一、調節(jié)閥的典型固有流量特性

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

1、直線流量特性

直線流量特性指調節(jié)閥的流量與開度成 比例關系。

D(Kv/Kv頓)/d(l/L)=常數(shù)

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(jié)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(shù)

（Kv/Kv頓）+R（1/L-1）

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

二、工作流量特性

在實際運行中,調節(jié)閥前后壓差總是變化的,這時所呈現(xiàn)的流量特性稱為工作流量特性。

1、串聯(lián)于管道上的調節(jié)閥的工作流量特性

由于閥開度的變化引起流量變化,而流動阻力與流速大致成平方關系,故調節(jié)閥一旦動作,流量隨之改變,管道阻力降相應改變。進雨,調節(jié)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(tǒng)的阻力特性E△Pt邊·'⑷)]有關。壓降分配比小時,調節(jié)閥流量曲線就向下移,呈現(xiàn)拱形,使理想的直線特性畸變?yōu)榭扉_特性,理想的等百分比特性趨向于直線特性,可見,s值越小則流量畸變越大，為了保證較理想的調節(jié)性能，一般要求S≧0.3～0.6。

2、工作流量特性是閥門固有流量特性和系統(tǒng)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(jù)此阻力特性關系可推導出,作用在調節(jié)閥上的壓差△P:(在i開度)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(jié)閥的全開流量。r是調節(jié)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性關系和基本液體調節(jié)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比容 比變化不大的可壓縮性流體。

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

三、調節(jié)閥的流量特性畸變的補償

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

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

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

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

考慮實際存在的畸變,來選擇所需要的流量特性,然后來防止出現(xiàn)過大的偏差,再把畸變限制

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

性曲線,即系統(tǒng)所要求的工作流量特性曲線,來確定閥門的固有流量特性。這樣就從限制畸變

改變?yōu)檎_地預計畸變(閥門固有流量特性與工作特性的關系),提高了調節(jié)品質,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(tǒng),達到節(jié)能的目的。我們稱這種方法為調節(jié)閥流量特性畸變補償技術。實際上在前節(jié)串聯(lián)管道的工作流量特性的討論中,式3-6、3-11已經給出閥門固有流量特性與實際工作特性間的一般關系式,當給定工作流量特性和系統(tǒng)阻力特性時,就可利用這些式子求出閥門所應具有的固有流量特性。

同樣,當rIC/z)一 定時,將不同的s值代入式 3—13,就可得出在不同的系統(tǒng)阻力特性條件下,閥門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(jié)閥所應具有的 rC/L)。由此可見,用這種方法補償畸

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

算得的實際工作需要的固有流量特性 rC/z)提供閥門。

利用式 3—11,我們還可推導出適用于所有流體的閥門固有沆量特性與工作流量特性的關系式。,我們可以看出,閥門固有流量特性 'C/z)由所要求的工作流量特性 丘C/L)和管道系統(tǒng)的阻力特性 F⒃1。。)/F(Q)所 決定。這樣閥門廠在設計閥節(jié)窗口形狀時-需要同時考慮 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,如直線、等百分比等,而后-項則與具體系統(tǒng)有關。通過對 (3∵13)及(3—14)式的分析 ,可見閥門廠需按每個具體系統(tǒng)來設計 r￠/L)。即可能每一個閥門的節(jié)流件都不-樣。這對加工生產來說是很因難的,因此 ,僅利用特殊的閥門固有流量特性來補償畸變 ,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系。調節(jié)閥在實際使用中;最終需要的是調節(jié)信號與流量的關系。即 rLQ。我們可以通過改變 `→Q的關系來達到補償?shù)哪康?。同?,也可用改變 r→`的關系來補償畸變。如 :在調節(jié)器輸 出端 ,加函數(shù)發(fā)生器(見圖 3-4)。這種方法的優(yōu)點是 :a。對閥門本身沒有特殊要求 ,可利用一般調節(jié)閥,而不需修改節(jié)流件形狀。b。修改較容易,使用函數(shù)發(fā)生器進行信號補償,可以在不改變閥門的情況下,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,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。某些類型的調節(jié)閥具有固定的流量特性,不可能通過改變節(jié)流件形狀來調整 (如:蝶閥、偏心旋轉閥、百頁窗風門等),故只有用信號補償。例如:百頁窗式風門具有快卉特性,調節(jié)性能不好,用信號補償就可將其流量特性變?yōu)橹本€特性,從而解決了調節(jié)不好的問題。d。利用信號補償,還可得到調節(jié)系統(tǒng)所需要的任何特殊流量特性。

四、調節(jié)閥流量特性的選擇

在前我們討論了調節(jié)閥的固有流量特性、工作流量特性以及它們之間的關系,至此,我們可根據(jù)調節(jié)系統(tǒng)所要求的流量特性f1(l/L)來選擇調節(jié)閥的固有流量特性 。在本節(jié)中我們將著重討論f1(l/L)的選擇,即調節(jié)系統(tǒng)要求調節(jié)閥具有怎樣的工作流量特性 。我們知道調節(jié)閥是構成 自動調節(jié)系統(tǒng)的l一個環(huán)節(jié) ,自動調節(jié)系統(tǒng)通常是 由對象、變送器、調節(jié)器及調節(jié)閥 (含執(zhí)行機構)等環(huán)節(jié)組成 。它是一個熱交換器 自動調節(jié)系統(tǒng)。

其中; Κ1—— 變送器放大系數(shù)

Κ2—— 調節(jié)器放大系數(shù)

Κ3—— 調節(jié)閥放大系數(shù)

Κ4—— 對象放大系數(shù)

系統(tǒng)總的放大系數(shù) Κ 為 :K=K1·K2·K3·K4

一般情況下,變送器、調節(jié)器的放大系數(shù)是常數(shù),只是對象的放大系數(shù)隨外部條件的變化而變化。要保持總的放大系數(shù)不變,應當是以閥的放大系數(shù)來補償對象的放大系數(shù),所以調節(jié)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,一般選擇直線流量特悻。 ‘

1、外部干擾小9結定值變化小,可調范圍小的場合:

2、工藝流程的主要參數(shù)變化呈線性。

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(shù)變化呈上拱形。

根據(jù)以往的經驗,在表 3-2中列出了幾種常用鏑節(jié)系統(tǒng)對 rI的選擇,體選用時爹考。使用時如果同時存在凡個干擾,則根據(jù)經常起作用的主要干擾來選擇。如果對象時間常數(shù)很大,應按動態(tài)特性來選擇。一般情況均按靜態(tài)特性來選擇。