一、調(diào)節(jié)閥的典型固有流量特性

目前 ,現(xiàn)有調(diào)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(diào)節(jié)閥的流量與開度成 比例關(guān)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(diào)節(jié)閥流量變化的百分比在全行程內(nèi)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(shí),相對流量變化大 ,調(diào)節(jié)作用強(qiáng) ,易于產(chǎn)生超調(diào) ,引起振蕩 ,而在大開度時(shí),相對流量變化小 ,調(diào)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(nèi),相對流量變化大 ,調(diào)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(shí),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(shí)際運(yùn)行中,調(diào)節(jié)閥前后壓差總是變化的,這時(shí)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(diào)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(dòng)阻力與流速大致成平方關(guān)系,故調(diào)節(jié)閥一旦動(dòng)作,流量隨之改變,管道阻力降相應(yīng)改變。進(jìn)雨,調(diào)節(jié)閥壓降也相應(yīng)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(guān)。壓降分配比小時(shí),調(diào)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(diào)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(jié)果。因此,已知阻力特性。就可推導(dǎo)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(guān)系可推導(dǎo)出,作用在調(diào)節(jié)閥上的壓差△P:(在i開度)的計(jì)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(diào)節(jié)閥的全開流量。r是調(diào)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(guān)系和基本液體調(diào)節(jié)閥計(jì)算公式導(dǎo)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(shù)式表達(dá) :Kv值的計(jì)算中我們可以歸納出:

三、調(diào)節(jié)閥的流量特性畸變的補(bǔ)償

調(diào)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(shí)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(chǎn)生畸變r(jià)為限制畸變,保證較好的調(diào)節(jié)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(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(shí)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(nèi)。另一種思路是,在選擇流量特性時(shí)應(yīng)當(dāng)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(yù)計(jì)畸變(閥門固有流量特性與工作特性的關(guān)系),提高了調(diào)節(jié)品質(zhì),放寬了對畸變的限制,降低了對 s值的要求,可構(gòu)成低 s值運(yùn)行的系統(tǒng),達(dá)到節(jié)能的目的。我們稱這種方法為調(diào)節(jié)閥流量特性畸變補(bǔ)償技術(shù)。實(shí)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(jīng)給出閥門固有流量特性與實(shí)際工作特性間的一般關(guān)系式,當(dāng)給定工作流量特性和系統(tǒng)阻力特性時(shí),就可利用這些式子求出閥門所應(yīng)具有的固有流量特性。

同樣,當(dāng)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(tǒng)阻力特性條件下,閥門所應(yīng)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(diào)節(jié)閥所應(yīng)具有的 rC/L)。由此可見,用這種方法補(bǔ)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(diào)節(jié)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。

利用式 3—11,我們還可推導(dǎo)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(guān)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(shè)計(jì)閥節(jié)窗口形狀時(shí)-需要同時(shí)考慮 rl C/L)和 F(Q)/F(Q)兩 項(xiàng)因素。其中前一項(xiàng)一般是幾種典型特性曲線,如直線、等百分比等,而后-項(xiàng)則與具體系統(tǒng)有關(guān)。通過對 (3∵13)及(3—14)式的分析 ,可見閥門廠需按每個(gè)具體系統(tǒng)來設(shè)計(jì) r￠/L)。即可能每一個(gè)閥門的節(jié)流件都不-樣。這對加工生產(chǎn)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(bǔ)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(diào)節(jié)閥在實(shí)際使用中;最終需要的是調(diào)節(jié)信號與流量的關(guān)系。即 rLQ。我們可以通過改變 `→Q的關(guān)系來達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。同?,也可用改變 r→`的關(guān)系來補(bǔ)償畸變。如 :在調(diào)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(diǎn)是 :a。對閥門本身沒有特殊要求 ,可利用一般調(diào)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(jìn)行信號補(bǔ)償,可以在不改變閥門的情況下,修改流量特性 ,當(dāng)遇到工藝條件發(fā)生變化 ,流量特性選擇不準(zhǔn)確和計(jì)算偏差等情況時(shí),修正軟件就可彌補(bǔ) ,而不要對硬件設(shè)備做任何修 因 3-4 信號補(bǔ)償Φ = (3-15)改。c。某些類型的調(diào)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(diào)整 (如:蝶閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥、百頁窗風(fēng)門等),故只有用信號補(bǔ)償。例如:百頁窗式風(fēng)門具有快卉特性,調(diào)節(jié)性能不好,用信號補(bǔ)償就可將其流量特性變?yōu)橹本€特性,從而解決了調(diào)節(jié)不好的問題。d。利用信號補(bǔ)償,還可得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需要的任何特殊流量特性。

四、調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇

在前我們討論了調(diào)節(jié)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(jù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)所要求的流量特性f1(l/L)來選擇調(diào)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(diào)節(jié)系統(tǒng)要求調(diào)節(jié)閥具有怎樣的工作流量特性 。我們知道調(diào)節(jié)閥是構(gòu)成 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的l一個(gè)環(huán)節(jié) ,自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常是 由對象、變送器、調(diào)節(jié)器及調(diào)節(jié)閥 (含執(zhí)行機(jī)構(gòu))等環(huán)節(jié)組成 。它是一個(gè)熱交換器 自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

其中; Κ1—— 變送器放大系數(shù)

Κ2—— 調(diào)節(jié)器放大系數(shù)

Κ3—— 調(diào)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(diào)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(yīng)當(dāng)是以閥的放大系數(shù)來補(bǔ)償對象的放大系數(shù),所以調(diào)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(jié)定值變化小,可調(diào)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(diào)比。

2、工藝流程的主參數(shù)變化呈上拱形。

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),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(shí)爹考。使用時(shí)如果同時(shí)存在凡個(gè)干擾,則根據(jù)經(jīng)常起作用的主要干擾來選擇。如果對象時(shí)間常數(shù)很大,應(yīng)按動(dòng)態(tài)特性來選擇。一般情況均按靜態(tài)特性來選擇。