閥門的流量特性曲線

關(guān)于閥門的流量特性曲線第1頁，共11頁，2023年，2月20日，星期六閥的結(jié)構(gòu)特性是閥芯的位移與流體通過的截面積之間的關(guān)系，他不考慮閥兩端的壓降。因此，只與閥芯的形狀、大小等幾何因子有關(guān)閥門的流量特性，有線性、等百分比、拋物線、雙曲線、快開、平方根等不同類型。常用的固有流量特性有線性、等百分比、快開等幾種。第2頁，共11頁，2023年，2月20日，星期六1。線性流量特性線性流量特性關(guān)系是指平衡閥的相對(duì)流量與相對(duì)位移成直線關(guān)系。即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。用函數(shù)的關(guān)系描述為

dq=Kv2dι

兩邊積分，并帶入邊界條件

L=0Q=QmaxL=LmaxQ=Qmax

如果定義控制閥的固有可調(diào)比R=Qmax/Qmin

則帶入積分常數(shù)后，線性流量特性表示q=Q/Qmax=1/R[1+(R-1)·L/Lmax]=(R-1/R)ι+1/R

上式表明，線性流量特性平衡閥的相對(duì)流量與相對(duì)行程呈現(xiàn)線性關(guān)系，直線的斜率是（R-1)/R,截距是1/R.因此，線性流量特性控制閥的增益Kv2（即直線方程的斜率）與可調(diào)比R有關(guān)；與最大流量Qmax和流過閥門的流量Q無關(guān)。Kv2是常數(shù)。即增益Kv2=1-1/R.可調(diào)比R不同，表示最大流量與最小流量之比不同，從相對(duì)流量坐標(biāo)看，表示為相對(duì)行程為零時(shí)的起點(diǎn)不同，起點(diǎn)的相對(duì)流量是1/R。由于最大行程時(shí)獲得最大流量，因此，相對(duì)行程為1時(shí)的相對(duì)流量為1。線性流量特性控制閥在不同的行程，如果行程變化相同，則流量的相對(duì)變化量不同。例：計(jì)算R=30時(shí)線性流量特性控制閥，行程變化量為10%時(shí)，不同行程位置的相對(duì)變化量？第3頁，共11頁，2023年，2月20日，星期六相對(duì)行程%0102030405060708090100相對(duì)流量%3.3313.022.6732.3342.051.761.3371.080.6790.33100解：不同行程ι時(shí)的相對(duì)的流量如下表相對(duì)流量變化10%時(shí)，在相對(duì)流量10%處，相對(duì)流量的變化量為(22.67-13)/13=74.38%；在相對(duì)流量50%處，相對(duì)流量的變化量為(61.33-51.7)/51.7=18.62%；在相對(duì)流量90%處，相對(duì)流量的變化量為（100-90.33)/90.33=10.71%。示例說明，線性流量特性的控制閥在小開度時(shí)，流量小，但相對(duì)變化量大，靈敏度很高，行程稍有變化就會(huì)引起流量的較大變化，因此在小開度時(shí)容易發(fā)生震蕩。在大開度時(shí)，流量大，但流量的相對(duì)變化量小，靈敏度很低，行程要有較大變化才能夠時(shí)流量有所變化，因此，在大開度時(shí)控制呆滯，調(diào)節(jié)不及時(shí)，容易超調(diào)，使過渡過程變慢。第4頁，共11頁，2023年，2月20日，星期六2。等百分比流量特性等百分比流量特性是指單位相對(duì)位移變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量變化成正比關(guān)系。即控制閥的放大系數(shù)是變化的，它隨相對(duì)流量的增大而增大。等百分比流量特性控制閥的相對(duì)流量與相對(duì)行程的函數(shù)關(guān)系是

dq=Kv2qdι

兩邊積分，并帶入邊界條件，可得到等百分比流量特性的函數(shù)關(guān)系是

q=Q/Qmax=R(L/Lmax-1)=R(ι-1)

上式表明，等百分比流量特性控制閥的相對(duì)行程與相對(duì)流量的對(duì)數(shù)成比例關(guān)系。即在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，流量特性曲線成直線，或在制憲坐標(biāo)上流量特性曲線是一條對(duì)數(shù)曲線，由上式可知lnq∝ι,即相對(duì)流量的對(duì)數(shù)與相對(duì)行程成正比。等百分比流量特性控制閥的增益

Kv2=(Q/Lmax)lnR

等百分比流量特性控制閥的增益Kv2與流量Q成正比，又因△Q/Q=R△ι-1,則當(dāng)相對(duì)行程變化量相同時(shí)，流量也變化相同的百分比，因此稱為等百分比流量特性。例：計(jì)算R=30時(shí)等百分比流量特性控：根據(jù)q=R(ι-1)計(jì)算不同相對(duì)行程ι和相對(duì)流量q。行程變化量為10%時(shí)，不同行程位置的相對(duì)變化量。解：根據(jù)q=R(ι-1)計(jì)算不同相對(duì)行程ι和相對(duì)流量q第5頁，共11頁，2023年，2月20日，星期六相對(duì)行程變化10%。在相對(duì)行程10%處，相對(duì)流量的變化量(6.58-4.68)/4.68=40.50%在相對(duì)行程50%處，相對(duì)流量的變化量（25.65-18.26)/18.28=40.50%在相對(duì)行程90%處，相對(duì)流量的變化量（100-71.17)/71.17=40.50%

示例說明，等百分比流量特性的控制閥在不同開度下，相同的行程變化引起流量的相對(duì)變化是相等的，因此稱之為等百分比流量特性，它在全行程范圍內(nèi)具有相同的控制精度。它在小開度時(shí)，增益較小，因此調(diào)節(jié)平緩；在大開度時(shí)，增益較大，能夠有效地進(jìn)行調(diào)節(jié)。相對(duì)行程%0102030405060708090100相對(duì)流量%3.334.686.589.2512.9918.2625.6536.0550.6571.17100第6頁，共11頁，2023年，2月20日，星期六3?？扉_流量特性此種流量特性的控制閥在開度較小時(shí)就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達(dá)到最大；此后再增加開度，流量變化很小，故稱快開性流量特性。它的相對(duì)流量與相對(duì)行程的函數(shù)關(guān)系用下式描述：

dq=Kv2q-1dι

代入邊界條件，求解得到快開流量特性的函數(shù)關(guān)系是q=Q/Qmax=(1/R)√1+(R2-1)L/Lmax=(1/R)√1+(R2-1)ι

快開流量特性控制閥的增益Kv2與流量的倒數(shù)成正比，或Kv2∝1/Q,隨流量增大，增益反而減小。由于這種流量特性的控制閥在小開度時(shí)就有較大流量，在增大開度，流量變化已很小，因此稱之為快開流量特性。通常有效行程在1/4閥座直徑?？扉_流量特性的增益：Kv2=[(Q2max-Q2min)/2Lmax]1/R

工廠實(shí)際使用的快開流量特性的函數(shù)關(guān)系如下

q=Q/Qmax=1-(1-1/R)(1-L/Lmax)2=1-(1-1/R)(1-ι)2

實(shí)際快開流量特性的增益

Kv2=2Qmax/Lmax(1-1/R)(1-L/Lmax)

快開流量特性控制閥相對(duì)行程和相對(duì)流量關(guān)系（R=30)相對(duì)行程%0102030405060708090100相對(duì)流量%理想快開%3.3331.7844.8254.8463.3070.7577.4983.6989.4694.87100實(shí)際快開%3.3321.738.1352.6365.275.8384.5391.396.1399.03100第7頁，共11頁，202