控制儀表及裝置第三章

控制儀表及裝置第三章運(yùn)算器和執(zhí)行器南陽理工學(xué)院李珍執(zhí)行器接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直線位移去操縱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變控制量，從而使被控變量符合預(yù)期要求。其原理簡單，操作比較單一，但大多安裝在現(xiàn)場，要保持其安全運(yùn)行并不容易。第二節(jié)執(zhí)行器（finalcontrollingelement

or

Theactuatoror

Regulatingvalve）

南陽理工學(xué)院李珍南陽理工學(xué)院李珍氣動薄膜直通單座閥氣動薄膜直通雙座閥氣動蝶閥氣動球閥氣動切斷閥電動直通單座閥電動隔膜閥電動三通閥氣動薄膜角形閥電磁閥手動截止閥對執(zhí)行器的初步認(rèn)識1.概述南陽理工學(xué)院李珍執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制（調(diào)節(jié)）機(jī)構(gòu)兩個部分構(gòu)成

POF→l流通截面積輔助裝置：閥門定位器和手動操作機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)IOM→θ操縱變量的流量南陽理工學(xué)院李珍執(zhí)行機(jī)構(gòu)——根據(jù)控制信號產(chǎn)生推力(薄膜、活塞、馬達(dá)…)。它是執(zhí)行器的推動裝置，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動控制機(jī)構(gòu)動作，所以它是將信號的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置控制機(jī)構(gòu)——根據(jù)推力產(chǎn)生位移或轉(zhuǎn)角，改變開度。它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量。所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置南陽理工學(xué)院李珍手操機(jī)構(gòu)——手輪機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)控制系統(tǒng)因停電、停氣、控制器無輸出或執(zhí)行機(jī)構(gòu)失靈時，利用它可以直接操縱控制閥，以維持生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

閥門定位器——閥門定位器可增加執(zhí)行器輸出功率，減小信號傳遞滯后，加快閥桿位移速度，提高線性度，克服閥桿摩擦力，保證正確定位。南陽理工學(xué)院李珍氣動執(zhí)行器分類－－按使用的能源形式：電動執(zhí)行器液動執(zhí)行器氣動閥電動閥在過程控制領(lǐng)域應(yīng)用很少按閥門的輸出：連續(xù)式(0～100％)開關(guān)式(ON/OFF)調(diào)節(jié)閥**開關(guān)閥南陽理工學(xué)院李珍氣動調(diào)節(jié)閥采用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價格便宜和防火防爆缺點(diǎn)：響應(yīng)時間長，信號不適于遠(yuǎn)傳采用電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，使傳送信號為電信號，現(xiàn)場操作為氣動信號氣動調(diào)節(jié)閥(Pneumaticcontrolvalve)電信號氣信號南陽理工學(xué)院李珍電動調(diào)節(jié)閥(Electriccontrolvalve)電動調(diào)節(jié)閥采用電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：動作較快、能源獲取方便，特別適于遠(yuǎn)距離的信號傳送缺點(diǎn)：輸出力較小、價格貴，且一般只適用于防爆要求不高的場合南陽理工學(xué)院李珍直通雙座調(diào)節(jié)閥直通單座調(diào)節(jié)閥籠式（套筒）調(diào)節(jié)閥角型調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥高壓調(diào)節(jié)閥隔膜調(diào)節(jié)閥波紋管密封調(diào)節(jié)閥超高壓調(diào)節(jié)閥小流量調(diào)節(jié)閥低噪音調(diào)節(jié)閥直行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)角行程式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)同一類型的氣動/電動調(diào)節(jié)閥，分別采用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)蝶閥凸輪撓曲調(diào)節(jié)閥V型球閥O型球閥分類－－按使用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：南陽理工學(xué)院李珍一、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)———執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用

控制器的輸出信號操作員的輸出信號接收功率放大轉(zhuǎn)換為位移（直線／轉(zhuǎn)角）執(zhí)行機(jī)構(gòu)推動閥門擋板轉(zhuǎn)速通過操作器切換弱電信號（4～20mA直流）強(qiáng)電信號（220v交流）南陽理工學(xué)院李珍電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有角行程和直行程兩種，是以兩相交流電機(jī)為動力的位置伺服機(jī)構(gòu)，它將輸入的直流電流信號線性地轉(zhuǎn)換成位移量。我們主要討論角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（一）基本結(jié)構(gòu)和工作原理伺服放大器位置發(fā)送器伺服電機(jī)操作器減速器閥位指示放大器執(zhí)行機(jī)構(gòu)4～20mAIiIfθ電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方框圖0~90O南陽理工學(xué)院李珍DKJ

型電動執(zhí)行器有位置反饋型操作器伺服放大器南陽理工學(xué)院李珍角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理：伺服放大器將輸入信號Ii和反饋信號If相比較，所得的差值經(jīng)功率放大后驅(qū)動伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動，再經(jīng)減速器減速，帶動輸出軸改變轉(zhuǎn)角θ，若差值為正，伺服電動機(jī)正轉(zhuǎn)，輸出軸轉(zhuǎn)角增大；為負(fù)則反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角減小。輸出軸轉(zhuǎn)角θ位置經(jīng)位置發(fā)送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的反饋電流If，回送到伺服放大器輸入端，當(dāng)反饋信號與輸入信號相平衡時，差值為零，伺服電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，輸出軸就穩(wěn)定在與輸入信號相對應(yīng)的位置上Ii表示輸入電流，θ表示輸出軸轉(zhuǎn)角。則二者存在關(guān)系為θ=K×IiK為比例系數(shù)。切換到手動時，由正反操作按鈕直接控制電機(jī)的電源，以實現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，使系統(tǒng)在掉電時也能工作南陽理工學(xué)院李珍（二）伺服放大器(servoamplifier)伺服放大器也叫伺服驅(qū)動器，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器。

南陽理工學(xué)院李珍組成：信號隔離器、綜合放大電路、觸發(fā)電路、固態(tài)繼電器等。信號隔離器采用光電隔離電路，實現(xiàn)信號隔離和電流—電壓轉(zhuǎn)換。綜合放大和觸發(fā)電路見圖。南陽理工學(xué)院李珍執(zhí)行器構(gòu)成：兩相伺服電機(jī)；機(jī)械減速器；位置發(fā)送器；（三）執(zhí)行機(jī)構(gòu)南陽理工學(xué)院李珍作用是將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，并且當(dāng)伺服放大器沒有輸出時，電機(jī)又能可靠地制動。

伺服電機(jī)南陽理工學(xué)院李珍帶制動機(jī)構(gòu)的兩相伺服電動機(jī)南陽理工學(xué)院李珍伺服電機(jī)實際上是一個二相電容異步電機(jī)，它將伺服放大輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)矩，作為執(zhí)行器的動力部件

主要目的：防止慣性精確定位。（1）定子帶電，銜鐵吸合，簧片變形，制動盤推離，轉(zhuǎn)子活動。（2）定子失電，銜鐵還原，簧片恢復(fù)，彈簧彈起，制動盤推入，轉(zhuǎn)子固定。（3）拉起把手，手工脫離，解除制動。南陽理工學(xué)院李珍伺服電機(jī)由一個用沖槽硅鋼片疊成的定子和鼠籠式轉(zhuǎn)子組成。定子上均布著兩個匝數(shù)、線徑相同而相隔90o電角度的定子繞組Ⅰ和Ⅱ。由于分相電容CF的作用，Ⅰ和Ⅱ的電流相位總是相差90o，其合成向量產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場，定子旋轉(zhuǎn)磁場又在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流并構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁場，兩個磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向取決于Ⅰ和Ⅱ中的電流相位差，即取決于分相電容CF串接在哪一個定子繞組中。南陽理工學(xué)院李珍為了消除電機(jī)輸出軸的惰走現(xiàn)象（斷電后，電機(jī)由于慣性而繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)），提高整機(jī)的穩(wěn)定性，在伺服電機(jī)的尾部還裝有制動機(jī)構(gòu)。其基本結(jié)構(gòu)如圖所示。在電機(jī)轉(zhuǎn)子2的尾端環(huán)上嵌裝了幾塊磁路相互隔離的銜鐵3，電機(jī)轉(zhuǎn)動時，定子磁場通過此銜鐵吸動制動輪8，使它和制動盤9脫開，電機(jī)便自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)電機(jī)斷電時，定子磁場消失，銜鐵的吸力隨即消失，制動輪8在壓縮彈簧5的作用下，壓緊在制動盤上，依靠輪和盤的磨擦力使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。制動輪上的調(diào)整螺釘6，可以調(diào)整壓縮彈簧5的壓緊力，以改變銜鐵與制動輪套軸之間的間隙，保證可靠的吸與放。除了這種旁磁式制動機(jī)構(gòu)外，還有杠桿式制動機(jī)構(gòu)和電磁式制動機(jī)構(gòu)。電動機(jī)后罩端蓋上還有手動按鈕7，撳上手動按鈕可使制動輪和制動盤脫開，以便就地手動操作執(zhí)行器。南陽理工學(xué)院李珍減速器把伺服電機(jī)高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。采用正齒輪和行星齒輪機(jī)構(gòu)相結(jié)合的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)。z1－擺輪的齒數(shù)z2

－內(nèi)齒輪的齒數(shù)行星齒輪機(jī)構(gòu)的減速比：南陽理工學(xué)院李珍位置發(fā)送器作用：將輸出軸0~90°的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成4~20mADC直流電流，作為閥位信號和反饋信號If反饋到伺服放大器的輸入端實現(xiàn)整機(jī)負(fù)反饋。南陽理工學(xué)院李珍二、氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受電/氣轉(zhuǎn)換器(或電/氣閥門定位器)輸出的氣壓信號，將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出力和推桿直線位移量，以推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作。南陽理工學(xué)院李珍氣氣有薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)：薄膜式：氣壓推動薄膜并帶動連桿運(yùn)動,結(jié)構(gòu)簡單,動作可靠，維修方便，價格較低，但輸出行程??；活塞式：氣壓推動活塞并帶動連桿運(yùn)動，輸出推力大，行程長，但價格較高，只用于特殊需要的場合。南陽理工學(xué)院李珍南陽理工學(xué)院李珍輸入信號氣體壓力：0.02~0.1MPa輸出連桿位移—行程，規(guī)格有：10，16，25，40，60，100mm氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用(信號壓力增加時推桿向下動作，ZMA)和反作用(信號壓力增加時推桿向上動作，ZMB)兩種型式。南陽理工學(xué)院李珍下半部分為調(diào)節(jié)閥上半部分是產(chǎn)生推力的薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)P

膜片

推桿關(guān)閉閥芯（氣閉式）

南陽理工學(xué)院李珍結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)見右圖：當(dāng)信號壓力通過上膜蓋1和波紋膜片2組成的氣室時，在膜片上產(chǎn)生推力,使推桿5下移并壓縮彈簧6。當(dāng)彈簧力與膜片推力相平衡時，推桿穩(wěn)定在相應(yīng)的位置上。膜片的有效面積有：200、280、400、630、1000、1600cm2等。南陽理工學(xué)院李珍靜態(tài)特性在平衡狀態(tài)時，氣動薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力平衡方程式可表示如下：式中：P1CsAeL

=L

—推桿位移；

Ae

—膜片有效面積；P1

—輸入壓力；Cs

—彈簧剛度。輸入輸出特性見右圖。存在非線性偏差和正反行程偏差。消除或減小的有效辦法使用閥門定位器南陽理工學(xué)院李珍動態(tài)特性在動態(tài)情況下，輸入信號管線存在阻力，管線和薄膜氣室近似作為氣容，故執(zhí)行機(jī)構(gòu)可看成一個阻容環(huán)節(jié)，薄膜氣室壓力P1與控制器輸出壓力P0關(guān)系為：RCS+11==P1P0TS+11式中R、C分別為氣阻、氣容，T=RC為時間常數(shù)?？傻每刂破鬏敵鰤毫0與推桿位移L之間的關(guān)系為：(TS+1)CsAe==LP0TS+1K式中K為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的放大系數(shù),T時間常數(shù)大小取決于膜頭大小及引壓管線的長短粗細(xì)，一般為數(shù)秒到數(shù)十秒。南陽理工學(xué)院李珍氣動薄膜調(diào)節(jié)閥及閥門定位器裝配形式南陽理工學(xué)院李珍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)又稱控制閥(或調(diào)節(jié)閥)，是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動改變了閥芯與閥座間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)的流量相應(yīng)改變（一）控制閥結(jié)構(gòu)由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構(gòu)成。為適應(yīng)多種使用要求，閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)，使用的材料也各不相同。常用填料聚四氟乙烯（使用溫度＜200℃）及石棉石墨（工作壓力＜6MPa，溫度＜450℃，用時加注潤滑脂）南陽理工學(xué)院李珍閥的結(jié)構(gòu)型式直通單座閥直通雙座閥角形閥三通閥蝶閥套筒閥偏心旋轉(zhuǎn)閥高壓閥南陽理工學(xué)院李珍單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)直通單座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)只有一個閥芯和一個閥座。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量?。ㄉ踔量梢酝耆袛啵┰试S壓差?。p導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的允許壓差較單導(dǎo)向結(jié)構(gòu)大）。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通單座調(diào)節(jié)閥雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)它適用于要求泄漏量小，工作壓差較小的干凈介質(zhì)的場合。在應(yīng)用中應(yīng)特別注意其允許壓差，防止閥門關(guān)不死。南陽理工學(xué)院李珍直通雙座調(diào)節(jié)閥：閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。因為流體對上、下兩閥芯上的作用力可以相互抵消，因此雙座閥具有允許壓差大上、下兩閥芯不易同時關(guān)閉，因此泄漏量較大的特點(diǎn)。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——直通雙座調(diào)節(jié)閥均為雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)它適用于閥兩端壓差較大，泄漏量要求不高的干凈介質(zhì)場合，不適用于高粘度和含纖維的場合。南陽理工學(xué)院李珍角形調(diào)節(jié)閥：閥體為直角形流路簡單、阻力小，適用于高壓差、高粘度、含有懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的調(diào)節(jié)。角形閥一般使用于底進(jìn)側(cè)出，此時調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定性好。在高壓差場合下，為了延長閥芯使用壽命，也可采用側(cè)進(jìn)底出。但側(cè)進(jìn)底出在小開度時易發(fā)生振蕩。角形閥還適用于工藝管道直角形配管的場合。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——角形調(diào)節(jié)閥南陽理工學(xué)院李珍分流三通調(diào)節(jié)閥三通調(diào)節(jié)閥：閥體有三個接管口，適用于三個方向流體的管路控制系統(tǒng)，大多用于熱交換器的溫度調(diào)節(jié)、配比調(diào)節(jié)和旁路調(diào)節(jié)。在使用中應(yīng)注意流體溫差不宜過大，通常小于是150℃，否則會使三通閥產(chǎn)生較大應(yīng)力而引起變形，造成連接處泄漏或損壞。三通閥有三通合流閥和三通分流閥兩種類型。三通合流閥為介質(zhì)由兩個輸入口流進(jìn)混合后由一出口流出；三通分流閥為介質(zhì)由一入口流進(jìn)，分為兩個出口流出。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——三通調(diào)節(jié)閥合流三通調(diào)節(jié)閥南陽理工學(xué)院李珍蝶閥：蝶閥是通過擋板以轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)來控制流體的流量。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，流通能力大特別適用于低壓差、大口徑、大流量的氣體形或帶有懸浮物流體的場合泄漏較大蝶閥通常工作轉(zhuǎn)角應(yīng)小于70℃，此時流量特性與等百分比特性相似多用于開關(guān)閥常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——蝶閥蝶閥南陽理工學(xué)院李珍套筒閥：套筒閥的結(jié)構(gòu)比較特殊，閥體與一般的直通單座閥相似，但閥內(nèi)有一個圓柱形套筒，又稱籠子，利用套筒導(dǎo)向，閥芯可在套筒中上下移動。套筒上開有一定形狀的窗口（節(jié)流孔），套筒移動時，就改變了節(jié)流孔的面積，從而實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。套筒閥分為單密封和雙密封兩種結(jié)構(gòu)，前者類似于直通單座閥，適用于單座閥的場合；后者類似于直通雙座閥，適用于雙座閥的場合。套筒閥具有穩(wěn)定性好、拆裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，但其價格比較貴。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——套筒閥套筒閥南陽理工學(xué)院李珍偏心旋轉(zhuǎn)閥：轉(zhuǎn)軸帶動閥芯偏心旋轉(zhuǎn)體積小，重量輕，使用可靠，維修方便，通用性強(qiáng)，流體阻力小等優(yōu)點(diǎn)，適用于粘度較大的場合，在石灰、泥漿等流體中，具有較好的使用性能。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——偏心旋轉(zhuǎn)閥偏心旋轉(zhuǎn)閥南陽理工學(xué)院李珍“O”形球閥：閥芯為一球體閥芯上開有一個直徑和管道直徑相等的通孔，轉(zhuǎn)軸帶動球體旋轉(zhuǎn)，起調(diào)節(jié)和切斷作用。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，密封可靠，流通能力大流量特性為快開特性，一般用于位式控制。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“O”形球閥“O”形球閥南陽理工學(xué)院李珍“V”形球閥：閥芯也為一球體但球體上開孔為V形口，隨著球體的旋轉(zhuǎn)，流通截面積不斷發(fā)生變化，但流通截面的形狀始終保持為三角形。該閥結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，關(guān)閉性能好，流通能力大，可調(diào)比大流量特性近似為等百分比特性，適用于纖維、紙漿及含顆粒的介質(zhì)。常用調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖及特點(diǎn)——“V”形球閥“V”形球閥南陽理工學(xué)院李珍閥結(jié)構(gòu)形式 特點(diǎn)及適用場合不同結(jié)構(gòu)形式調(diào)節(jié)閥的特點(diǎn)及適用場合直通單座閥只有一個閥芯，閥前后壓差小，適用于要求泄漏量小的場合直通雙座閥有兩個閥芯，閥前后壓差大，適用于允許有較大泄漏量的場合角閥閥體呈直角，適用于高壓差、高粘度、含懸浮物和顆粒狀物質(zhì)的場合隔膜閥適用于有腐蝕性介質(zhì)的場合蝶閥適用于有懸浮物介質(zhì)、大流量、壓差小、允許大泄漏量的場合三通閥適用于分流或合流控制的場合高壓閥適用于高壓控制的特殊場合南陽理工學(xué)院李珍閥芯型式有直行程閥芯和角行程閥芯兩類。直行程閥芯又分為：平板型、柱塞型、窗口型和多級閥芯。各種閥芯的型式見下圖。南陽理工學(xué)院李珍角行程閥芯有偏心旋轉(zhuǎn)型、蝶型和球型。見右。南陽理工學(xué)院李珍流體對閥芯的作用力南陽理工學(xué)院李珍流體對閥芯作用形式：流開閥和流閉閥閥芯的安裝形式：正裝閥和反裝閥南陽理工學(xué)院李珍（二）控制閥特性控制閥的流量方程：(流體能量守恒原理P109）Q=如果式中Q－體積流量，m3/hA

ξ

ρ2(P1–P2)P1、P2－閥前后壓力，100kPa

ρ－流體密度，g/cm3

A－閥接口流通面積，cm2

ξ

－閥阻力系數(shù)，與閥門結(jié)構(gòu)、開度等有關(guān)在閥口徑一定和

P、ρ不變的情況下，流量Q僅隨阻力系數(shù)ξ變化。南陽理工學(xué)院李珍流量系數(shù)上式可改寫為：)(KV

ρ

PQ=KV=5.09AKV稱為流量系數(shù)，其大小反映了通過閥門的流量，即流通能力的大小。KV與流體性質(zhì)、閥結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，在一定條件（選定了閥的型式和結(jié)構(gòu)）下ξ是一個常數(shù)根據(jù)KV值可確定閥門口徑。采用國際單位制時，流量系數(shù)定義為：在閥全開，閥前后壓差為100kPa，流體密度為1g/cm3(5400C的水)時，每小時通過閥門的流量數(shù)(m3)。

ξ南陽理工學(xué)院李珍流量系數(shù)的計算：將上式中

P的單位取為kPa，可得不可壓縮流體KV值的計算公式為：

ρ10QKV=

P在計算流量系數(shù)時，應(yīng)考慮不同流體的影響因素，例如液體的粘度、氣體的壓縮因數(shù)等。流體的流動狀態(tài)也影響KV的大小，當(dāng)閥前后壓差達(dá)到某一臨界值時的阻塞流狀態(tài)，KV計算要引入壓力恢復(fù)系數(shù)、臨界壓差比等。流量系數(shù)的計算見教材P111表3-1計算公式,也可參閱控制閥工程設(shè)計手冊。南陽理工學(xué)院李珍控制閥的可調(diào)比P113控制閥所能控制的最大與最小流量之比。以R

表示。理想可調(diào)比控制閥前后壓差不變時的可調(diào)比：R=30

sQmaxR

=

Qmin=KVmaxKVmin實際可調(diào)比(考慮閥前后壓差變化時的可調(diào)比)串聯(lián)管道時的可調(diào)比令Rr

=R=R

Pmin

Pmax

ρ

PQ=KV

P

P1Q

P

P1Q

P2

P

P1Q南陽理工學(xué)院李珍結(jié)論由于流量的增加，串聯(lián)管道阻力損失相應(yīng)增加，而調(diào)節(jié)閥上的壓差相應(yīng)被減少，這樣使調(diào)節(jié)閥所通過的最大流量減少，所以串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比就會降低。

P2

P

P1Q南陽理工學(xué)院李珍并聯(lián)管道時的可調(diào)比（旁路打開）令閥全開時的流量與總管最大流量之比：x

Q1maxQmax則：Q1Q

P并聯(lián)管道可調(diào)比特性串聯(lián)管道可調(diào)比特性S

x

RrRr30

30

1.0

1.0

0

0

Rr

=RR–

(R-1)x≈11–x

QmaxQ2Q2南陽理工學(xué)院李珍結(jié)論由于調(diào)節(jié)閥的最小流量比旁路流量小得多，故實際可調(diào)比實際上是總管的最大流量與旁路流量的比值，而與調(diào)節(jié)閥本身無關(guān)。Q1Q

P南陽理工學(xué)院李珍調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與閥桿相對位移（即閥的相對開度）之間的關(guān)系

調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，會引起流量變化。流量特性分為理想流量特性和實際流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性最大流量最大位移實際位移實際流量南陽理工學(xué)院李珍理想流量特性調(diào)節(jié)閥在前后壓差固定的情況下得到的流量特性稱為理想流量特性（有時叫固有流量特性）n=0直線n=1等百分比n=1/2拋物線南陽理工學(xué)院李珍理想流量特性(閥前后壓差不隨閥的開度而變)P115直線特性：

對數(shù)特性：

拋物線特性：

快開特性：隨著開度增大,流量很快達(dá)最大。

南陽理工學(xué)院李珍①線性特性：是指控制閥的相對流量與相對開度成線性關(guān)系。閥桿單位行程變化所引起的相對流量變化是常數(shù)?？刂崎y的理想流量特性R=30線性特性南陽理工學(xué)院李珍直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即單位相對行程變化所引起的相對流量變化是一個常數(shù)南陽理工學(xué)院李珍相對流量變化率相對流量變化率：特性曲線上的某一點(diǎn)的相對流量的變化量和該點(diǎn)的相對流量之比。下面以相對位移在10%、50%、80%三點(diǎn)為例，假設(shè)位移的變化量都是10%。來計算直線流量特性的相對變化率。相對流量變化率=相對流量變化率=相對流量變化率=南陽理工學(xué)院李珍結(jié)論直線流量特性在小開度時，相對流量的變化率大，靈敏度高，不易控制，甚至?xí)a(chǎn)生震蕩；在大開度時，相對流量的變化率小，靈敏度低，調(diào)節(jié)緩慢，不夠及時。南陽理工學(xué)院李珍②對數(shù)特性：是指單位行程變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量成正比關(guān)系。對數(shù)特性南陽理工學(xué)院李珍對數(shù)（等百分比）流量特性對數(shù)（等百分比）流量特性亦稱對數(shù)流量特性，它是指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)相對流量成正比關(guān)系南陽理工學(xué)院李珍相對流量變化率相對流量變化率：特性曲線上的某一點(diǎn)的相對流量的變化量和該點(diǎn)的相對流量之比。下面以相對位移在10%、50%、80%三點(diǎn)為例，假設(shè)位移的變化量都是10%。來計算對數(shù)流量特性的相對變化率。相對流量變化率=相對流量變化率=相對流量變化率=南陽理工學(xué)院李珍結(jié)論對數(shù)流量特性（等百分比流量特性）在小開度時，閥體部件的放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)緩和平穩(wěn)；在大開度時，閥體部件的放大系數(shù)大，調(diào)節(jié)靈敏有效。無論是小開度還是大開度，相對流量的變化率都是相等的，表明流量變化的百分比是相等的。南陽理工學(xué)院李珍單位相對位移的變化所引起的相對流量變化與此點(diǎn)的相對流量值的平方根成正比關(guān)系。它介于直線與對數(shù)之間。下圖3為了彌補(bǔ)直線特性在小開度時調(diào)節(jié)性能差的缺點(diǎn)，在拋物線特性基礎(chǔ)上派生出一種修正拋物線特性，它在相對位移30%及相對流量20%以下這段區(qū)間內(nèi)為拋物線關(guān)系，而在此以上的范圍是線性關(guān)系。

(3)拋物線流量特性拋物線特性南陽理工學(xué)院李珍④快開特性：在開度較小時就有較大流量，隨著開度的增大，流量很快就達(dá)到最大，隨后再增大開度時流量的變化很小，故稱為快開特性。它的閥芯形式是平板型的。它的有效位移一般為閥座直徑的1/4，當(dāng)位移在增大時，閥的流通面積不再增加，失去調(diào)節(jié)作用。圖中曲線3快開特性南陽理工學(xué)院李珍工作流量特性所謂調(diào)節(jié)閥的工作流量特性是指調(diào)節(jié)閥在前后壓差隨負(fù)荷變化的工作條件下，調(diào)節(jié)閥的相對開度與相對流量之間的關(guān)系。南陽理工學(xué)院李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性稱S為閥門能力（閥阻比），S在數(shù)值上等于調(diào)節(jié)閥在全開時，閥門上的壓差占總系統(tǒng)的百分?jǐn)?shù)。一般S不小于0.3南陽理工學(xué)院李珍控制閥壓差的變化規(guī)律為：以Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量；以Q100表示存在管道阻力時閥的全開流量。則可得直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性南陽理工學(xué)院李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性(閥前后壓差隨閥的開度而變)串聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥的工作流量特性（以Q100作參比值）（a）直線流量特性；（b）等百分比流量特性Q100表示存在管道阻力時調(diào)節(jié)閥的全開流量，稱作以Q/Q100為參比的調(diào)節(jié)閥的相對流量，南陽理工學(xué)院李珍工作流量特性(閥前后壓差隨閥的開度而變)串聯(lián)管道時的工作流量特性Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量。南陽理工學(xué)院李珍直通調(diào)節(jié)閥的串聯(lián)工作流量特性-實際可調(diào)比南陽理工學(xué)院李珍直通調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)工作流量特性：表示調(diào)節(jié)閥全開時的通過調(diào)節(jié)閥的流量：表示總管最大流量：表示旁路的程度南陽理工學(xué)院李珍直通調(diào)節(jié)閥的并聯(lián)工作流量特性：希望x值最小不低于0.8l南陽理工學(xué)院李珍并聯(lián)管道時的工作流量特性Qmax表示管道阻力等于零時的閥全開流量。南陽理工學(xué)院李珍結(jié)論：實際應(yīng)用中調(diào)節(jié)閥在工作時其前后壓差是變化的，此時獲得的流量特性為工作流量特性。使用時調(diào)節(jié)閥總是與其它閥門、設(shè)備、管道等并聯(lián)或串聯(lián)，使其兩端壓差隨流量變化而變化，結(jié)果使調(diào)節(jié)閥的工作流量特性不同于理想流量特性。南陽理工學(xué)院李珍串聯(lián)、并聯(lián)管道都會使理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴(yán)重；串聯(lián)、并聯(lián)都會使可調(diào)比下降，并聯(lián)管道尤為嚴(yán)重。串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加。串聯(lián)管道調(diào)節(jié)閥開度小時放大倍數(shù)（流量特