調(diào)節(jié)閥的直線特性及工作流量特性

直線特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度呈直線關(guān)系，即單位行程變化引起的流量變化是常數(shù)，用數(shù)學(xué)式表達(dá)為

從圖15-15中看出直線特性調(diào)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(dāng)開度Z/L變化10%時(shí)， 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(diǎn)為例，其相對的流量見表15-12。

在10%開度時(shí)，流量相對變化值為

可見，直線特性的閥門在小開度工作時(shí)，流量相對變化太大，調(diào)節(jié)作用太強(qiáng)，易產(chǎn)生超調(diào)引起振蕩； 而在大開度時(shí)，流量相對變化小，調(diào)節(jié)太弱，不夠及時(shí)。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(chǎn)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(diǎn)的相對流量成正比，即調(diào)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(xué)式表達(dá)為

可見，單位位移變化引起的流量變化與此點(diǎn)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(diào)節(jié)。在小開度時(shí)，流量小，流量的變化也小，調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)小，調(diào)節(jié)平穩(wěn)緩和；在大開度時(shí)，流量大，流量的變化也大，調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)大，調(diào)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(shí)流量比直線特性小。

（2）調(diào)節(jié)閥的工作流量特性

在實(shí)際運(yùn)行中，調(diào)節(jié)閥前后壓差總是變化的，這時(shí)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(xué)中，阻力損失與流速 的平方成正比，調(diào)節(jié)閥一旦動(dòng)作，流量一改變，系統(tǒng)阻力（如彎頭、手動(dòng)閥門、管理損失等）都相應(yīng)改變，因此，調(diào)節(jié)閥上壓降也相應(yīng)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(guān)。閥上壓降越小，調(diào)節(jié)閥全開流量相應(yīng)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(diào)節(jié)不利，一般不小于0.3。 閥補(bǔ)償這種畸變后，S可達(dá)0.05?0.1。對此下面還會(huì)重點(diǎn)介紹。

②并聯(lián)管道的工作流量特性在可調(diào)比分析中已經(jīng)知道，調(diào)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(gè)曲線上移（圖15-17），其中調(diào)節(jié)閥全幵的zui大流量/ 總管zui大流量。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，一般X>0.8，即旁通閥流量不應(yīng)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(shè)計(jì)理論都是按閥上壓降不變的理想狀況來設(shè)計(jì)定型的，也是用這種方法向用戶提供調(diào)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(shí)際工作中永遠(yuǎn)不會(huì)存在。實(shí)際工作中，S<1，工作特性偏離理想特性，嚴(yán)重地產(chǎn)生畸變。為了保證流量特性有較好的調(diào)節(jié)品質(zhì)，人們按傳統(tǒng)的流量特性理論，要求實(shí)際工作情況向理想情況靠攏，以犧牲能耗來換取，提出S應(yīng)等于0.3? 0.6。S<0. 3，實(shí)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?qū)嶋H工作特性來靠攏呢？為什么提供實(shí)際工作中不存在的特性，讓其 在使用中嚴(yán)重畸變呢？為什么不可以按實(shí)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(shí)際相脫離的設(shè)計(jì)與應(yīng)用理論，從思想方法上看就存在著嚴(yán)重問題。因此，應(yīng)該研究實(shí)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(shí)際相結(jié)合的方法將帶來如下優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用意義：

a.閥提供的固有特性與實(shí)際工作特性更加接近，畸變減小，調(diào)節(jié)性能提髙。

b. 按低S來設(shè)計(jì)閥的固有特性，打破傳統(tǒng)的犧牲能耗來換取調(diào)節(jié)品質(zhì)的高S運(yùn)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(yùn)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(jià)值和社會(huì)效益。

c. 隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，研究這種理論可使調(diào)節(jié)閥特性很容易根據(jù)不同S值實(shí)現(xiàn)在線整定、補(bǔ)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(chǎn)品制造。目前，調(diào)節(jié)閥流量特性誤差是工廠zui難達(dá)到的性能指標(biāo)。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(diào)節(jié)的問題，因?yàn)榧词固峁┑牧髁刻匦哉`差為0，到實(shí)際工作中，也畸變得一塌糊涂。因此，原流量特性誤差的把關(guān)是只抓住其次要矛盾，忽視了實(shí)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(diào)節(jié)性能，而且這種試驗(yàn)更簡化，也有利于產(chǎn)品制造。

（4）節(jié)能調(diào)節(jié)閥流量特性

節(jié)能調(diào)節(jié)閥其實(shí)質(zhì)就是保證在低S運(yùn)行下調(diào)節(jié)閥有較理想的流量特性問題。

能否在低S下運(yùn)行，傳統(tǒng)的討論都是僵持在閥的固有流量特性這個(gè)問題上。S值太小，主要影響兩個(gè)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)，一是可調(diào)范圍減小，二是流量特性畸變。因此，得出結(jié)論，為保證調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)品質(zhì)，S 應(yīng)取大一些，一般為0.3?0.6，從而否定了低S運(yùn)行的問題。

上述爭論不休的問題，實(shí)際上只要根據(jù)前面所談到的理想與實(shí)際相結(jié)合的流量特性設(shè)計(jì)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(diào)節(jié)閥流量特性。

在試驗(yàn)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(shí)際可調(diào)比可達(dá)30，實(shí)際流量特性滿足了國標(biāo)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(diào)節(jié)品質(zhì)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(diǎn)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?qū)㈤y芯壓開）時(shí)， 按通常方法即按上述方法確定；不平衡力變化為 “+/\”（作用方向?qū)㈤y芯壓閉）時(shí)，選用對數(shù)特性。