过控第4章
过控课程小结
第六章 前馈及其他控制系统 1 静态前馈控制 2 复合控制系统
2 测试法建模 (1) 阶跃响应和对象传递函数的关系 (2) 方波响应法求阶跃响应→对象特性 方波响应法求阶跃响应 求阶跃响应→ 阶跃响应曲线→ 阶跃响应曲线→选择传函 一阶跃惯性环节 一阶跃惯性环节+滞后 一阶跃惯性环节 滞后 二阶跃惯性环节+滞后 二阶跃惯性环节 滞后 待求参数： 待求参数： K,τ ,T (T1 T 2) ,
第二章： 第二章：比例积分微分控制及其调节过程
概念:调节器的正反作用 概念 调节器的正反作用 有关计算
第三章 单回路控制系统设计
一 系统的基本结构 二 简单控制系统设计 (1) 选择被控参数 选择控制参数: 输入分析→ 影响θ (2) 选择控制参数: 输入分析→ 影响θ的因素 (3) 画控制系统图 (4) 调节阀气开气关形式 (5) 调节器正反作用选择 判断方法1: 1:分析法 判断方法1:分定 三 调节器参数的整定 1 广义调节器和广义对象
第1章 生产过程动态特性
一 控制系统的质量指标 1 衰减率 余差（残差） 2 余差（残差） 二 生产过程的数学模型 1. 解析法求对象特性 （1）了解控制要求 → 被控制量和控制量 分析过程机理→ （2）分析过程机理→ 平衡关系 列出平衡方程： （3）列出平衡方程： 单位时间进入系统物料（能量） 单位时间流出物料（ 单位时间进入系统物料（能量）- 单位时间流出物料（能 系统内物料（能量）储存量物料（能量） 量）=系统内物料（能量）储存量物料（能量）的的变化率 （4）消去中间变量 → 输出输入变量间关系 （5）规范化 → 传递函数
(2) 扰动分析 一次扰动 二次扰动 (3) 串级控制系统设计 主参数和副参数选择 画控制系统图 调节阀气开气关形式 调节器正反作用选择 2 比值控制系统 (1) 比值系数的计算 流量与测量信号成非线性关系 流量与测量信号成线性关系 (2)比值控制系统的类型 (2)比值控制系统的类型 (3) 比值控制实施方案
【精品】上海大学过控(1)复习要点和习题答案.
上海大学过控(1)复习要点和习题答案.课程掌握要点第一章绪论1．过程控制定义？掌握术语DCS，FCS，DDZ，QDZ2．常规仪表过程控制系统的组成？3．过程控制系统的性能指标。
尤其是单项指标。
4．自动化仪表的分类，信号体制：掌握气动仪表之间的联络信号是什么？电动模拟仪表的联络信号是什么？5．掌握单元组合仪表中设置活零点有什么好处？6．安全火花防爆系统第二章检测仪表1．传感器，变送器的作用。
检测变送的功能：转化为标准型号：24V DC 电源供电，4~20 mA 电流信号，1~5V DC 电压信号. 气动执行器 20~100 KPa2．掌握仪表的性能指标（误差，精度，特性曲线，零点，量程），掌握精度计算。
3．了解变送器与控制室仪表之间的信号四线制、三线制、二线制传输接线方式？4．掌握工业常用热电阻类型，热电阻的测温范围，注意事项及热电阻的接线方式。
5．掌握热电偶测温原理，范围，注意事项及冷端补偿和补偿导线。
6．掌握D D Z-I I I热电偶的特点。
7．了解热电偶变送器的作用，组成结构、各部分功能，实现原理。
8．掌握压力测量的弹性元件有哪几种？各种压力之间的关系。
9．掌握流量测量方法有那些，分类？节流式流量计测量流量原理，节流元件起什么作用？10．了解靶式流量计和其他流量计的工作原理。
11．掌握转子流量计的工作原理。
与差压流量计比较异同！涡街流量计测量原理。
12．了解液位测量仪表有哪几种？它们如何实现测量的原理？13．掌握利用压力或差压变送器来测量液位的原理？零点迁移。
课后作业答案：第一章 P151.（10）错（11）对2. （１）（用下图代替吧，手头无画图工具）其中控制器为LC，执行器为ＬＶ，检测变送可写为ＬＴ，对象为水槽，被控变量为液位（２）DDZ-III采用的电模拟信号体制:采用24V DC电源供电，4~20mA DC 电流信号作为工业现场和控制室之间各仪表之间的联络信号，1～5V DC电压信号作为控制室内各仪表之间的联络信号。
第4章(串级控制)过程控制课件
下面分析串级控制系统的工作过程.
R1 (s) E1 (s)
Z1 (s)
温度控制器
R2 (s) E2 (s)
Z 2 ( s)
“-”
流量控制器
“+”
控制阀
流量检测变送器 温度检测变送器
流量对象
D2 (s) Y2 (s)
温度对象
D1 (s) Y1 (s)
“-”
控制阀 原料油
降到最低程度. 此方案的缺点是出口
温度不是被控量, 燃料油流量是间接被控量, 这就要求燃料 油流量对出口温度有足够的灵敏度且两者间有一一对应的 关系. 但影响出口温度的还有燃料油的热值﹑炉膛的压力
(影响燃烧所需的空气含氧量)﹑原料油入口温度及入口 流量等诸多因素, 且当上述因素引起出口温度变化时, 由 于出口温度未反馈到系统的输入端, 故此方案无法克服上 述因素的干扰将温度调节到理想状态. 上面两种方案各有优缺点, 下图是把两种方案结合 在此方案中, 用温度控制器的 起来的一种控制方案. 温度变送器 输出作为流量控制器的设定值 TC 温度测量值 由流量控制器的输出去调节 温度设定值 燃料油的流量. 从结构上 流量测量值 QC 看, 其特点是 出口温度 两个控制器串 控制量 流量变送器 接使用故此方 燃料油 案可叫加 控制阀 热炉出口温度与
Z1 (s)
Wc1 (s)Wc 2 (s)Wv (s)
R2 ( s)
'
Wo 2 (s)
'
Y2 (s)
Wo1 (s)
Y1 (s)
Hm1 (s)
1 Wc1 (s)Wc 2 (s)Wv (s)Wo 2 ' (s)Wo1 (s) Hm1 (s) 0
过控自动化考前复习
过控⾃动化考前复习第⼀章1.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？闭环⾃动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制⼜有反向联系的⾃动控制。
操纵变量通过被控对象去影响被控变量，⽽被控变量⼜通过⾃动控制装置去影响操纵变量。
从信号传递关系上看，构成了⼀个闭合回路。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制⽽没有反向联系的⾃动控制系统。
即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过⾃动控制装置去影响操纵变量。
从信号传递关系上看，未构成闭合回路。
2.⾃动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作⽤？⾃动控制系统主要由两⼤部分组成。
⼀部分是起控制作⽤的全套⾃动化装置，它包括检测元件及变送器、控制器、执⾏器等；另⼀部分是受⾃动化装置控制的被控对象。
检测元件及变送器来感受被控变量的变化并将它转换成⼀种特定的信号。
控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与⼯艺上需要保持的设定值信号进⾏⽐较得出偏差，根据偏差的⼤⼩及变化趋势，按预先设计好的控制规律进⾏运算后，将运算结果⽤特定的信号发送给执⾏器。
执⾏器根据控制器送来的信号值相应地改变流⼈(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
3.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量。
被控对象是对象的输出被控变量是⽣产过程中所要保持恒定的变量给定值是⼯艺上希望保持的被控变量数值操纵变量是具体实现控制作⽤的变量4.什么叫负反馈？它在⾃动控制系统中有什么意义？把系统(或环节)的输出信号直接或经过⼀些环节重新引回到输⼈端的做法叫做反馈。
反馈信号的作⽤⽅向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈。
当被控变量y受到⼲扰的影响⽽升⾼时，负反馈使负反馈信号z升⾼，经过⽐较到控制器的偏差信号e降低，此时控制器发出信号⽽使控制阀的开度发⽣变化，变化的⽅向为负，从⽽使被控变量下降回到给定值x，这样就达到了控制的⽬的。
5.什么是控制系统的静态与动态？为什么说研究动态⽐研究静态更为重要？在⾃动化领域内，把被控变量不随时间⽽变化的平衡状态称为控制系统的静态。
过控4——精选推荐
过控4
第四章习题
1．⽓动调节阀的执⾏机构的正、反作⽤形式是如何定义的？在结构上有何不同？
2．试说明⽓动阀门定位器的⼯作原理及其适⽤场合
3．调节阀流量系数C 是什么含义？如何根据C 选择调节阀⼝径？
4．调节阀的⽓开、⽓关形式是如何实现的？在使⽤时应根据什么原则选择。
5．换热器温度控制系统如图4.1所⽰。
试选择该系统中调节阀的⽓开、⽓关形式。
（1）如被加热流体出⼝温度过⾼会引起分解、⾃聚或结焦；
（2）被加热流体出⼝温度过低会引起结晶、凝固等现象；
（3）如果调节阀是调节冷却⽔，该地区冬季最低⽓温为以下。
C 0o
图4.1
6．题图4.2所⽰锅炉控制系统中，试确定
阀⽓开、⽓关型式；
图4.2
理想流量特性和⼯作流量特性？如何选择调节阀的流量特性？．什么是调节阀的可调⽐？串联管系的值，并联管系的值对调节阀的可调⽐有何（1）汽包液位控制系统中给⽔调节（2）汽包压⼒控制系统中蒸汽调节阀⽓开、⽓关型式。
7．什么是调节阀的结构特性、
8100100S S 影响？。
过控课件
控制调节变量Q2，仅对流量信号之间比值关系起校正作用。而由副回路 对Ql、Q2进行比值控制
本章小结
基本计算式
传递函数
特征参数
单位阶跃响应曲线
在控制中的基本作用
特征参数变化对干扰作用的影响
特征参数变化对定值作用的影响
2013-7-13 第三章 比例积分微分控制及其调节规律 33
22
思考题
• 前馈控制系统与反馈控制系统的区别，静态 前馈利用了什么原理，动态前馈利用了什么 原理，常用的动态前馈是什么样的环节？ • 复合控制系统有何特点？
2013-7-13
第七章 前馈-反馈控制系统分析与设计
23/35
一. 单回路比值控制系统
1. 单闭环比值控制系统（定比值）
I0
控制器 执行器 管路
串级比值控制系统（变比值控制系统）方框图
I1 -
主调
I2 -
Q2(蒸汽)
副调 执行器 管路 对象
θ(温度)
÷
变送器 变送器
Q1 (煤气)
变送器
三. 串级比值控制系统（变比值控制系统）----特点
特点1：按一定的工艺指标自动修正比值系数的系统，即变比值。 副回路是一个单回路比值系统，两个流量比称为副参数。 I2(s)为变比值信号，即单闭环比值系统的给定值。
主回路也是一个闭环系统，由θ(s)的反馈构成。
θ(s)称为第三个参数或称主参数(质量指标)。
特点2： 串级比值控制系统是前馈—反馈复合控制系统。
主被调量为能反映Ql、Q2之间实际比值关系的参数（成分)。 主调节器PI1的作用是维持θ(s)为给定值。
说明：由于主被调量对Ql、Q2的响应有较大迟延，因而PIl的输出不直接
过控课程复习总结
y
y(max)
被测参数的下限值或对应仪表输出 下限值的被测参数最大值；
使输入下限值为零的过程称为零点 调整，否则为零点迁移。
y(min)
o x(min)
x(max) x
零点迁移前后的输入/输出特性（正迁移；负迁移）
y(max)
y
y(max)
y
y(max)
y
y(min)
y(min)
过程控制性能指标
稳、快、准 时域指标: 衰减比和衰减率；超调量；残差；调节时间；振 荡频率
n B1 B2 B1 B3 B1
y(t p) y() y() 100%
y (t )
r
y ( )
y (t p )
B1
B2
5%
1 n
100%
y (0)
e() r y() e() y()
外给定信号：4～20mA.DC；
内给定信号：1～5V.DC； 输出信号：4～20mA.DC； 1-双针垂直指示器 2-外给定指示灯 3-内给定设定轮 4-自动—软手动—硬手动 切换开关 5-硬手动操作杆 6-输出指示器 7-软手动操作板键
调节阀有气开和气关
执行机构有正反作用 阀体部件有正装和反装 气动调节阀有气开式和气关式
Kv K0 常数
调节阀的放大系数
被控过程的放大系数
过程特性为线性时,选择直线特性调节阀,否则选择等百分比特性的调节阀。
2）依据配管情况选择。 在根据过程特性进行选择之后，再按照配管情况进 行进一步的选择，其选择原则可参照表3-4进行。
配管状况 工作特性 理想特性 直线 直线 S=1-0.6 等百分比 等百分比 S=0.6-0.3 直线 等百分比 等百分比 等百分比
过控总结
第一章一、过程控制的定义:过程控制是生产过程自动化的简称。
它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制。
过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。
二、过程控制系统的特点:1. 工业过程控制系统组成的特点由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成。
2. 被控过程复杂多样难于获得精确过程数学模型，增加移植控制策略的难度。
3. 过程控制方案的多样性同一被控过程，因受到扰动不同，需采用不同的控制方案。
同一控制方案可适用于不同的生产过程。
4. 被控过程多属于慢过具有一定的时间常数和时滞，控制并不需在极短时间完成。
5. 工业生产过程的控制常用形式是定值控制过程控制的目的是保证被控变量稳定在所需设定值。
6. 工业生产过程控制实施手段的多样性可以方便地在计算机控制装置上实现。
可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息。
可以直接进行仪表的校验和调整。
三、过程控制系统的分类：1按结构分类：1）反馈控制；2）前馈控制；3）前馈-反馈复合控制。
2按设定值分类：1）定值控制；2）随动控制；3）顺序控制四、过程控制系统的要求：安全性、稳定性、经济性五、过程控制系统方框图六、过程控制的主要组成部分(1)被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。
(2)检测变送单元：仪表课中已做介绍。
(3)控制器：实时地对被控系统施加控制作用。
(4)执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。
常见的有气动和电动两种。
(5)控制阀：控制进料量。
有气开式和气关式之别。
七、常用术语1）被控参数y(t)：被控过程内要求保持稳定的工艺参数。
2)控制参数q(t)：使被控参数保持期望值的物料量或能量，工程上有时也称控制介质。
3)干扰量f(t): 除被控制参数外，作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因素。
过控技术第四章
37
结论：
流量小时，流量变化的相对值大； 流量大时，流量变化的相对值小。 即：阀门开度小时调节作用太强，易使系统产生振荡； 阀门开度大时调节作用又太弱，调节不灵敏、不及 时。 具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大 的场合。
38
（2）对数（等百分比）流量特性 对数（等百分比） 调节阀单位相对行程变化所引起的相对流量 变化与此点的相对流量成正比时，称：阀具有对 数流量特性。 即：调节阀的放大系数k随相对流量的增加而 增大，用数学式表示为：
24
流体作用在上下阀芯 上的推力，方向相反 而大小接近相等，所 以其不平衡力很小。 由于上下阀芯不易同 时关闭，故泄漏量较 大。 阀体流路复杂，不适 用于高粘度和含纤维 介质的场合。
25
③ 三通阀 三通阀有三个出、入口与管路相连接，分为合流型 （a）和分流型（b），用于换热器旁通调节或配比调节。
比例式是指推杆的行程与输入压力信号成比例关系，它带有阀 门定位器，特别适用于调节质量要求高的控制系统。
3. 调节机构(阀体)
调节机构是执行器的调 节部分，是一个阻力可变 的节流元件。通过阀芯在 阀体内的移动，改变了阀 芯与阀座之间的流通面积， 从而改变了被调介质的流 量，达到自动调节工艺参 数的目的。
8
二. 气动执行器 气动执行器以压缩空气 压缩空气为能 压缩空气 源的执行器，由气动执行机构和 调节机构组成。 1.特点： （1）结构简单、动作可靠、性能 稳定、故障率低、价格便宜、维 修方便、本质防爆、容易做成大 功率等。 （2）能与气动单元组合仪表配套 使用。
9
2．气动执行器结构 执行机构是执行器的推动装 置，它按调节器输出气压信号 (20—100 kPa)的大小产生相应 的推力，使执行机构推杆产生相 应位移，推动调节机构动作。因 此是将信号大小转换为阀杆位移 的装置
过控思考题及习题全
第一章思考题及习题何谓控制通道何谓干扰通道它们的特性对控制系统质量有什么影响答：所谓“通道”，就是某个参数影响另外一个参数的通路，这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y(s)的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。
同理，干扰通道就是干扰作用F(s)对被控参数Y(s)的影响通路。
干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。
控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。
如何选择控制变量答：①所选控制变量必须是可控的。
②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。
③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。
④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。
：⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。
⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。
一般来说，生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响对控制系统的动态质量有何影响答：当G c(s)=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比，也就是与比例度δ成正比，即比例度越大，余差也就越大。
K c增大、δ减小，控制精度提高(余差减小)，但是系统的稳定性下降。
4：1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大，微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值(一般为100%)，然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。
如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止。
找到4：1衰减振荡时的比例度δs，及振荡周期T s。
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适用于现场管道 要求直角连接，介质 为高粘度、高压差和 含有少量悬浮物和固 体颗粒状的场合。
过程控制系统与仪表 第4章
（4） 三通控制阀 有三个出入口与工艺管道连接。流通方式有合
流型（两种介质混合成一路）和分流型（一种介质 分成两路）两种。适用于配比控制与旁路控制。
过程控制系统与仪表 第4章
4. 调节阀口径的选择 为保证工艺的正常进行，必须合理选择调节阀的
尺寸。如果调节阀的口径选得太大，使阀门经常工作 在小开度位置，造成调节质量不好。如果口径选得太 小，阀门完全打开也不能满足最大流量的需要，就难 以保证生产的正常进行。
调节阀的口径决定了调 节阀的流通能力。
调节阀的流通能力用流 量系数C值表示。
过程控制系统与仪表 第4章
4.1.1 气动调节阀 气动调节阀是由气压信号控制的阀门。
阀位指示标牌 阀杆
气动薄膜室 推杆 阀门
过程控制系统与仪表 第4章
4.1.1.1 气动调节阀的结构 与分类
气动调节阀由执行机构和 控制机构（阀）两部分组成。 执行机构是推动装置，它 是将信号压力的大小转换为阀 杆位移的装置。 控制机构是阀门，它将阀 杆的位移转换为流通面积的大 小。
例：管道串联时的工作流量特性
如图，管道系统总压力ΔP等于管路系统的压降
ΔPG与控制阀的压降ΔPT之和。
P
调节阀
管路及设备
△PT △P
△PG
△PT
△
P
△
PG
Q
过程控制系统与仪表 第4章
从串联管道中调节阀两端压差△PT的变化曲线
可看出，调节阀全关时阀上压理最大，基本等于系
统总压力；调节阀全开时阀上压力降至最小。
同样以10％、50％及80％三点为例，分别增加
10%开度，相对流量变化的比值为：
10%处：
Q/Q100
（6.58%-4.68%）/4.68%≈41%
50%处：
（25.7%-18.2%）/18.2%≈41%
80%处：
s=1
（71.2%-50.6%）/50.6%≈41%
L/Lmax
过程控制系统与仪表 第4章
执行器 W3(s)
干扰f
被控对象 W1(s)
被控量
传感器 W2(s)
有的被控对象的放大倍数，在不同的工艺点不同。
过程控制系统与仪表 第4章
如热水加热器的热水流量与送风温度的静特性
θ
M TT
热水 Q
θ/θmax
100%
50%
K
0
50%
Q/ Qmax 100%
由图可见，随着热水流量增大，对送风的加热效 果越来越差。因为热交换需要时间，热水很快流走， 不能充分热交换所致。但若用蒸汽加热，由于冷凝放 热很快，该特性为直线特性。
过程控制系统与仪表 第4章
（8）笼式阀
阀内有一个圆柱形套筒（笼子）。套筒壁上有 一个或几个不同形状的孔（窗口），利用套筒导向， 阀芯在套筒内上下移动，改变阀的节流孔面积。
可调比大，不平衡 力小，更换开孔不同的 套筒，就可得到不同的 流量特性。但不适于高 粘度或带有悬浮物的介 质流量控制。
过程控制系统与仪表 第4章
2．调节机构 调节机构就是阀门，是一个局部阻力可以改变
的节流元件。根据不同的使用要求，阀门的结构型 式很多。
（1） 直通单座阀
结构简单、泄漏量小。
流体对阀芯的不平 衡作用力大。一般用在小 口径、低压差的场合。
过程控制系统与仪表 第4章
阀门中的柱式阀芯可以正装，也可以反装。
正装阀
反装阀
阀芯下移时，阀芯与阀 座间的流通截面积减小
控制力：阀门开度改变时，相对流量的改变比值。
例如在不同的开度上，再分别增加10%开度， 相对流量的变化比值为
Q/Q100
10％时： [（20-10）/10]×100%=100% 50％时： [（60-50）/50]×100%=20% 80％时： [（90-80）/80]×100%=12.5%
s=1 L/Lmax
（9）凸轮挠曲阀 又名偏心旋转阀。其阀芯呈扇形球面状，与挠 曲臂及轴套一起铸成，固定在转动轴上。 阀芯球面与阀座密封圈紧密接触，密封性好。 适用于高粘度或带有悬浮物的介质流量控制。
调节阀除了结构类 型的不同外，其它的主 要技术参数是流量特性 和口径。
过程控制系统与仪表 第4章
4.1.1.2 调节阀的流量特性 调节阀的阀芯位移与流量之间的关系，对控制 系统的调节品质有很大影响。 流量特性的定义： 被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开 度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。
压差有关，必须分开讨论。
Q
过程控制系统与仪表 第4章
为了便于分析，先将阀前后压差固定，然后 再引伸到实际工作情况，于是有固有流量特性与 工作流量特性之分。
1、固有（理想）流量特性
在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性 称为来自有流量特性。它取决于阀芯的形状。
（1）直线特性 （2）等百分比特性 （3）快开特性 33 （4）抛物线特性
过程控制系统与仪表 第4章
（2） 等百分比（对数）流量特性
单位相对行程变化所引起的相对流量变化与 此点的相对流量成正比关系：
Q
l ( -1)
=R L
Qmax
曲线斜率（放大系数） 随行程的增大而增大。流量 小时，流量变化小；流量大 时，流量变化大。
3
1 2
4
过程控制系统与仪表 第4章
等百分比阀在各流量点的放大系数不同，但对 流量的控制力却是相同的。
过程控制系统与仪表 第4章
流量系数C的定义： 在阀两端压差100kPa，流体为水（103Kg／m3） 的条件下，阀门全开时每小时能通过调节阀的流体流 量（m3 /h）。 例如，某一阀门全开、阀两端压差为100kPa时， 流经阀的水流量为20 m3 /h，则该调节阀的流量系数 为：C=20。 在调节阀技术手册上，
流量特性畸变： s ↓ 直线阀变为快开阀 对数阀变为直线阀
过程控制系统与仪表 第4章
结论 串联管道使调节阀的流量特性发生畸变。 串联管道使调节阀的流量可调范围降低，最 大流量减小。 串联管道会使调节阀的放大系数减小，调节 能力降低，s值低于0.3时，调节阀能力基本丧失。
过程控制系统与仪表 第4章
过程控制系统与仪表 第4章
（5）隔膜控制阀 采用耐腐蚀材料作
隔膜，将阀芯与流体隔 开。
结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他 种类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填 料，介质也不会泄漏。 耐腐蚀能力强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性 介质的控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质的控 制。
为了表示调节阀两端压差△PT的变化范围，以 阀权度s表示调节阀全开时，阀前后最小压差△PTmin 与总压力△ P之比。 s =PTmin / △ P
调节阀
管路及设备
△PT △P
△PG
P
△ P
△PT
△
PG
Q
过程控制系统与仪表 第4章
以Qmax表示串联管道阻力为零时(s=1)，阀全 开时达到的最大流量。可得串联管道在不同s值时 ，以自身Qmax作参照的工作流量特性。
1 4 2
3
1 2
4
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（1）直线流量特性
控制阀的相对流量与相对开度成直线关系，即 单位位移变化所引起的流量变化是常数。用数学式 表示为：
3
Q = (1- 1 ) l + 1
Qmax
RL R
R — 调节阀 的可调比系数。
1
2 4
(l / L) /%
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很多对象在工作区域内稳态放大倍数K不是常 数，在不同的工艺负荷点，K不相同。因此希望调 节阀的流量特性能补偿对象的静特性。
（1）若调节对象的静特性是非线性的，工艺负荷变 化又大，用等百分比特性补偿。 （2）若调节对象的静特性是 线性的，或工艺负荷变化不 大，用直线阀。 （3）配管阻力大、s值低，等 百分比阀会畸变成直线阀。
Q
l
= f( )
Qmax
L
Q/Qmax —相对流量 l/L — 相对开度
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相对流量Q/Qmax 是控制阀某一 开度流量Q与全开时流量Qmax之比；
相对开度l/L 是控制阀某一开度 行程l与全开行程L之比。
L
Q
l
= f( )
Qmax
L
调节阀的流量特性不仅与阀门
的结构和开度有关，还与阀前后的
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气动薄膜式隔膜阀
气动薄膜精 小型调节阀
气动薄膜三通调节阀
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气动调节球阀
V型
O型
对夹薄型
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气动精小型调节阀 气动法兰调节蝶阀 气动对夹式调节蝶阀
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2．气开式与气关式的选择 气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。
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（6）蝶阀 又名翻板阀。 结构简单、重量轻、流阻极小，但泄漏量大。
适用于大口径、 大流量、低压差的场 合，也可以用于含少 量纤维或悬浮颗粒状 介质的控制。
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（7） 球阀
阀芯与阀体都呈球形体，阀芯内开孔。转动阀 芯使之与阀体处于不同的相对位置时，就有不同的 流通面积。 流量变化较快，可起控制和切断的作用，常用 于双位式控制。
阀芯下移时，阀芯与阀 座间的流通截面积增大
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（2） 直通双座阀 阀体内有两个阀芯和阀座。