控制阀的流量特性
调节阀的4种流量特性
调节阀的4种流量特性
1正逆行阀特性
正逆行阀特性是调节阀中最常见的流量特性，即调节阀的阀板由可调座在正、反两个方位转换。
随着阀板的移动，流量的增减空间是不断在正反之间变化的，最终达到设定的流量值。
正逆行阀的优势是，抗压力能力高，密封性好，动作健壮，结构简单，噪音小，前后行程最大化，但精度低，斜度梯形典型，处理流量噪音变化较大。
2双调节特性
双调节特性是指调节阀内部有两个独立行程空间，根据需要可以任意调节，从而让阀板呈现一个平滑的斜列面，流量曲线是多项式拟合的。
双调节特性的优势是控制的动作精度高，具有优异的空载性能和可控制性，流量响应迅速精准，过程变化具有很好的稳定性，但处理能力不足。
3耦合形态特性
耦合形态特性是指流量及阀板间运动耦合关系，结合正反行程和双调节空间特性，使流量曲线看起来像是拉扯。
耦合形态特性的优势是控制变比更大、流量控制可控性和稳定性更好以及噪音控制更出色，但回归特性较差。
4多阶梯形特性
多阶梯形特性是最复杂的阀板的移动特性，它是不同的阶梯组合在一起，通过多段流量曲线改善流量响应。
多阶梯形特性的优势是具有良好的抗压能力、可适应高温高压的环境，可实现优化的流量控制，控制响应快，精准，但设计和生产难度大，价格略高。
以上就是调节阀的4种流量特性，不同特性有着不同的优势和缺点，可以根据实际需要选择不同的流量特性来满足用户的需要。
阀门线性流量特性和等百分比流量特性不同
阀门线性流量特性和等百分比流量特性不同
阀门的流量特性指的是阀门的流通能力Kv的百分比与开度百分比之间的关系，
线性流量特性指的是Kv%与开度%之间成线性关系。
等百分比流量特性指的是Kv%与开度%之间的比值等于开度%。
阀门做成不同的流量特性是与自动控制分不开的，例如等百分比流量特性在小开度下控制精确，在大开度下控制迅速。
快开的流量特性一般用于截至阀。
这些内容不是一两句话就可以说清楚的，也不是一个帖子就可以理解透彻的。
我是做阀门设计的，咱可以多交流！QQ247402053
对补充提问的回答
假如一个阀门的行程是10mm,它的最大流量是10m3/h.
对于线性流量特性的阀,当阀门开到2mm(20%)时它的流量是2m3/h(20%).开到8mm(80%)时,它的流量是8m3/h(80%),
对于等百分比流量特性的阀,当阀门开到2mm时它的流量应该是10X20%X20%=0.4m3/h,当阀门开到8mm时它的流量就是10X80%X80%=6.4m3/h.
等百分比在小开度下行程变化1mm流量变化比线性的小，在大开度下行程变化1mm流量变化比线性的大，你可以对比一下他们的流量特性图
主要是从调节的要求来考虑的
等百分比流量特性的特点是，在调节流量的时候，不管什么开度和流量，调节量和流量成正比
而线性特性，调节量和流量无关
就是一个相对调节量不变，一个绝对调节量不变。
fisher阀门介绍
国际流量系数 (Cv)：流量系数是指温度为 40-60 ℉ 的水在 1 PSI（磅/平方英寸）的压降下，阀门全开状态下每分钟 流过阀门的（美)加仑数。 国内流量系数(KV): 是指温度为 5-40 ℃ 的水在100 kPa的 压降下，阀门全开状态下每小时流过阀门的立方米数。 Cv 与 Kv 换算关系式：Cv = 1.167 Kv 流量系数是表征阀门流通能力的参数,流量系数与阀门流道 几何形状，阀门尺寸等参数有关。 调节阀的尺寸基本计算公式：Q = Cv√△P / G
石墨填料的特点： 工作温度较高 可高达649C 适于多种介质 以及核辐射场合 使用寿命较长 工作温度较高时需润滑 摩擦力较大，易产生滞后 （死区）
什么是控制阀的气开和气关,正作用和反作用，正装和反装？
气开阀定义：当阀门的膜头无气源的时，阀门处于关闭 状态；当供气压力处于最大的时候，阀门完全打开。
输出 A
采用双闭环控制回路，让控制更加精确和可靠，抗干扰能 力更强。
自动进行阀门诊断 “在板”存储诊断数 据和程序 快速校验可进行现场 校验利用 375 或 Valve Link 软件 压力控制模式:行程反 馈失效时，提供压力 反馈。
自定义输入特性 为特殊应用改善精度 固件可“通过电缆”下装 将来固件改变不需要更换电子模块 3个压力传感器分别为： 气源P、 P1、和 P2 改善的诊断能力
闪蒸的定义：当流体经过阀门节流后，下游压力低于 它的饱和蒸汽压时就会出现闪蒸现象，这是一种系统 现象，不可避免。
气蚀的定义：当流体经过阀门节流后，下游压力高于它 的饱和蒸汽压时就会出现闪蒸现象；气蚀的过程就是： 液体 气泡 液体。 气蚀不同于闪蒸现象，正确地设计和选择调节阀能 够避免气蚀的产生，一般采用多孔多层套筒或者多级减 压的办法能有效地避免气蚀现象的产生。
控制阀流量特性改进及选用
控制阀流量特性改进及选用摘要：目前，阀门使用单位以及制造企业使用不同的阀座泄漏率测试标准，造成标准引用混乱，不利于不同阀门制造企业之间的实力对比，也不利于阀门使用单位对不同制造企业在同一标准下进行产品性能优劣的评估。
文章为解决工程领域内特殊气体流量控制及粗略测量的问题，设计了一种简单的标定方法和装置，使用无污染无腐蚀性的氮气作为标定用气体，通过质量流量控制器串联调节阀的方法，对调节阀流量特性曲线进行标定，得到标定气体下调节阀开度对应当量孔径的曲线。
关键词：控制阀；流量特性；改进；选用引言阀门是过程控制中重要的终端执行单元。
调节阀的好坏直接影响系统质量。
因此，如何选择一台品质优良的阀门已成为设计院或最终用户在系统设计阶段的一项重要工作。
在阀门选型的各项参数中，阀座泄漏量是必须考虑的一项技术参数。
不同的阀门类型，用于衡量阀座泄漏量的技术参数不同;不同的阀座泄漏率标准，最终计算的阀座泄漏量数据也不同。
由于用户执行不同的泄漏率标准，使阀门的制造成本差距较大。
而用户出于不同的过程控制要求，对阀门泄漏量的实际需求也各不一样。
面对不同的阀门泄漏率标准，用户如何选择适用的执行标准?首先需要对各个标准有比较全面的了解。
1流量控制阀概述1.1流量控制阀的定义以及常见种类流量控制阀又被称为自力式流量调节阀、流量平衡阀以及静态平衡阀等多个名称，它是一种非常直观且便捷的流量调节控制装置，他的主要作用就是自动地消除管线内剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，保持液压系统内液体压力保持均匀不变，是液压传动系统以及有流体参与工作的各项系统中的重要组成部分。
流量控制阀按照具体的用途可以分为以下几个类型：第一类，节流阀。
在调节节流口面积后，能使载荷压力变化不大和运动均匀性要求不高的执行元件的运动速度基本上保持稳定。
第二类，调速阀。
在载荷压力变化时能保持节流阀的进出口压差为定值，使其在节流口面积调定以后，不论载荷压力如何变化，调速阀都能保持通过节流阀的流量不变，从而使执行元件的运动速度稳定，满足整个传动系统工作的有效性。
阀门的流量特性曲线
快 开 型 流 量 特 性 示 意 图
阀 芯 特 点 形 成 不 同 的 特 性
阀 芯 的 构 成
阀 门 的 固 有 特 性 曲 线
相对行程%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
相对流量%
3.33
4.68
6.58
9.25
12.99
18.26
25.65
36.05
50.65
71.17
100
3。快开流量特性 此种流量特性的控制阀在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流 量很快就达到最大；此后再增加开度，流量变化很小，故称快开性流量特性。 它的相对流量与相对行程的函数关系用下式描述： dq=Kv2q-1dι 代入边界条件，求解得到快开流量特性的函数关系是 q=Q/Qmax=(1/R)√1+(R2-1)L/Lmax=(1/R)√1+(R2-1)ι 快开流量特性控制阀的增益Kv2与流量的倒数成正比，或Kv2∝1/Q,随流量增 大，增益反而减小。 由于这种流量特性的控制阀在小开度时就有较大流量，在增大开度，流量变 化已很小，因此称之为快开流量特性。通常有效行程在1/4阀座直径。 快开流量特性的增益： Kv2=[(Q2max-Q2min)/2Lmax]1/R 工厂实际使用的快开流量特性的函数关系如下 q=Q/Qmax=1-(1-1/R)(1-L/Lmax)2=1-(1-1/R)(1-ι )2 实际快开流量特性的增益 Kv2=2Qmax/Lmax(1-1/R)(1-L/Lmax)
1。线性流量特性 线性流量特性关系是指平衡阀的相对流量与相对位移成直线关系。 即单位位移变化所引起的流量变化是常数。用函数的关系描述为 dq=Kv2dι 两边积分，并带入边界条件 L=0 Q=Qmax L=Lmax Q=Qmax 如果定义控制阀的固有可调比 R=Qmax/Qmin 则带入积分常数后，线性流量特性表示 q=Q/Qmax=1/R[1+(R-1)· L/Lmax]=(R-1/R)ι +1/R 上式表明，线性流量特性平衡阀的相对流量与相对行程呈现线性关系， 直线的斜率是（R-1)/R,截距是1/R.因此，线性流量特性控制阀的增益Kv2 （即直线方程的斜率）与可调比R有关；与最大流量Qmax和流过阀门的流 量Q无关。Kv2 是常数。即增益Kv2=1-1/R.可调比R不同，表示最大流量与 最小流量之比不同，从相对流量坐标看，表示为相对行程为零时的起点不 同，起点的相对流量是1/R。由于最大行程时获得最大流量，因此，相对 行程为1时的相对流量为1。线性流量特性控制阀在不同的行程，如果行程 变化相同，则流量的相对变化量不同。 例：计算R=30时线性流量特性控制阀，行程变化量为10%时，不同行程位置 的相对变化量？
气动执行器控制阀的工作流量特性PPT资料优秀版
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工作流量特性
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一、串联管道的工作流量特性
图11-8 管道串联时控制阀的工作流量特性
二、并联管道的工作流量特性
一、串联管道的控工作制流阀量特一性般都装有旁路，以便手动操作和维护。当生产量提高或控制
图11-10 并联管道时控制阀的工作特性
控制阀关阀死选，即小l/L了＝0时时，，流只量Q好min将大大旁增路加。阀打开一些，此时控制阀的理想流量特性就改变
谢谢大家！
专业
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《化工仪表与自动化控制》
——气动执行器控制阀的工作流量特性
工作单位：山东轻工职业学院
主讲：石飞
目录
1
串联管道的工作流量特性
2
并联管道的工作流量特性
一、串联管道的工作流量特性
在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作 流量特性。
（1）串联管道的工作流量特性
图11-7 串联管道的情形
① 串、并联管道都会使阀的理想流量特性发生畸变，串联管道的影响尤为严重。
二二、、并 并联联成管管为道道的的工工工作作作流流特量量性特特性性。
图11-9 并联管道情况
一、串联管道的工作流量特性
当生产量提高或控制阀选小了时，只好将旁路阀打开一些，此时控制阀的理想流量特性就改变成为工作特性。
一、串联管道的工作流量特性
采在用实打 际开生旁产路中阀，的控控制制阀方前案后是压不差好总的是，变一化般的认，为这旁时路的流流量量最特多性如只称能为图是工1总作1流流-9量量所的特百性示分。，之十显几然，即这x值时最管小不路低的于。总流
控制阀流量特性解析
控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。
使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。
指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比；l/L—相对行程。
指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。
理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。
理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L]式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。
常见的控制阀固有可调比有30、50两种。
当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一表一由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。
而等百分比流量特性小开度时流量小，流量变化也小，在大开度时流量大，流量变化也大，调节作用灵敏有效。
由于上述原因，在实际工况中多数场合优选等百分比流量特性。
GB/T4213-2008《气动调节阀》标准5.11.2条规定，等百分比流量特性的斜率偏差：在相对行程h=0.1～0.9之间，任意相邻流量系数测量值的十进对数（lg ）差值应符合表二规定。
项目9.3.1 节流口的流量特性及流量控制阀的结构特点
液压与气动系统的使用与维护
节流口流量特性
小孔结构
节流口 形式
薄壁孔 L/d≤0.5
细长孔 L/d>4
短孔 0.5<L/d≤4
常用的节流口型式： 轴向三角槽式节流 口，结构简单，可 得到较小的稳定流 量
4
节流口流量特性
节流口流量特性
节流口的流量特性公式：q=KAT∆pm 式中：K－孔口形状系数； AT－孔口的截面积； ∆p－孔口前后两端压力差； m－由孔的长径比决定的指数。
节流阀特点 节流阀的结构简单、体积小， 调节方便，但负载和温度的变 化对流量的稳定性影响较大， 因此，只适用于负载和温度变 化不大或对速度稳定性要求不 高的液压系统中。8源自液压与气动系统的使用与维护
调速阀工作原理及特点 由于工作负载的变化很难避免，为了改善调速系统的性能，常常使用调速阀。
原理
图为调速阀结构图，调速阀由定差 减压阀1和节流阀2串联而成。 节流阀调节通过的流量，定差减压 阀保持节流阀前后压差为定值，使
由节流口的流量特性可知:
• 薄壁孔的m值最小 负载变 化时因压差变化引起的流量 变化小
• 油温变化时系数K基本不变 流量受温差变化的影响也小
• 薄壁孔是理想的节流口型式。
7
液压与气动系统的使用与维护
节流阀的结构特点 实际中，因加工等诸多因素，节流阀的节流口往往处于薄壁孔和短孔之间。 节流阀常采用轴向三角槽式的节流口。
• 所以调试设备时，应保证调速阀的进出口压力 差不小于最小压差。
液压与气动系统的使用与维护 13
液压与气动系统的使用与维护
调速阀工作原理及特点
特点
在中低压系统中，调速阀正常工作必须保证有0.4~0.5MPa的最小 压力差，否则减压阀将不起作用，和普通节流阀性能一样，在系统 调试时要注意。 调速阀常应用于负载变化大、或对执行元件运动稳定性要求高的调 速系统。 需要注意的是选择调速阀或是调节执行元件最低速度时，应使调速 阀的最小稳定流量小于执行元件所需的最小流量。
调节阀流量特性选择
调节阀的流量特性如何选择控制阀的流量特性是介质流过控制阀的相对流量与相对位移（控制阀的相对开度）间的关系，一般来说改变控制阀的阀芯与阀座的流通截面，便可控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，如在截流面积变化的同时，还发生阀前后压差的变化，而压差的变化又将引起流量的变化。
在阀前后压差保持不变时，控制阀的流量特性称为理想流量特性；控制阀的结构特性是指阀芯位移与流体流通截面积之间的关系，它纯粹由阀芯大小和几何形状决定，与控制阀几何形状有关外，还考虑了在压差不变的情况下流量系数的影响，因此，控制阀的理想流量特性与结构特性是不同的。
理性流量特性主要由线性、等百分比、抛物线及快开四种。
在实际生产应用过程中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性，因为控制阀往往和工艺设备串联或并联使用，流量因阻力损失的变化而变化，在实际工作中因阀前后压差的变化而使理想流量特性畸变成工作特性。
控制阀的理想流量特性，在生产中常用的是直线、等百分比、快开三种，抛物线流量特性介于直线与等百分比之间，一般可用等百分比来代替，而快开特性主要用于二位式调节及程序控制中。
因此，控制阀的特性选择是指如何选择直线和等百分比流量特性。
目前控制阀流量特性的选择多采用经验准则，可从下述几个方面考虑：1、从调节系统的质量分析下图是一个热交换器的自动调节系统，它是由调节对象、变送器、调节仪表和控制阀等环节组成。
K1变送器的放大系数，K2调节仪表的放大系数，K3执行机构的放大系数，K4控制阀的放大系数，K5调节对象的放大系数。
很明显，系统的总放大系数K为：K=K1*K2*K3*K4*K5K1、K2、K3、K4、K5分别为变送器、调节仪表、执行机构、控制阀、调节对象的放大系数，在负荷变动的情况下，为使调节系统仍能保持预定的品质指标；则希望总的放大系数在调节系统的整个操作范围内保持不变。
通常，变送器、调节器（已整定好）和执行机构的放大系数是一个常数，但调节对象的放大系数却总是随着操作条件变化而变化，所以对象的特性往往是非线性的。
流量特性
流量特性
性质
特点
直线
调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系，即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数
①小开度时，流量变化大，而大开度时流量变化小
②小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡，大负荷时调节迟缓而不及时
③适应能力较差
等百分比
单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比
①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的
②在全行程范围内工作都较平稳，尤其在大开度时，放大倍数也大。工作更为灵敏有效
③应用广泛，适应性强
抛物线
特性介于直线特性和等百分比特性之间，使用上常以等百分比特性代之
①特性介于直线特性与等百分比特性之间
②调节性能较理想但阀瓣加工较困难
快开
在阀行程较小时，流量就有比较大的增加，很快流量很快达到最大
②一般用于双位调节和程序控制
表1调节阀4种理想流量特性流量特性性质特点直线调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数小开度时流量变化大而大开度时流量变化小小负荷时调节性能过于灵敏而产生振荡大负荷时调节迟缓而不及时适应能力较差等百分比单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的在全行程范围内工作都较平稳尤其在大开度时放大倍数也大
控制阀流量特性解析
、控制阀流量特性解析————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：控制阀流量特性解析控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。
使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。
控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。
指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比；l/L—相对行程。
指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。
但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。
理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。
理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L]式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。
常见的控制阀固有可调比有30、50两种。
当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一表一可调比R相对行程%1 70 80 90 10030 等百分比 4.68 6.58 9.25 13 18.3 25.7 36 50.6 71.2 100 50 2.96 4.37 6.47 9.56 14.1 20.9 30.9 45.7 67.6 100 30 直线13 22.7 32.4 42 51.7 61.3 71 80.6 90.3 100 50 11.8 21.6 31.4 41.2 51 60.8 70.6 80.4 90.2 100由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。
蒸汽控制阀的快开流量特性
快开流量特性
蒸汽控制时，通常动力是电力或者适用于气动系统的压缩空气，也可能是使用两种能源的电气控制系统。
自作用控制系统无须外部电力，依靠系统自身的水力或蒸汽压力产生动力。
但是主阀的结构中，固有的流量特性基本就是三种，快开型、线性和等百分比型。
其中快开流量特性的阀芯的特点是：在阀门关闭位置处，阀门开度的微小改变会引起很大的流量改变。
例如，50%的阀门开度是达到90%的最大阀门流通面积和流量。
具有这种形式阀芯的阀门通常被认为具有“开/关”流量特性。
同线性和等百分比流量特性不同的是，快开曲线的确切形状没有在标准中定义。
因此，两个阀门，一个在50%开度时的流量是80%，另一个在60%开度时的流量，这两个阀门都可以看成具有快开特性。
快开阀门厂用电动或启动控制，用作“开/关”控制。
瓦特自作用控制阀的阀芯形状同快开阀芯类似。
控制系统中液体或气体压力的改变会引起阀芯位置的改变。
这种形式阀芯的运动相对于被控制系统微小改变显得相当小，因此阀门具有很高的固有控制调节比。
因此能产生微小的流量改变的阀芯不能认为是快开控制。
《阀门的流量特性》课件
对于可压缩流体，其压缩性和膨胀性 会影响流体的压力和体积变化，进而 影响阀门的流量特性。
阀门结构的影响
阀门尺寸和形状
阀门进出口尺寸、阀瓣形状和尺寸等都会影响流体的流动特性，从而影响阀门 的流量特性。
阀门材料
阀门材料对流量特性的影响主要体现在材料的导热性能、热膨胀系数等方面， 这些因素会影响阀门的工作性能和稳定性。
在流体分配系统中的应用
流体分配
阀门在流体分配系统中主要用于分配流体，通过开启或关 闭阀门来分配流体的流向和流量，满足系统对流体的需求 。
流体计量
阀门在流体分配系统中还可以用于计量流体的流量，通过 测量阀门的开度和流体的流速来计算流体的流量，实现流 体的计量管理。
流体质量检测
阀门在流体分配系统中可以用于检测流体的质量，通过阀 门的开闭来控制流体的流向和流量，实现流体的质量检测 和控制。
截止阀的流量特性
截止阀的结构
流量特性
截止阀主要由阀体、阀瓣和阀杆组成，通 过阀瓣在阀体中的上下移动来控制流体流 量。
截止阀的流量特性表现为非线性关系，即 随着阀门开度的增加，流体流量的增加逐 渐趋缓。
应用场景
优点与局限性
截止阀适用于需要精确控制流体流量的场 合，如化工、制药等领域。
截止阀调节精度高，密封性能好，但操作 力矩较大，且流体阻力较大。
闸阀承受压力和温度的能力 较强，流体阻力较小，但调 节精度较低，且操作力矩较 大。
04
阀门流量特性的实验研究方法
实验装置的搭建
实验目的明确
首先需要明确实验的目的，是为了研究阀门在不同开度下的流量特性 ，还是为了探索阀门对管道系统的影响等。
设备选型与采购
根据实验需求，选择合适的阀门型号、测量仪器、管道系统等，并进 行采购。
控制阀的流量特性
调节器
执行器
对象
被控对象y
测量值z
测量变送
1、变送器
• 概念：
• 模拟变送器 • 数字变送器
将各种工艺变量和电气信号转换成相应的统一 标准信号。包括测量部分（输入转换部分）、放 大器和反馈部分。
（1）模拟变送器的构成
调零、零点迁移
Z0
X
测量部分 C
Zi + e _ Zf
放大部分 K
y
反馈部分 F
K y (Cx Z 0 ) 1 KF
（2）数字变送器组成
• 传感器部件 • 电子部件
由微处理器、A/D转换器、D/A转换器、通信 器件等组成。
2、调节器
• 概念
• 模拟调节器
调节器接收偏差信号后，按一定的运算规律输出控制 信号，作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响， 从而使被控变量回到给定值上来。 采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。 模拟式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基 本结构包括比较环节、反馈环节放大器等。比较环节
测量信号 指示电路
给定信号 指示电路
硬手操电路
输出指示
Ui 1~5V
输入电路
U01
U02 PD电路 PI电路
U03 输出电路
I0 4~20mA
S6 Is 4~20mA 软手操电路 250Ω 外 内 1~5V
基型调节器方框图
• 控制器的工作状态有“自动”、“软手动”、
“硬手动”及“保持”四种。
１.比例调节 比例控制的输出与输入的关系为：y＝Kpe KP是比例增益，它决定了比例控制作用的强弱。KP越大，比例控制作用越强。 KP越小， 比例控制作用越弱。 特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马 上与偏差成比例地变化） ２．比例积分调节 比例积分作用的数学表达式为：
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通常称微分控制为“超前控制”。比例微分输出的大小与偏差变化速度及微分时间Ｔ Ｄ成正比。微分作用的强弱用微分时间来衡量。微分时间越长，微分作用越强。
（2）数字调节器
• 包括主机电路、过程输入通道、过程输出
通道、人机联系部分和通信部件等。 • 单回路数字控制器
单回路数字控制器简介
• 比较环节
将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器 是在输入电路中进行电压或电流信号的比较。
• 反馈环节
控制器的PID控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通 过电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。
• 放大器
放大器实质上是一个稳态增益很大的比例环节。在电动控制器 中可采用高增益的集成运算放大器。
y Kp(e 1 TI
DDZ-Ⅲ型电动单元调节器调节规律
edt)
0
t
只要存在偏差，积分控制的输出就会不断地随时间积分而增大，只有当偏差为零时， 控制器才会停止积分，保持在一定的输出值不变。 积分作用的一个重要优点是能够消除余差， TI：积分时间，积分时间是指在阶跃信号作 用下，控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。 积分时间TI是一个常数，它可以用来表示积分速度的大小和积分作用的强弱。 ３．比例微分调节 比例微分的输出与输入信号的关系为： de
• 液动仪表
2、信号类型分类
• 模拟式
特点：线路较简单，操作方便，价格较低，在设 计、制造、使用上有较成熟的经验。
• 数字式
特点：以微型计算机为核心，功能完善，性能优 越，编程灵活。
3、结构分类
• 基地式控制仪表
• 单元组合式控制仪表
以指示、记录为主体，附加控制机构组成。 根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使 用要求，将整套仪表划分成独立实现某种功能的 若干单元，各单元之间用统一的标准信号来联系。 在单元组合仪表的基础上发展起来的一种功能 分离、结构组件化的成套仪表装置。
DDZ-Ⅲ型电动单元调节器
是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的 1～5V直流测量信号作为输入信号，与1～5V直流设定信号相比 较得到偏差信号，然后对此信号进行PID运算后，输出1～5V或 4～20mA直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。 整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全栅， 实现控制室与危险场所之间的能量限制和隔离。 有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具 有双向无平衡无扰动特性，提高了控制器的操作性能。这是因为 在自动与软手动之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不 变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。 采用国际标准信号制，现场传输信号为4～20mA直流电流， 控制室联络信号为1～5V直流电压，信号电流和电压的转换电阻 为250Ω。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断 线等故障。信号传输采用电流传送-电压接受的并联方式，即进出 控制室的传输信号为直流电流信号（4～20mA），将此电流信 号转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。
• 概述
单回路数字控制器是以微处理机为核
心，接收和输出都可以是 4~20mA DC标准的、
连续的电模拟量信号；内部处理信号为数
字量，可由用户编制程序，可组成多种控
制规律的一种数字式过程控制装置。
结构原理:
Ê ý ¾ Ý É è ¶ ¨Æ ÷ à æ å °¿ ª ¹ Ø Ê ä È ë
Ó Ã » § ROM Ê ä ³ ö ½ Ó ¿ Ú Í ¨Ñ ¶ ¿ Ú Ï Ô Ê ¾ Æ ÷
K y (Cx Z 0 ) 1 KF
（2）数字变送器组成
• 传感器部件 • 电子部件
由微处理器、A/D转换器、D/A转换器、通信 器件等组成。
2、调节器
• 概念
• 模拟调节器
调节器接收偏差信号后，按一定的运算规律输出控制 信号，作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响， 从而使被控变量回到给定值上来。 采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。 模拟式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基 本结构包括比较环节、反馈环节放大器等。比较环节
测量信号 指示电路
给定信号 指示电路
硬手操电路
输出指示
Ui 1~5V
输入电路
U01
U02 PD电路 PI电路
U03 输出电路
I0 4~20mA
S6 Is 4~20mA 软手操电路 250Ω 外 内 1~5V
基型调节器方框图
• 控制器的工作状态有“自动”、“软手动”、
“硬手动”及“保持”四种。
１.比例调节 比例控制的输出与输入的关系为：y＝Kpe KP是比例增益，它决定了比例控制作用的强弱。KP越大，比例控制作用越强。 KP越小， 比例控制作用越弱。 特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马 上与偏差成比例地变化） ２．比例积分调节 比例积分作用的数学表达式为：
工业自动化仪表与系统
• 工业自动化仪表的分类 • 常用工业自动化仪表的工作原理 • 典型工业过程测控系统的构建
一、工业自动化仪表的分类
• 能源分类 • 结构分类 • 信号类型
1、能源分类
• 气动仪表 • 电动仪表
特点：结构简单、性能稳定、可靠性高、价格 便宜，且在本质上是安全防爆的。 特点：信号的传输、放大、变换处理比气动仪 表容易，便于远距离监视和操作，还易于与计算 机等现代技术工具联用。
调节器
执行器
对象
被控对象y
测量值z
测量变送
1、变送器
• 概念：
• 模拟变送器 • 数字变送器
将各种工艺变量和电气信号转换成相应的统一 标准信号。包括测量部分（输入转换部分）、放 大器和反馈部分。
（1）模拟变送器的构成
调零、零点迁移
Z0
X
测量部分 C
Zi + e _ Zf
放大部分 K
y
反馈部分 F
• 组装式综合控制装置
• 集散控制系统
计算机控制装置。特点“集中管理、分散控制。
• 现场总线控制系统
全分布式的新型控制网络，特点”结构网络化 和全分散性，系统的开放性，现场仪表的互可操 作性和功能自治性，以及对环境的适应性。
二、常用工业自动化仪表的工作原 理
• 变送器 • 调节器 • 执行器
干扰 给定值x 偏差e