1 調(diào)節(jié)閥的流量特性

    *，調(diào)節(jié)閥是自動(dòng)控制中直接與流體相接觸的執(zhí)行器。對(duì)熱工對(duì)象來說，其控制流體（往往是水）的流量和壓力，關(guān)系著生產(chǎn)過程、空氣調(diào)節(jié)等自動(dòng)化的技術(shù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。正確選取調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式、流量特性和產(chǎn)品規(guī)格，對(duì)于自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)合理性有十分重要的作用。

    常用的調(diào)節(jié)閥有座式和蝶閥兩類。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式越來越多，調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇主要是根據(jù)工藝參數(shù)（溫度、壓力、流量）、介質(zhì)性質(zhì)（粘度、腐蝕性、毒性、雜質(zhì)狀況）以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求（可調(diào)節(jié)比、噪音、泄漏量）綜合考慮來確定。一般情況下，應(yīng)普通單、雙座閥和套筒閥。因?yàn)榇祟愓{(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，閥芯形狀易于加工，比較經(jīng)濟(jì)；或根據(jù)具體的特殊要求選擇相應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的調(diào)節(jié)閥。結(jié)構(gòu)型式確定以后，調(diào)節(jié)閥的具體規(guī)格關(guān)系到閥的流量特性是否與系統(tǒng)特性相匹配，關(guān)系到系統(tǒng)是否穩(wěn)定性高、經(jīng)濟(jì)性好。調(diào)節(jié)閥的流量特性，是指流體流過調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥的相對(duì)開度之間的關(guān)系。易推知，相對(duì)流量與相對(duì)開度成正相關(guān)，即閥門通道越小，相對(duì)開度越小，相對(duì)流量越??；閥門通道越大，相對(duì)開度越大，相對(duì)流量越大。閥門通道為零時(shí)，這時(shí)流量為零，即閥門關(guān)閉。由流體力學(xué)可知，通過閥門的流量與閥門前后的壓差成正相關(guān)的關(guān)系，即：

    式中：Q指通過閥門的流量；ΔP是指閥門前后形成的壓差；K是指系數(shù)。

    壓差往往是由閥門開度（閥芯的位移L）所形成的流體通道決定，開度越小，相對(duì)開度越小，閥門前后壓差越大；開度越大，相對(duì)開度越大，閥門前后的壓差越小。可以說，通過調(diào)節(jié)閥的流量大小不僅與閥的開度有關(guān)，而且和閥前后的壓差有關(guān)。工作中的調(diào)節(jié)閥，當(dāng)閥的開度改變時(shí)，不僅流量發(fā)生了變化，閥前后壓差也發(fā)生了變化。為了便于討論，先假定閥前后壓差一定，即先討論理想流量特性，然后再考慮調(diào)節(jié)閥在管路中的實(shí)際情況，即討論工作流量特性。

    2 理想流量特性

    理想流量特性是在閥前后壓差固定的情況下得到的流量特性，它決定于閥芯的形狀，因此也稱之為結(jié)構(gòu)特性。在理想情況下，流量?jī)H隨閥門開度變化而變化，從控制的角度看，觀察調(diào)節(jié)閥的控制指標(biāo)，研究流量特性，是一種常用的方法。在常用的調(diào)節(jié)閥中，有四種典型的理想流量特性，如圖1^[1]所示。

    2.1 直線特性

    調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度成直線關(guān)系，如圖1中（1）曲線所示。曲線斜率不變，即它的放大系數(shù)不變。以相對(duì)行程等于10%、50%、80%三點(diǎn)為例，當(dāng)行程變化10%時(shí)，所引起相對(duì)流量變化10%，而它的相對(duì)變化值（即靈敏度）分別為*、20%、12.5%。

    可以推知，在變化相同行程情況下，閥門相對(duì)開度較小時(shí)，相對(duì)流量變化值大，靈敏度高；相對(duì)開度較大時(shí)，相對(duì)流量變化值小，靈敏度低。這往往使直線特性閥門控制性能變壞：在小開度時(shí)，放大系數(shù)相對(duì)來說很大，調(diào)節(jié)過程往往產(chǎn)生振蕩；在大開度時(shí)，放大系數(shù)相對(duì)來說不大，靈敏度低，容易使閥門動(dòng)作遲緩，調(diào)節(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。