【华北电力 过程控制】第四章调节阀(冯)

B 特性曲线畸变
2. 并联管道
也有上述A、B两方面的变化，A的变
化更为明显
Q
Rp
Q0
max
Qe
Rp
Ri
Ri (Ri 1)S100
调节阀流量特性的选择
选择步骤： 1.根据对象特性，选择阀的工作流量特性； 2.然后根据现场的配管情况，从工作流量特性推出理
想流量特性。 确定工作流量特性的原则：使广义对象具有线性特性。即
确定公称压力工作温度等442调节阀的流量系数一调节阀的流量方程水平管道f接管面积?阻力系数a单位系数?介质密度p1p2阀前后的压力??????21222211222221112222ppafqfqvgvpgvpgvphgvph???????????二流量系数的定义流量系数用以表示特定条件下单位时间内通过阀门的体积流量或质量流量
§4-2 调节阀的流量系数
一、调节阀的流量方程
h1
P1
V12 2g
h2
P2
V22 2g
水平管道 P1 V12 P2 V22 2g 2g
V Q , Q AF P1 P2
F
F接管面积、 阻力系数、A单位系数 介质密度、P1、P2阀前、后的压力
二、流量系数的定义
流量系数用以表示特定条件下，单位时 间内通过阀门的体积流量或质量流量； 衡量阀门流通能力大小.
再根据 C’=C/FR
修正计算流量系数C’
§4-3 调节阀的流量特性
流量特性指相对流量q与相对开度l之间的函 数关系 q = f(l); q = Q/Qmax; l = L/Lmax
主要取决于阀的结构特性和工艺配管情况
一、理想流量特性
调节阀前后压差保持不变时流量特性。
二、工作流量特性
实际工作条件下，阀门前后压差不会是常 数，造成工作条件下的流量特性与理想流 量特性不一致。
座阀，角形阀，蝶阀，三通阀门阀开度，范围隔0.2-1膜.0 阀 分程控制：0.2-0.6, 0.55-1.0
2）按流体对阀芯的作用分：流开阀和流闭 阀
二、调节阀选择计算的内容
1.执行机构的选择：种类、输出力大小 2.阀体结构类型：单、双座，角阀、蝶
阀、隔膜阀 3.气开、气关调节阀的组合方式 气开、气关的选用原则:安全性原则 4.流量特性及其选择 5.流通能力的计算与口径的选择 6.确定公称压力、工作温度等
2.流量系数工程计算公式用表(书中表4.2)
A 按介质种类，一般分液体、气体、蒸汽，考虑采用 不同的计算公式。
B 应严格按照所规定的量纲
3.计算流量系数时需考虑的问题 上表适合于牛顿型不可压缩流体、可压缩 流体（气体、蒸汽）以及这2种流体的均 匀混合流体。
阻塞流问题：FL 雷诺数修正：高黏度液体，或低速流动时 压缩系数修正：Z 管件形状修正： Fp
5 当液体流过阀门缩流处，其静压低于流 体的饱和蒸汽压时，会发生闪蒸，并进 而发生阻塞流。液体发生阻塞流的条件 是 P>FL2(P1-FFPv), Pv介质饱和蒸汽 压, FL压力恢复系数,FF液体临界压力比 系数
五、雷诺数Re修正
Re是判断流体在管道内流动 状态的一个无量纲数。
高黏度液体，或低速流动时, 根 据雷诺数Re,查图4.10得到雷 诺数修正系数FR
开度 10-20% 80-90%
50-60%
相对（20-10）/10 （60-50）/50 10/80
2. 等百分比流量特性（对数特性）
dq/dl=kq
放大倍数与本点相对流量的比值为 常数，
因而称为等百分比。
lnq=(l-1)lnR
在半对数坐标上为常数 特点：放大倍数为变数，增益随开度的
增加而增加, 流量在全行程内相对变化 均匀。 3. 快开阀 q=1-(1-1/R)(1-l)2
式；各种修正； 5.确定口径；验算相对开度，可调比； 6.确定使用的温度、压力条件等
这时阀两端的差压不断变化（干扰），控制系统使阀杆位移
不断变化，以使介质流量基本不变化，来保证系统工作点稳
定。因为选了对数流量特性，工作过程中K 基本不变化， K K o基本不变化，即系统工作点稳定。
3.随动系统，设定值不断变化。这时应从对象特性考虑。
当对象特性是线性时，K
是恒定的，阀应选直线流量特性。 o
四、关于阻塞流
1 增大压差P1-P2，（即减小P2）而通过 的流量不发生变化的现象
2 阻塞流与非阻塞流状态下，流量与压差 之间的数值关系变化较大，要采用不同 的计算公式。先判别状态，再选取计算 公式
3 是否发生阻塞流，与阀门结构、介质种 类有关。
4 某种阀门流经空气发生阻塞流时的压差 与阀前压力的比值，称为临界压差比XT。 其它可压缩流体发生阻塞流的条件是 x>Fk XT ;Fk是指可压缩流体的绝热指数 与空气的绝热指数之比。
Process Control
过程控制
华北电力大学自动化系
第四章 调节阀的选择与计算
§4-1 调节阀简介 §4-2 调节阀的流量系数及其计算 §4-3 调节阀的流量特性及其选择
§4-1 调节阀简介
一、调节阀的构成 基本组成与作用（见书图4.1） 1）执行机构：把控制信号转换为阀杆转角
度或位移。 电动执行器：伺服放大器，伺服电机、
当对象特性是非线性时，K
随着流量增加而下降，阀应选 o
对数流量特性。K
随着流量增加而上升，阀应选快开特性。 o
见下图。
4.定值系统，负荷是主要干扰。选择方法同3。 控制阀流量特性选择方法： 理论方法：繁杂，不实用。 经验法：工程设计中多采用。
调节阀选择计算小结(P82 4-4)
1.调节阀体结构形式的选择 2.气开、气关形式的选择 3.流量特性的选择 控制质量、配管状态 4.流量系数的计算 确定计算数据；阻塞流判别；选取计算公
二、工作流量特性
实际工作条件下，阀门前后压差 不会是常数，造成工作条件下的 流量特性与理想流量特性不一致。
1 串联管道：
系它统阻总力压的差压=差阀两Rs端 压QQr1r差000 +管道其 阀阻比S100=调节Rs 阀 R全i S开100时两端
串联管道上调节阀工作流量系数与理想
情况的差别
A 可调范围缩小
一、理想流量特性—阀的结构特性
1.直线流量特性 dq/dl=k
即 q=kl+c 令R=Qmax/Qmin为可调范围。
l=0时Q=Qmin q=1/R l=1时Q=Qmax q=1 q=(1+(R-1)l)/R q与l成直线关系
特点：
1）放大倍数为常数
2）流量的相对变化不均匀
ห้องสมุดไป่ตู้
如10%的开度变化，流量变化 10,50,80吨/时
K K Ko 常数（变送器、调节器等环节的放大倍数视为
常数）。分四种情况： 1.工作点较稳定，阀两端差压较恒定，阀门开度变化不大，
K 、Ko 变化不大。选直线、对数均可。这是非常理想的情况。
２．阀两端差压是主要干扰。这时，系统的工作点应保持不
变，K o应不变化，K 也应不变化，应选对数流量特性。
减速器 气动执行器：薄膜式、气缸式 液动执行器：输出力大
2）调节阀阀体：根据阀杆动作改变流通面 积，从而改变介质流量大小。
3）阀门定位器：根据控制信号使阀门开度 精确定位
阀门定位器应用场合： （1）提高控制系统精度 （2）系统需要改变调节阀流量特性 （3）组成分程控制系统
2. 调节阀分类： 1）调节阀结构类型：直通单座阀，直通双
额定（标称）流量系数C100：指阀门 全开（开度100%）、阀前后的压差 为 0.1MPa时，每小时流过密度为 1g/cm3的水的吨数（m3)，它是阀 门规格的一项指标.
三、流量系数的计算公式
1.流量系数的基本计算式
CA F , C
Q
(P1 P2 ) /
用以计算满足工作状态要求的阀门流量系数，作为选 择阀门尺寸的依据，确定其额定流量系数