调节阀流量特性(1)
调节阀的特性及选择
调节阀的特性及选择调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备，分为两通调节阀和三通调节阀两种。
调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀，或者和气动执行机构组成气动调节阀。
电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触，具有调节、切断和分配流体的作用，因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。
本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择，暂不涉及三通调节阀。
1．调节阀工作原理从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。
对不可压缩的流体，由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为()()21221242P P D P P AQ -=-=ρζπρζ式中：Ｑ——流体流经阀的流量，m 3/s ；Ｐ1、Ｐ2——进口端和出口端的压力，MPa ；Ａ——阀所连接管道的截面面积，m 2； Ｄ——阀的公称通径，mm ；ρ——流体的密度，kg/m 3； ζ——阀的阻力系数。
可见当A 一定，(P 1-P 2)不变时，则流量仅随阻力系数变化。
阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关，也与流体的性质和流动状态有关。
调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的，即改变阀门开度，也就改变了阻力系数，从而达到调节流量的目的。
阀开得越大，ζ将越小，则通过的流量将越大。
2．调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系，即⎪⎭⎫⎝⎛=L l f Q Q max 式中：Q/Q max ——相对流量，即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比； l/L ——相对开度，即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。
一般说来，改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积，便可控制流量。
但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会引起阀前后压差的变化，从而使流量也发生变化。
为了便于分析，先假定阀前后压差固定，然后再引申到实际情况。
因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。
阀门流量特性曲线图结构
h
6
各种参数--结构尺寸
阀门的结构长度是指阀门与管道连接的两个端面（或 中心线）之间的距离。
h
7
各种参数—连接方式
螺纹连接阀门 法兰连接阀门 焊接连接阀门 夹箍连接阀门 卡套连接阀门
h
8
密封性能
泄漏标准 阀门的密封面
1. 自动阀门。 依靠介质（液体、空气、蒸汽等）本身的能力而自行动作的阀门。 2. 驱动阀门。 借助手动、电力、液力或气力来操纵启闭的阀门。
h
15
驱动方式
手动： 借助手轮、手柄、杠杆或链轮等，由人力来操纵的阀门。
电动： 用电动机、电磁或其他电气装置操纵的阀门。
液压或气压传动： 借助液体（水、油等液体介质）或空气操纵的阀门。
垫片 阀杆密封
h
9
各种参数—密封性能
密封性能是考核阀门质量优劣的主要指标之一。 密封性能主要包括两方面，即内漏和外漏。 内漏是指阀座与关闭件之间对介质达到的密封程度； 外漏是指阀杆填料部位的泄漏、中法垫片部位的泄漏 及阀体因铸造缺陷造成的渗漏，外漏是根本不允许的。
h
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密封性能--密封面
阀门的密封面是指阀座与关闭件互相接触而进行关闭 的部分。
等百分比型：同样行程在小开度时流量变化大，大开度时流量变 化大，适用于负荷变化幅度较大的系统，也称对数特性型；
快开型：行程较小时，流量就比较大，随着行程的增大流量很快 达到最大。阀的有效行程＜d/4（d为阀座直径）。行程再增大时已不 起调节作用，适用于双位控制。
h
22
调节阀流量特性曲线的选择
h
23
R = Q max Q m in
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。
实验二-电动调节阀的流量特性测试实验
实验二 电动调节阀的流量特性测试实验任何一个最简单的控制系统也必须由检测环节、调节单元及执行单元组成。
执行单元的作用就是根据调节器的输出，直接控制被控变量所对应的某些物理量，例如液位、温度、压力和流量等参数，从而实现对被控对象的控制目的。
因此，完全可以说执行单元是用来代替人的操作的，是工业自动化的“手脚”。
电动调节阀是本实验装置的执行单元之一。
一． 电动调节阀工作原理执行器按照使用能源的种类，可分为气动、液动和电动三种，本装置采用的是智能型单座调节阀。
顾名思义它是由电动执行器进行操作的，它接受调节器的输出电流4～20mA 信号，并转换为相应的输出轴直线位移，去控制调节机构以实现自动调节。
电动调节器的优点则是能源采用方便，信号传输速度快，传输距离远等。
执行器由执行机构和调节机构两部分组成。
执行机构是执行器的推动装置，它可以按照调节器的输出信号量，产生相应的推力，以带动智能调节阀的主推动轴产生直线位移，主推动杆总位移为16mm ，控制单座调节阀0～100%的开度连续变化。
而调节机构（调节阀）是执行器的调节装置，它受执行机构的操纵，可以改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。
本执行器的结构如图1所示，电动执行器首先接受来自调节器的输出信号，以作为执行器的输入信号即执行器的动作依据；该输入信号送入信号转换单元，转换信号制式后与反馈的执行机构位置信号进行比较，其差值作为执行机构的输入，以确定执行机构的作用方向和大小；执行机构的输出结果再控制调节器的动作，以实现对被控介质的调节作用；其中执行机构的输出通过位置发生器可以产生其反馈控制所需要的位置信号。
图1 电动执行器的工作原理从上述描述和图1可知，电动调节阀执行机构的动作构成了负反馈控制回路，这是提高执行器调节精度、保证执行器工作稳定的重要手段。
为保证电动执行器输出与输入之间呈现严格的比例关系，必须采用比例负反馈构成闭环控制回路，图2为本套装置的电动执行器的工作原理示意图：图2 电动执行器原理图其中I i 表示输入电流，θ表示输出轴转角，两者存在如下关系：i I K ⋅=θ （1）K 是比例系数。
调节阀流量特性介绍
调节阀流量特性介绍1. 流量特性调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。
其数学表达式为式中：Qmax-- 调节阀全开时流量L---- 调节阀某一开度的行程Lmax-- 调节阀全开时行程调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。
理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1)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，很快达最大①在小开度时流量已很大，随着行程的增大，流量很快达到最大②一般用于双位调节和程序控制在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。
一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。
另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。
因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。
称为工作流量特性[1]。
具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。
（1）串联管道时的工作流量特性调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。
调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。
调节阀的系统参数及其流量特性探析
调节阀的系统参数及其流量特性探析【摘要】调节阀又称“控制阀”，是工艺管路中最终的控制元件，是过程控制系统中用动力操作去改变流体流量的装置，主要用于调节工业自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数。
【关键词】调节阀；系统参数；流量特性；流动阻力；水头损失；自动控制0 引言调节阀与工业生产过程控制的发展同步进行，为提高控制系统的控制品质，对组成控制系统各组成环节提出了更高要求。
例如，对检测元件和变送器要求有更高的检测和变送精确度，要有更快的响应和更高的数据稳定性；对调节阀等执行器要求有更小的死区和摩擦，有更好的复现性和更短的响应时间，并能够提供补偿对象非线性的流量特性等。
同时，由于工业生产过程的大型化和精细化，对调节阀等也提出了更高要求。
1 调节阀的系统参数1.1 调节阀的流量系数流量系数表示流体流经阀门产生单位压力损失时流体的流量，是衡量阀门流通能力的指标。
由于单位的不同，流量系数有不同的代号和量值。
采用国际单位制时，流量系数用Kv表示。
流量系数Kv的定义为：调节阀两端压差为0.1MPa时，温度为278K-313K（5℃-40℃）的水每小时流经调节阀的立方米数，以m3/h表示。
流量系数随阀门尺寸、形式及结构而变化，该系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小。
调节阀的流量系数Kv值，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。
根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。
1.2 阻力系数流体通过弯管和截面突变的地方时，会有扰动、搅拌，形成气穴、漩涡和尾流，或使流体质点相互撞击，产生较大的能量损耗。
可以认为，调节阀体腔内的每个元件都可以看作为一个产生阻力的元件系统（流体转弯、扩大、缩小、再转弯等），调节阀内的阻力损失等于调节阀各个元件阻力损失的总和。
调节阀的阻力系数就是表征调节阀对流体产生的阻力损失大小的量，该系数取决于阀门产品的尺寸、结构以及内腔形状等。
调节阀的三个流量特性
调节阀的流量特性
调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。
理想流量特性有：
1、等百分比特性
等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。
所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。
2、线性特性线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。
单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。
流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。
3、抛物线特性
流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。
三种理想流量特性各有优缺点，不多说了。
阀门的流量特性，一般在特定开度比如30Q70%,会更加接近理想流量特性。
所以在调节阀计算时，要多和厂家沟通，必要时相应的做变径。
阀的流量特性
（5）调节阀前、后两端压力差为
p p1 p2 0.09MPa
（6）蒸汽的压缩系数ε为
p2 0.2 0.5 p1 0.29
故调节阀的蒸汽流动为亚临界流动。
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
p 1 0.46 0.802 p1
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
调节阀流量特性及其选择计算 调节阀和调节蝶阀与风门是制冷空调系 统中的两种调节机关。 在自动调节系统中如何选择调节机关， 是一个很重要的问题。必须根据整个调节系 统慎重选择调节机关。 在选择调节阀时，必须考虑下列两个因 素： 第一为调节阀的调节范围； 第二为调节阀的工作流流量特性指介质流过阀门的相 对流量与阀门的相对开度之间的关系，即
q q max l f L
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
调节阀的流量特性分为理想流量特性和 工作流量特性。
理想流量特性
调节阀在前后两端压差一定的情况下， 得到的流量特性，称为理想流量特性。调节 阀的理想流量特性取决于阀心形状，见图2－ 84。
（7）按最大流量计算流通能力Cmax为
Cmax qmax 31 100 p1
式中ρ1=1.57——阀前p1状态的饱和蒸汽密度。 （8）按最小流量计算流通能力Cmin为
Cmin qmin 6.96 100 p1
制 冷 装 置 及 其 自 动 化 课 件 设 计
查调节阀产品目录资料，选择直通单座， 通径Dg=0.05m，口径dg=0.05m，行程 S=0.025m，阀的流通能力C=32。 （9）验算
q’min=210kg/h，调节阀阀前压力约0.19MPa（表
调节阀流量特性
② 随着S的减小，管道总阻力增大，控制阀全开 时的最大流量相应减小，使实际可调比 R f 下降。 RS f 之间的关系为 实际可调比 与
Rf » R S
③ 随着S的减小，控制阀的流量特性发生畸变，线 性理想流量特性渐渐接近快开特性；等百分比理 想流量特性趋向于线性特性。 在实际使用中，S值选得过大或过小都有不妥之处。 选得过大，阀上的压降很大，消耗能量过多；选 得过小，则控制阀流量特性畸变严重，对控制不 利。因此，一般希望S值最小不低于0.3。设计中的 S通常为0.3～0.6。
1－永久磁钢；2－导磁体；3－主杠杆（衔铁）；4－平衡弹簧； 5－反馈凸轮支点； 6－反馈凸轮；7－副杠杆；8－副杠杆支点；9－薄膜执行机构； 10－反馈杆；11一滚轮； 12－反馈弹簧；13－调零弹簧；14－挡板；15－喷嘴；16－主杠杆支点； 17－放大器 图2.39 电-气阀门定位器动作原理
系统总压差：
p pV p f
p pV p f
压力比系数S： S的定义为，控制阀全开时，阀两端的压 降占系统总压降的比值。
pv min S＝ p
图2.34
串联管道时控制阀的工作流量特性
在S≤1，串联管道中控制阀特性曲线的畸变规律如下：
① 当系统压降全部损失在控制阀上时（管道阻力 损失为零），S＝1，这时工作流量特性与理想流量 特性相同。
不同流量特性的阀芯曲面形状
1－线性；2－等百分比；3－快开；4－抛物线
（1）线性流量特性 或叫直线流量特性 线性流量特性是指控制阀的相对流量与相对开度 成直线关系。
q d q 其数学表达式为： max K l d L q l
将上式积分得 q ＝K L ＋C max 根据已知边界条件在l＝0时，q=qmin 则C＝qmin/qmax l＝L时，q=qmax 则K＝1－C＝1－(1/R)
调节阀流量特性补偿算法的实现及应用
调节阀流量特性补偿算法的实现及应用调节阀主要用于控制管道流量，其流量特性曲线通常为非线性。
为了更精确地控制流量，需要对调节阀的流量特性进行补偿。
本文将介绍一种调节阀流量特性补偿算法的实现和应用。
一、调节阀流量特性的问题调节阀的流量特性通常为非线性，这意味着在相同的控制信号下，阀门的流量并不是恒定的。
例如，当阀门在小范围内运动时，其流量变化迅速。
当阀门接近全开或全关状态时，其流量变化缓慢。
这种非线性流量特性会给过程控制带来不便，使得在管道中流经的流体的流量很难准确地控制。
二、补偿算法为了解决这个问题，需要对调节阀的流量特性进行补偿。
补偿算法的基本思想是在输出信号中添加一个补偿值，以消除调节阀流量的非线性特性。
常见的补偿算法有基于曲线拟合和基于模型预测。
基于曲线拟合的补偿算法通过拟合调节阀的流量特性曲线来确定补偿值。
曲线越精确地反映了调节阀的实际流量特性，补偿值就越准确。
下面是一种简单的曲线拟合算法：1. 对调节阀进行一系列实验，记录不同输出信号下的实际流量值。
2. 绘制实测数据的流量特性曲线。
3. 通过曲线拟合算法得到一条逼近实测数据的曲线。
4. 计算曲线上的每个点与实测数据的偏差。
5. 将偏差作为补偿值，添加到调节阀的输出信号中。
基于模型预测的补偿算法使用数学模型来描述调节阀的流量特性。
这种算法的优点是可以预测调节阀在不同条件下的流量特性，因此可以在实验之外应用。
下面是一种基于模型预测的补偿算法：1. 建立调节阀的数学模型，包括流量特性方程、参数估计等。
2. 计算模型在不同输出信号下的流量特性。
3. 根据模型计算出每个输出信号下的补偿值。
4. 将补偿值添加到调节阀的输出信号中。
三、应用现代过程控制系统通常会自动进行流量特性补偿。
一些高级控制器甚至可以自适应地根据调节阀的实际流量特性进行调整。
此外，工程师们也可以手动地调整调节阀的输出信号，以达到最佳控制效果。
总的来说，调节阀流量特性的补偿算法是一种非常有效的方式，可以提高管道中流体的流量控制精度。
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。
气动调节阀解析
当膜头上压缩空气压力增加时，阀门推杆向减小开度的方 向动作的调节阀叫做气关式调节阀。
调节阀的分类及特点
按照调节阀作用形式分类
调节阀的分类及特点
按照调节阀动作形式分类
1、直行程调节阀 经执行器驱动，阀杆带动阀芯做垂直于阀座的上升或下降
动作，按照阀芯形式可分为直通单座阀，双座阀，笼式阀，角 阀等。 2、角行程调节阀
利用套积，形成了各种流量特性，并实现 流量的调节。不平衡力小、稳定性好、不易振荡，允许 压差范围大，噪音低。
调节阀的分类及特点
三通阀
角阀
·有分流型、合流型
·特殊场合使用
·适用于高静压与高 压差的场合
调节阀的分类及特点
偏心旋转（球阀 ）
偏心旋转阀（蝶阀）
·结构简单，密封性好 ·体积小、重量轻
·结构简单，体积小，重量轻 ·适用于大口径，低压差场所
调节阀的分类及特点
上阀盖的结构形式
适用于常温 场合，工作 温度为
20~200°C
适用于高温 或低温，工 作温度为60~450 °C
调节阀的分类及特点
适用于深度 冷冻的场合， 工作温度为
-250~-60 °C
阀芯与执行机构通过齿轮或连杆机构相连，将执行器输出 的直线动作转变为阀芯的角度变化。常见形式有偏心旋转球阀 和蝶阀。
调节阀的分类及特点
直通单座阀
直通双座阀
泄漏量小，易于保证密封
不平衡力大，仅适用于低 压场合
易被流体冲蚀或产生汽蚀
·不平衡力小，允许压差大 ·加工精度高，泄露量大
调节阀的分类及特点
套筒式（笼式）调节阀
阀是由阀体、上阀盖组件、下阀盖和阀内件组成的。
调节阀的流量特性
调节阀的流量特性、流通能力的计算与选择摘要：企业的能源计量已成为节能减排的重要方式，而流量调节阀作为流量控制中的重要方法，文章详细介绍了调节阀的流量特性，直线特性、等百分比特性及介于两者之间的抛物线特性的流量调节阀的作用及如何选型。
关键词：调节阀；流量特性；流通能力；等百分比特性；直线特性调节阀作为一个执行器将来自控制器的信号，变成控制量作用在对象上。
它是控制系统的重要组成部分，在选择使用时，应和选用传感器、变送器一样，从现有的商品中，选择能满足要求的产品。
下面介绍调节阀的流量特性和口径的计算。
1 调节阀的流量特性及其选择1.1 调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀介质的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系，即：式中：Q/Q max：相对流量，即调节阀某一开度下的流量与全开流量之比；L/L max：相对开度，即调节阀某一开度下的行程与全开行程之比。
调节阀流量特性是由调节阀阀芯形状决定的。
阀芯形状有柱塞阀和开口阀两类，而每一类都分为直线特性、等百分比特性和抛物线特性。
此外还有平板形的快开特性。
图1 是阀芯形状示意图，图2 是理想流量特性图。
图1 阀芯形状图2 理想流量特性（1）直线特性；（2）等百分比特性；（3）快开特性；（4）抛物线特性所谓理想流量特性是指阀前后压差在流量改变时保持不变条件下，所得到的流量特性，这自然应在实验条件下才能形成恒定的压差。
从图2 可以看出，各流量特性线，当开度为零时，相对流量为3.3%，可知在相对开度为零时为最小流量，且此最小流量与最大流量之比为3.3%，或者说最大流量与最小流量之比为30。
直线流量特性的斜率等于常数，与相对流量值无关；等百分比流量特性的斜率与相对流量成正比；抛物线特性介于直线和等百分比特性之间。
1.2 调节阀流量特性的选择工程所用调节阀的特性有直线特性、等百分比特性及介于两者之间的抛物线特性，此外还有快开特性。
对于直通调节阀可用等百分比特性阀代替抛物线特性阀，而快开特性阀只应用于双位控制和程序控制中。
角式调节阀流量特性的数值模拟及分析
的理想流 量特 性有 快开 、 直线 、 物线 和等 百分 比 抛
特性 。直 线流量 特 性是 指调 节 阀的相对 流量 变 化 与相对开 度成 直线 关 系 ； 等百 分 比流 量 特性 也称
化
工 机
械
２０ ０ ８年
△ｐ＝
（ ２）
散 方程 组 的求 解 方 法 采用 有 限 体 积 法 中 常 用 的
ＳＭＰ Ｅ 算 法 ， 阶 迎 风 格 式 。 阀 门 内 的 流 质 为 Ｉ Ｌ 二 水 ， 择 压力进 出 口边界条件 。 选 ３ 计 算 结 果 及 分 析
３ １ 流 量 特 性 分 析 ．
１ 调节 阀 的特性
１ １ 流 量 特 性 ． 阀 门 的 流 量 特 性 通 常 以 相 对 流 量 （ 一 开 度 某
该 系数 值越 大说 明流体 流过 阀 门时的压 力损 失越
小。 １ ３ 阻 力 系 数 ．
时的流 量 与全 开 时 流 量 之 比 ） 相 对 开 度 （ 一 与 某
为 ５～ ０Ｃ的水 每小 时 流经 调 节 阀 的流 量 。流 量 ４￣ 系数 计算 的一般形 式 为 ：
■
Ｋ
ｖ
高 的重要 因素 。近 年 来 ， 以计算 流 体力 学 （ Ｆ Ｃ Ｄ）
方 法为基 础 的数值 模拟技 术 为分 析 阀门流 动特性 提供 了一 条 有 效 途 径 。笔 者 运 用 Ｃ Ｄ通 用 软 件 Ｆ
ｑ — — 流 量 ， ｈ ｍ／ ；
道 内部 的速度 、 压力 分布 和漩 涡分 布情 况 ， 由此进
调节阀流量特性
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。 它取决于阀芯的形状。直线特性 （2）等百分比特性 （3）快开特性 （4）抛物线特性
1 4 2
调节阀的流量特性
（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：
Tmin
P 调节阀 管路及设备
△PT
△PT
△P
△PG
△
P
△
PG Q
调节阀的流量特性
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。
流量特性畸变：
s↓
直线阀变为快开阀 对数阀变为直线阀
调节阀的流量特性
例：管道并联时的工作流量特性 有的调节阀装有旁路，便于手动操作和维护。 当生产能力提高或其他原因引起调节阀的最大流量 满足不了工艺生产的要求时，可以把旁路打开一些， 这时调节阀的理想流量特性就成为工作流量特性。
调节阀的流量特性及附件
5.2.1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。
Q l = f( ) Qmax L
Q/Qmax —相对流量 l/L — 相对开度
调节阀的流量特性
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 压差有关，必须分开讨论。
调节阀的流量特性
Q
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
近于等百分比特性。选择阀门时应该注意各种阀门
的流量特性。
对隔膜阀和蝶阀，由于它的结构特点，不
可能用改变阀芯的曲面形状来改变其特性。因此， 要改善其流量特性，只能通过改变阀门定位器反馈 凸轮的外形来实现。
调节阀的流量特性
2、调节阀的工作流量特性 实际使用时，调节阀装在具有阻力的管道系统 中。管道对流体的阻力随流量而变化，阀前后压差 也是变化的，这时流量特性会发生畸变。 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
△PT
△P
△PG
△
P
△
PG Q
调节阀的流量特性
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力最大，基本等于系 统总压力；调节阀全开时阀上压力降至最小。 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 =P /△P
调节阀的流量特性
直线阀的流量放大系数在任何一点上都是相同的，但 其对流量的控制力却是不同的。
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
10％时： [（20-10）/10]×100%=100% 50％时： [（60-50）/50]×100%=20% 80％时： [（90-80）/80]×100%=12.5%
调节阀的流量特性
在图1-5-30所示的并联管路中， 有
q
qmax
式中
= Xƒ（ l） +(1-X) L
q——并联管道的总流量，即：q= q1+ q2；
qmax——管路总流量的最大值；ƒ——调节阀的理想流量特性； l/L——阀芯相对位移；
X——调节阀全开时最大流量和总管流量之比，即
X＝ q1max qmax
上式表示并联管道的工作流量特性。理想流量特性为直线及等百分 比的调节阀，在不同的X值时，工作流量特性如图1-5-31所示。
由图1-5-31可以看出，并联管道中，阀本身的流量特性变化不大， 但可调比降低了。实际应用中，为使调节阀有足够的调节能力，旁路 流量不能超过总流量的20％，即X值不能低于0.8。
3
Q 1 l 1 (1- ) Qmax R L R
R — 调节阀
1 2 4
的可调比系数。
调节阀的流量特性
可调比R为调节阀所能 控制的最大流量与最小流量 的比值。
3
1 2 4
R = Qmax / Qmin
其中Qmin不是指阀门全关时的泄漏量，而是阀门能平稳控
制的最小流量，约为最大流量的2~4%一般阀门的可调比R=30。 在小开度时，流量相对变化值大，灵敏度高，不易控制，甚 至发生震荡；在大开度时，流量相对变化值小，调节缓慢。
Q/Q100
s=1
L/Lmax
调节阀的流量特性
（3）快开特性 开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流
量很快就达到最大，故称为快开特性。适用于迅速
启闭的切断阀或双位控制系统。
3
（4） 抛物线流量特性
特性曲线为抛物线， 介于直线和对数曲线之间， 使用较少。
1 2 4
调节阀的流量特性
各种阀门都有自己特定的流量特性，如隔 膜阀的流量特性近于快开特性，蝶阀的流量特性接
Q/Q100
s=1
L/Lmax
调节阀的流量特性
（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 =R Qmax
l ( -1) L
3
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。 等百分比特性在直线特性下方， 在同一位移时，直线流量特性阀比等 百分比流量特性的调节阀通过的流量 大。
1
2 4
调节阀的流量特性
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。
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： （6.58%-4.68%）/4.68%≈41% 50%处： （25.7%-18.2%）/18.2%≈41% 80%处： （71.2%-50.6%）/50.6%≈41%
调节阀的流量特性
结论
串、并联管道使理想流量特性发生畸变，串联管道的影响尤为
严重；
串、并联管道式调节阀可调比降低，并联管道更为严重； 串联管道使系统总流量减少，并联管道使系统总流量增加； 串联管道调节阀开度小时放大系数增加，开度大时则减少，并 联管道调节阀的放大系数在任何开度下总比原来的减少。