]

2、等百分比流量特性

等百分比流量特性指調節閥流量變化的百分比在全行程內是相等的。

D(Kv/Kv頓)/d（l/L）=Kv/Kv頓X常數

（Kv/Kv頓）+R（1/L-1）

直線(xiàn)流量特性在小開(kāi)度時(shí),相對流量變化大 ,調節作用強 ,易于產(chǎn)生超調 ,引起振蕩 ,而在大開(kāi)度時(shí),相對流量變化小 ,調節作用弱 ,不夠敏感。等百分 比流量特性的流量變化百分 比相等 ,在較大開(kāi)度范圍內,相對流量變化大 ,調節靈敏有效 ,從圖 3-1可知,等百分比特性曲線(xiàn)始終在直線(xiàn)特性 曲線(xiàn)的下方 ,在同一開(kāi)度下 ,流量比直線(xiàn)特性的小 ,且由于等百分 比特性的流量多集中在大開(kāi)度區,在考慮同樣的開(kāi)度偏差余量時(shí),所需的流量系數余量就較大。因此 ,等百分 比流量特性閥的容量較苴線(xiàn)流量特性要小些。

二、工作流量特性

在實(shí)際運行中,調節閥前后壓差總是變化的,這時(shí)所呈現的流量特性稱(chēng)為工作流量特性。

1、串聯(lián)于管道上的調節閥的工作流量特性

由于閥開(kāi)度的變化引起流量變化,而流動(dòng)阻力與流速大致成平方關(guān)系,故調節閥一旦動(dòng)作,流量隨之改變,管道阻力降相應改變。進(jìn)雨,調節閥壓降也相應變化。因此,工作流量特性與壓降分配比s值和工藝系統的阻力特性E△Pt邊·'⑷)]有關(guān)。壓降分配比小時(shí),調節閥流量曲線(xiàn)就向下移,呈現拱形,使理想的直線(xiàn)特性畸變?yōu)榭扉_(kāi)特性,理想的等百分比特性趨向于直線(xiàn)特性,可見(jiàn),s值越小則流量畸變越大，為了保證較理想的調節性能，一般要求S≧0.3～0.6。

2、工作流量特性是閥門(mén)固有流量特性和系統阻力特性共同影響的結果。因此,已知阻力特性。就可推導出工作流量特性。對于不可壓縮性流體,阻力損失與流量的平方成正比,據此阻力特性關(guān)系可推導出,作用在調節閥上的壓差△P:(在i開(kāi)度)的計算公式:

△Pi=△/(1/S-1)f2(l/L)+1

式中,Q.。 。表示考慮了管道阻力以后 ,調節閥的全開(kāi)流量。r是調節閥的固有流量特性 。式 3-5、式 3-6是利用不可壓縮性流體流量與流速成線(xiàn)性關(guān)系和基本液體調節閥計算公式導出的,故主要適用于不可壓縮性流體 。但在要求不高的情況下 ,也可用于管道終端與始端的介質(zhì)比容 比變化不大的可壓縮性流體。

適用于各種流體介質(zhì)的通用式則可用下列函數式表達 :Kv值的計算中我們可以歸納出:

三、調節閥的流量特性畸變的補償

調節閥的固有流量特性是在閥兩端壓降不變(即△P=常數)的情況下獲得的。但實(shí)際工

作中,由于管道存在著(zhù)阻力,閥上壓降隨著(zhù)流量的增加而減少?！鱌≠常數,工作流量特性偏離

固有流量特性,即產(chǎn)生畸變r(jià)為限制畸變,保證較好的調節品質(zhì),一般要求 s《0.3~0.6,但 這

是以增加能耗為代價(jià)的(即系統要增加阻力損失 30~60%以 上)。這種方法的思路是,先按不

考慮實(shí)際存在的畸變,來(lái)選擇所需要的流量特性,然后來(lái)防止出現過(guò)大的偏差,再把畸變限制

在一定范圍內。另一種思路是,在選擇流量特性時(shí)應當考慮將發(fā)生的畸變,按發(fā)生畸變后的特

性曲線(xiàn),即系統所要求的工作流量特性曲線(xiàn),來(lái)確定閥門(mén)的固有流量特性。這樣就從限制畸變

改變?yōu)檎_地預計畸變(閥門(mén)固有流量特性與工作特性的關(guān)系),提高了調節品質(zhì),放寬了對畸變的限制,降低了對 s值的要求,可構成低 s值運行的系統,達到節能的目的。我們稱(chēng)這種方法為調節閥流量特性畸變補償技術(shù)。實(shí)際上在前節串聯(lián)管道的工作流量特性的討論中,式3-6、3-11已經(jīng)給出閥門(mén)固有流量特性與實(shí)際工作特性間的一般關(guān)系式,當給定工作流量特性和系統阻力特性時(shí),就可利用這些式子求出閥門(mén)所應具有的固有流量特性。

同樣,當rIC/z)一 定時(shí),將不同的s值代入式 3—13,就可得出在不同的系統阻力特性條件下,閥門(mén)所應具有的固有流量特性 rC/L)。如:將S=0.1代入式 3-13就可得出:在s=

o.1條件下,具有良好工作特性的調節閥所應具有的 rC/L)。由此可見(jiàn),用這種方法補償畸

變,需要閥門(mén)制造廠(chǎng)不只是按 S=1提供具有常用流量特性曲線(xiàn)的調節閥而是要求按式 3-13

算得的實(shí)際工作需要的固有流量特性 rC/z)提供閥門(mén)。

利用式 3—11,我們還可推導出適用于所有流體的閥門(mén)固有沆量特性與工作流量特性的關(guān)系式。,我們可以看出,閥門(mén)固有流量特性 'C/z)由所要求的工作流量特性 丘C/L)和管道系統的阻力特性 F⒃1。。)/F(Q)所 決定。這樣閥門(mén)廠(chǎng)在設計閥節窗口形狀時(shí)-需要同時(shí)考慮 rl C/L)和 F(Q)/F(Q)兩 項因素。其中前一項一般是幾種典型特性曲線(xiàn),如直線(xiàn)、等百分比等,而后-項則與具體系統有關(guān)。通過(guò)對 (3∵13)及(3—14)式的分析 ,可見(jiàn)閥門(mén)廠(chǎng)需按每個(gè)具體系統來(lái)設計 r￠/L)。即可能每一個(gè)閥門(mén)的節流件都不-樣。這對加工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是很因難的,因此 ,僅利用特殊的閥門(mén)固有流量特性來(lái)補償畸變 ,有一定局限性 。在前面的分析中,我們主要討論了流量與閥桿行程的關(guān)系。調節閥在實(shí)際使用中;最終需要的是調節信號與流量的關(guān)系。即 rLQ。我們可以通過(guò)改變 `→Q的關(guān)系來(lái)達到補償的目的。同樣 ,也可用改變 r→`的關(guān)系來(lái)補償畸變。如 :在調節器輸 出端 ,加函數發(fā)生器(見(jiàn)圖 3-4)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是 :a。對閥門(mén)本身沒(méi)有特殊要求 ,可利用一般調節閥,而不需修改節流件形狀。b。修改較容易,使用函數發(fā)生器進(jìn)行信號補償,可以在不改變閥門(mén)的情況下,修改流量特性 ,當遇到工藝條件發(fā)生變化 ,流量特性選擇不準確和計算偏差等情況時(shí),修正軟件就可彌補 ,而不要對硬件設備做任何修 因 3-4 信號補償Φ = (3-15)改。c。某些類(lèi)型的調節閥具有固定的流量特性,不可能通過(guò)改變節流件形狀來(lái)調整 (如:蝶閥、偏心旋轉閥、百頁(yè)窗風(fēng)門(mén)等),故只有用信號補償。例如:百頁(yè)窗式風(fēng)門(mén)具有快卉特性,調節性能不好,用信號補償就可將其流量特性變?yōu)橹本€(xiàn)特性,從而解決了調節不好的問(wèn)題。d。利用信號補償,還可得到調節系統所需要的任何特殊流量特性。

四、調節閥流量特性的選擇

在前我們討論了調節閥的固有流量特性、工作流量特性以及它們之間的關(guān)系,至此,我們可根據調節系統所要求的流量特性f1(l/L)來(lái)選擇調節閥的固有流量特性 。在本節中我們將著(zhù)重討論f1(l/L)的選擇,即調節系統要求調節閥具有怎樣的工作流量特性 。我們知道調節閥是構成 自動(dòng)調節系統的l一個(gè)環(huán)節 ,自動(dòng)調節系統通常是 由對象、變送器、調節器及調節閥 (含執行機構)等環(huán)節組成 。它是一個(gè)熱交換器 自動(dòng)調節系統。

其中; Κ1—— 變送器放大系數

Κ2—— 調節器放大系數

Κ3—— 調節閥放大系數

Κ4—— 對象放大系數

系統總的放大系數 Κ 為 :K=K1·K2·K3·K4

一般情況下,變送器、調節器的放大系數是常數,只是對象的放大系數隨外部條件的變化而變化。要保持總的放大系數不變,應當是以閥的放大系數來(lái)補償對象的放大系數,所以調節閥的流量特性的選擇總是與對象的特性相反。

選擇的基本原則是:

在下列情況下,一般選擇直線(xiàn)流量特悻。 ‘

1、外部干擾小9結定值變化小,可調范圍小的場(chǎng)合:

2、工藝流程的主要參數變化呈線(xiàn)性。

在下列情況下,一般選擇等百分比流量特性:

1、要求大的可調比。

2、工藝流程的主參數變化呈上拱形。

根據以往的經(jīng)驗,在表 3-2中列出了幾種常用鏑節系統對 rI的選擇,體選用時(shí)爹考。使用時(shí)如果同時(shí)存在凡個(gè)干擾,則根據經(jīng)常起作用的主要干擾來(lái)選擇。如果對象時(shí)間常數很大,應按動(dòng)態(tài)特性來(lái)選擇。一般情況均按靜態(tài)特性來(lái)選擇。