1、第二章調節(jié)閥的特性分析6.2.1 調節(jié)閥的節(jié)流原理和流通能力當流體經過調節(jié)閥時，由于閥芯、閥座間流通面積的局部縮小，形成局部阻力，使流體在此處產生能量損失，這個損失的大小通常用閥前后的壓差來表示。凋節(jié)閥前后管道直徑相同，流速相同，根據流體能量守恒原理，可得到流體經過調節(jié)閥后的能量損失與調節(jié)閥前后的壓差關系為：式中打一單位或量浪悻經過璘節(jié)鈍的能看報失.調節(jié)網前壓力JA闌節(jié)律后壓力*r流體強度*設調節(jié)閥開度不變，流體重度不變(不可壓縮流體)，則單位重量的流體的能量損失與流體的動能成正比。即：式中W流體平均流速.g重力加速度f謝行閥的阻力票數(shù).與牌的結構型式、流體的性甌和開度有關.因為I流體的平均流

2、速為工WFM(642-3)式中Q流體的體積施量.同一管道截面班.,綜合式(札21)、式(6.22和式(6.2-3)得工(6,2-4)式舊2一必為調節(jié)閥的流最方程,方程中瞽參數(shù)果田的單位為小化皿二八八力及雇尼,瑪(gf/em1)wQ(cm7«)*當QH均果用工程單位,即(n?/hhB，F(xiàn)Jkgf/s?)可得到實標應用的謊區(qū)方(6.2-5)當調節(jié)閥口徑一定，即調節(jié)閥接管截面積Al定，且P1-P2不變時，阻力系數(shù)I減小,流量QU增大，反之I增大則Q減小，所以調節(jié)閥的工作原理就是由輸入信號的大小、改變閥芯的行程，從而改變流通面積達到調節(jié)流量的目的。(6*26)令C=5,04*vT式32-5）

3、對駕為iC稱為流通能力，與閥芯、閥座的結構、閥前后的壓差、流體性質等因素有關。必須在規(guī)定了一定的條件后，再描述調節(jié)閥的流通能力。我國所用流通能力C的定義為：在調節(jié)閥全開，閥前后壓差為1kgf/cm2,介質重度為1gf/cm3時，流經調節(jié)閥的流量數(shù)。例如：一個C值為32的調節(jié)閥就是表示當閥全開，閥前后壓差為1kgf/cM時，每小時能通過的水量為32m3。6.2.2 調節(jié)閥流量特性的定義調節(jié)閥的流量特性是指被調介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度之間的關系，即：式中壽相對源的，即調節(jié)閥某開度流量Q與全開流量Qa*之比與一相對開度，即調步閥某一開度行程/與全開行程工之比.一般說來，變化調節(jié)閥的閥芯

4、與閥座之間的流通面積，就可實現(xiàn)流量的調節(jié)。但實際上由于各種因素的影響，如果在改變節(jié)流面積的同時發(fā)生閥前后壓差的變化，而壓差的變化也會引起流量的變化。為了便于分析，假定閥前后壓差為一定值，此時的流量特性稱為理想流量特性。在此基礎上引伸到真實情況的研究，這就是工作流量特性。6.2.3 理想流量特性調節(jié)閥在前后壓差一定的情況下得到的流量特性稱為朋想流量特性。理想流量特性取決于閥芯的形狀，不同閥芯曲面可得到不同的理想流量特性如圖6.21。典型的理想流量特性有直線、等百分比（對數(shù)）、快開和拋物線四種，特性曲線如圖6.22。t/LCii用想海壯特性曲線1.快開血金梏性心宜些微量特性工也靠線,讓將牲船琴百分

5、比或量特性圖6,21腳芯曲面形狀1 .快開瓶址梆性的曲面2,宜44（10特性的曲面3.物蝶流帶性的曲曲4.零科分比就疑特性的曲面6.2.3.1直線流量特性直線流量特性是指調節(jié)閥的相對流量與相對位移（相對開度）成直線關系，即單位位移變化所引起的流量變化是一個常數(shù)，用數(shù)字式表達為：式中K常皎.即調節(jié)閥的放大系數(shù),將太f8交-9）模分禪nKJ+C<6.210）式中C一積分常數(shù).已知邊界條件；時'Q-Qb,將邊界條件代入式（配2-1。）求得各項常數(shù)為：C二肄式二1一爭軍r抵"給出2一111式中r解方閥的可調比,即調節(jié)閥所能控制的最大彼皆和最小流播的比情，用n表示.格式網式-1口

6、代入式0式一M）得./=+口+（氏1）/,（S'2-12>式16.212）我明，是時方之間成直觀關系E國電”2曲饋2,但暨注意當可網比火不同時，特性曲緩的起點不同”當代初*；=。時,M=033.為便戶分析，設K-皿，耶特性曲線以原點為起點，當位移變化10%時，引起的流量變化也是10%。但相對流量變化量卻不同。我們對行程的10%、50%、80%三點進行分析。在2%時，源量相對變化值；色產X100%=100%在2%時，流量相對變化值；咋Hx1。0%=20%在80%時流最相對變化值;”即乂1的=12.弓/1oU由以上分析可看出，閥門開度小時，相對變化值大，而閥門開度大時，流量相對變化小

7、。也就是說閥門小開度控制作用強，這時容易產生振蕩，閥門大開度調節(jié)作用太弱，調節(jié)緩慢，不靈敏。6.2.3.2 等百分比流量特性（對數(shù)流量特性）等百分比流量特性是指單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與該點的相對流量成正比關系，用數(shù)學式表達為：(6.213)1<6,214)，守一將式心2-1力枳分得In+C已知邊界茶件為工，=0時,Q=Q由.，=£時,Q=Qa將邊界條件代入式(仇2-143得各項常數(shù)為:將我工卻代入得：lain.C0IruffKInK各常數(shù)代入式2-14得工所以有：(6.2-15)式(6.215)友明畀與與之間成對數(shù)關系，見圖6.ZT曲線4.與直線流量特性一樣，以

8、行程的10%、50%和80%三點分析。行程變化10%所引起流量變化分別是1.91%、7.3%和20.4%?？梢?，閥開度小時，調節(jié)平穩(wěn)緩和，開度大時，調節(jié)靈敏有效，因此有利于自動調節(jié)。在前述三點開度上，流量變化的百分比是相同的，均為40%,這說明這種閥的調節(jié)精度在全行程范圍內是不變的。從曲線圖中還可看出，在同一行程下，等百分比，閥通過的流量小手直線閥通過的流量。等百分比閥芯形狀如圖6.21之4。6.2.3.3 快開流量特性這種閥的流量特性在開度小時，流量就已較大，隨著開度的增大，流量很快達到最大，再增加開度，流量變化極小，所以稱為快開特性。用數(shù)學式表達為：(6.?-16)(6.2-17)格式46

9、.216)枳分并代入邊界條件得;送：=知+，制-1用,特性曲線見圖6.22曲線1,它的有效位移一般在閥座直徑的4/1以內，位移再增大，閥的流通面積不再增大，失去調節(jié)作用。這種特性適用于快速啟閉的切斷閥和雙位調節(jié)系統(tǒng)。6.2.3.4 拋物線流量特性拋物線流量特性是指單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與該點相對流量值的平方根成正比。用數(shù)學式表達為：(6,2-18)(6-219)將式（6.218）枳分井代入邊界條件得;關:舶打式出2-19）表明，建-和小之間成拋物線關系.曲線見圖6,2-2曲線3,它介于直線曲線與對數(shù)曲線之間，在相對位移30%及相對流量20%段區(qū)域內為拋物線規(guī)律，在此以上的范圍為

10、線性關系，用來彌補直線流量特性開度小時調節(jié)能力差的缺點。6.2.4工作流量特性前面所述為調節(jié)閥的理想流量特性。在實際使用中，由于調節(jié)閥前后的壓差是不斷變化的，這種情況下的流量特性稱為工作流量特性。在實際使用中，調節(jié)閥總是和其它工藝設備、管道等串聯(lián)或并聯(lián)使用，流量隨阻力的變化而變化。下面以串聯(lián)系統(tǒng)為例分析其工作流量特性。系統(tǒng)總壓差A邛于管路系統(tǒng)（除調節(jié)閥外的全部設備及管路）壓差APi與調節(jié)閥的壓差AB之和即：AP=APi+AB。由調節(jié)閥的流量方程丹可知，通過調節(jié)閥的流量Q與流通能力M關，而C隨閥的開度而變。若調節(jié)閥壓差APi不變則有：Q-cQa（X式中流過調節(jié)閥的最大配量I閩全開時的流通能力.(

11、6,220)(6.2-21)»(6.2-22)。"餐總=”*）若流過管道設備磐量為Q'則有QC為管道設備的減量系數(shù)由滴體的連統(tǒng)性和能且守恒定律可知；所以有,格"=+陷代入式（機2-20）并整理得:式中M當調節(jié)閥全開時,1(4)/1則附上壓差aPg=Ma%所以.M=卷,表示調節(jié)閹全開時壓差與系統(tǒng)忌時找的比值,此值設為5值上謁節(jié)閥上的壓差與位移及5值的關系為；(十一i)尸(£)+12-23)在求得調節(jié)閥上壓差變化的規(guī)律后，便能求出調節(jié)閥在串聯(lián)管道時相對流量與相位位移的關系式，即為調節(jié)閥工作流量特性。若以Qna法示管道阻力等于零時調節(jié)閥的全開流量。以Q

12、00表示存在管道阻力時調節(jié)閥的全開流量，則可得式(6.224)和式(6.2-25)分別是串聯(lián)管道時，以量特性。此時對理想流量特性為直線和對數(shù)特性的凋節(jié)閥,僅224)£6.225)Qnax及Q00作參比值的工作流在不同S值下工作特性變化情況止圖6.23和圖6.2-4S-I«-0.«圖-2T-Jfi一廂節(jié)制F：作作性*Qa參比)理想構件為直線型01理想涉性為對黃噌由圖6.23和圖6.24可以看出：(1)當S=1時，即管道阻力為零，系統(tǒng)總壓差全部降在調節(jié)閥L,實際工作特性與理想工作特性一致。(2) 隨著S值的減小，管道阻力損失增加，系統(tǒng)壓差降在管道上的壓差增大，凋節(jié)閥全開時流量減小，調節(jié)閥可調比縮小。(3) 隨著占值減小流量特性發(fā)生較大畸變，理想直線特性趨向快開特性，理想等百分比特性趨于直線特性，使小開度時放大系數(shù)增加，開度大時，放大系數(shù)減小，造成開度小時調節(jié)不穩(wěn)定，大開度時調節(jié)遲緩，影響調節(jié)質量。在實際使用中，一般希望S值不低于0