調節(jié)閥的直線特性及工作流量特性

直線特性是指調節(jié)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(shù)，用數(shù)學式表達為

從圖15-15中看出直線特性調節(jié)閥的曲線斜率是常數(shù)，即放大系數(shù)是常數(shù)。

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(jié)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(jié)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(shù)特性。

③對數(shù)（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(jié)閥的放大系數(shù)是變化的，它隨相對流量的增加而增大。用數(shù)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(shù)特性的放大系數(shù)K隨開度增加而增加， 因此有利于系統(tǒng)調節(jié)。在小開度時，流量小，流量的變化也小，調節(jié)閥放大系數(shù)小，調節(jié)平穩(wěn)緩和；在大開度時，流量大，流量的變化也大，調節(jié)閥放大系數(shù)大，調節(jié)靈敏有效。從圖15-15可知，對數(shù)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(jié)閥的工作流量特性

在實際運行中，調節(jié)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(lián)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(jié)閥一旦動作，流量一改變，系統(tǒng)阻力（如彎頭、手動閥門、管理損失等）都相應改變，因此，調節(jié)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(jié)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?yōu)榭扉_特性，理想的對數(shù)特性畸變?yōu)橹本€特性（圖15- 16）。可見，S太小，對調節(jié)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(lián)管道的工作流量特性在可調比分析中已經知道，調節(jié)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(jié)閥全幵的zui大流量/ 總管zui大流量。根據(jù)現(xiàn)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(tǒng)流量特性理論的突破

傳統(tǒng)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(jié)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(jié)品質，人們按傳統(tǒng)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(tǒng)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(shù)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(yōu)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(jié)性能提髙。

b. 按低S來設計閥的固有特性，打破傳統(tǒng)的犧牲能耗來換取調節(jié)品質的高S運行理論，可大大節(jié)省系統(tǒng)能耗。據(jù)此理論，S可以在0.05?0.15之間， 與原高S運行相比，可節(jié)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(jié)閥特性很容易根據(jù)不同S值實現(xiàn)在線整定、補償， 根據(jù)系統(tǒng)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(jié)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(jié)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(jié)性能，而且這種試驗更簡化，也有利于產品制造。

（4）節(jié)能調節(jié)閥流量特性

節(jié)能調節(jié)閥其實質就是保證在低S運行下調節(jié)閥有較理想的流量特性問題。

能否在低S下運行，傳統(tǒng)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(jié)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(jié)閥調節(jié)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(jù)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(jié)能調節(jié)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(jié)品質的傳統(tǒng)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(jié)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(jù)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(jù)系統(tǒng)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(jù)S值確定閥固有特性。根據(jù)表15-15選定工作特性，再根據(jù)S值確定閥固有特性（即理想特性）。

b. 根據(jù)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(shù)特性。