調節閥的直線特性及工作流量特性

直線特性是指調節閥的相對流量與相對開度呈直線關系，即單位行程變化引起的流量變化是常數，用數學式表達為

從圖15-15中看出直線特性調節閥的曲線斜率是常數，即放大系數是常數。

從式（15-28）中看出，當開度Z/L變化10%時， 所引起的相對流量的增量總是9. 67%，但相對流量的變化量卻不同。以幵度10%、50%、80%三點為例，其相對的流量見表15-12。

在10%開度時，流量相對變化值為

可見，直線特性的閥門在小開度工作時，流量相對變化太大，調節作用太強，易產生超調引起振蕩； 而在大開度時，流量相對變化小，調節太弱，不夠及時。為解決上述問題，希望在任意開度下的流量相對變化不變，產生了對數特性。

③對數（又稱等百分比）特性是指單位行程變化引起相對流量變化與該點的相對流量成正比，即調節閥的放大系數是變化的，它隨相對流量的增加而增大。用數學式表達為

可見，單位位移變化引起的流量變化與此點的原有流量成正比，而流量相對變化的百分比總是相等的，故又稱等百分比特性。

由于對數特性的放大系數K隨開度增加而增加， 因此有利于系統調節。在小開度時，流量小，流量的變化也小，調節閥放大系數小，調節平穩緩和；在大開度時，流量大，流量的變化也大，調節閥放大系數大，調節靈敏有效。從圖15-15可知，對數特性始終 在直線特性的下方，因此，在同一行程時流量比直線特性小。

（2）調節閥的工作流量特性

在實際運行中，調節閥前后壓差總是變化的，這時的流量特性稱為工作流量特性。

①串聯管道的工作流量特性由于閥開度的變化引起流量的變化，在流體力學中，阻力損失與流速 的平方成正比，調節閥一旦動作，流量一改變，系統阻力（如彎頭、手動閥門、管理損失等）都相應改變，因此，調節閥上壓降也相應變化。其公式為

從式（15-32）可以看出，工作流量特性與壓降分配比S有關。閥上壓降越小，調節閥全開流量相應越小，曲線越向下移，使理想的直線特性畸變為快開特性，理想的對數特性畸變為直線特性（圖15- 16）。可見，S太小，對調節不利，一般不小于0.3。 閥補償這種畸變后，S可達0.05?0.1。對此下面還會重點介紹。

②并聯管道的工作流量特性在可調比分析中已經知道，調節閥的Qnm為旁通閥流量Q旁。因此，旁通閥流量越大，Qmin越大，Qmin上移，使整個曲線上移（圖15-17），其中調節閥全幵的zui大流量/ 總管zui大流量。根據現場經驗，一般X>0.8，即旁通閥流量不應超過總流量的20%。

對傳統流量特性理論的突破

傳統的流量特性設計理論都是按閥上壓降不變的理想狀況來設計定型的，也是用這種方法向用戶提供調節閥固有流量特性的。這種閥上壓降不變，即S= 1的理想流量特性在實際工作中永遠不會存在。實際工作中，S<1，工作特性偏離理想特性，嚴重地產生畸變。為了保證流量特性有較好的調節品質，人們按傳統的流量特性理論，要求實際工作情況向理想情況靠攏，以犧牲能耗來換取，提出S應等于0.3? 0.6。S<0. 3，實際工作特性畸變得不好使用。那么，為什么不可以將閥的固有特性向實際工作特性來靠攏呢？為什么提供實際工作中不存在的特性，讓其 在使用中嚴重畸變呢？為什么不可以按實際工作特性來討論以減小這種畸變呢？由此可見，傳統的理想與實際相脫離的設計與應用理論，從思想方法上看就存在著嚴重問題。因此，應該研究實際工作中具有代表性的、典型的S值，提供在這些S值下的直線和對數流量特性等，使閥固有特性盡可能與工作特性相吻合。作者提出的這種理想.與實際相結合的方法將帶來如下優點和實用意義：

a.閥提供的固有特性與實際工作特性更加接近，畸變減小，調節性能提髙。

b. 按低S來設計閥的固有特性，打破傳統的犧牲能耗來換取調節品質的高S運行理論，可大大節省系統能耗。據此理論，S可以在0.05?0.15之間， 與原高S運行相比，可節省能耗15%?22%。這對于我國能源緊張的狀況，有較好的使用價值和社會效益。

c. 隨著計算機的應用，研究這種理論可使調節閥特性很容易根據不同S值實現在線整定、補償， 根據系統需要獲得較佳的工作特性。這種閥華林公司正在研究之中。

d. 有利于產品制造。目前，調節閥流量特性誤差是工廠zui難達到的性能指標。然而，使用中因畸變厲害，從來沒有用戶提出過流量特性誤差影響使用和調節的問題，因為即使提供的流量特性誤差為0，到實際工作中，也畸變得一塌糊涂。因此，原流量特性誤差的把關是只抓住其次要矛盾，忽視了實際工作中畸變厲害這一主要矛盾。采用常用典型S值下的工作特性為閥的固有特性，不但抓住了主要矛盾，保證了調節性能，而且這種試驗更簡化，也有利于產品制造。

（4）節能調節閥流量特性

節能調節閥其實質就是保證在低S運行下調節閥有較理想的流量特性問題。

能否在低S下運行，傳統的討論都是僵持在閥的固有流量特性這個問題上。S值太小，主要影響兩個調節品質指標，一是可調范圍減小，二是流量特性畸變。因此，得出結論，為保證調節閥調節品質，S 應取大一些，一般為0.3?0.6，從而否定了低S運行的問題。

上述爭論不休的問題，實際上只要根據前面所談到的理想與實際相結合的流量特性設計方法，在閥上做文章，也就顯得十分簡單了。由工作流量特性方式，將S=0.1代入，即可得到S = 0.1的節能調節閥流量特性。

在試驗中，通過修正閥芯曲面或套筒窗口的形狀和尺寸，便很方便地解決了低S流量特性畸變的問題。實際可調比可達30，實際流量特性滿足了國標對流量特性誤差考核的要求，*同普通閥一樣。于是一種只在理想固有特性上討論，把S定在0.3以上，通過提高閥上壓降，犧牲能耗來換取調節品質的傳統的方法被打破了。通過對閥的小小修正來解決問題，不僅簡單易行，而且還節約了大量能耗。

（5） 流量特性的選擇 .

①工作流量特性的選擇由于選擇方法較多， 不必一一闡述。這里，推薦根據流量特性的使用特點得出的一種直觀選擇流量特性的參考表見表15-13; 推薦根據系統的主要干擾來選擇的參考表見表15-14。

②固有流量特性的確定

a. 根據S值確定閥固有特性。根據表15-15選定工作特性，再根據S值確定閥固有特性（即理想特性）。

b. 根據不平衡力作用方向確定閥固有特性。不平衡力變化為“一/t”（作用方向將閥芯壓開）時， 按通常方法即按上述方法確定；不平衡力變化為 “+/\”（作用方向將閥芯壓閉）時，選用對數特性。