第4章 執(zhí)行器

1、作用：根據(jù)調(diào)節(jié)器的命令，直接控制能量或物料作用：根據(jù)調(diào)節(jié)器的命令，直接控制能量或物料等被調(diào)介質(zhì)的輸送量，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度、壓力、等被調(diào)介質(zhì)的輸送量，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的目的流量等工藝參數(shù)的目的. .3.4 執(zhí)行器和防爆柵現(xiàn)場(chǎng)儀表單元，直接接觸介質(zhì)，通常工作在高溫現(xiàn)場(chǎng)儀表單元，直接接觸介質(zhì)，通常工作在高溫高壓、高粘度，易燃易爆，強(qiáng)腐蝕。高壓、高粘度，易燃易爆，強(qiáng)腐蝕。自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照工作所用能源形式可分為：自動(dòng)調(diào)節(jié)閥按照工作所用能源形式可分為：q電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：電源配備方便，信號(hào)傳輸快、：電源配備方便，信號(hào)傳輸快、損失小，可遠(yuǎn)距離傳輸；但推力較小。損失小，可遠(yuǎn)距離傳輸；但推力較小

2、。q氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，維護(hù)方便，：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠，維護(hù)方便，防火防爆；但氣源配備不方便。防火防爆；但氣源配備不方便。q液動(dòng)調(diào)節(jié)閥液動(dòng)調(diào)節(jié)閥：用液壓傳遞動(dòng)力，推力最大；：用液壓傳遞動(dòng)力，推力最大；但安裝、維護(hù)麻煩，使用不多。但安裝、維護(hù)麻煩，使用不多。 工業(yè)中使用最多的是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。工業(yè)中使用最多的是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。 執(zhí)行器有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、自動(dòng)電流執(zhí)行器有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、自動(dòng)電流調(diào)節(jié)器、控制電機(jī)等。其中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門是最常見(jiàn)的執(zhí)行調(diào)節(jié)器、控制電機(jī)等。其中自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門是最常見(jiàn)的執(zhí)行器，種類繁多。器，種類繁多。l執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 將調(diào)節(jié)器

3、的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)。 （驅(qū)動(dòng)） l調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成流通截面積的變化。 （閥芯）執(zhí)行器的組成：執(zhí)行器的組成： 它由膜片、閥桿和平衡彈簧等組成，是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置。它接受氣動(dòng)調(diào)節(jié)器或電/氣轉(zhuǎn)換器輸出的氣壓信號(hào)，經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成推力并克服彈簧力后，使閥桿產(chǎn)生位移，帶動(dòng)閥芯動(dòng)作。 1-上蓋 2膜片 3一平衡彈簧 4一閥桿 5閥體 6閥座 7閥芯 1. 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器 氣動(dòng)薄膜單座氣動(dòng)薄膜單座 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：薄膜式薄膜式，活塞式兩種結(jié)構(gòu)?；钊絻煞N結(jié)構(gòu)。 氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)分正作用（氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)分正作用（ZMA）和反作用）和反

4、作用 （ZMB）兩類；或分為有彈簧和無(wú)彈簧兩種。）兩類；或分為有彈簧和無(wú)彈簧兩種。 作用：作用：將控制信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿的位移。將控制信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿的位移。 閥桿的閥桿的行程規(guī)格行程規(guī)格：10、16、25、40、60、100mm等。等。 有彈簧氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移與輸入控制氣信號(hào)有彈簧氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位移與輸入控制氣信號(hào)成比例關(guān)系，彈簧平衡作用。成比例關(guān)系，彈簧平衡作用。 控制機(jī)構(gòu)：控制機(jī)構(gòu)： 即控制閥，局部阻力可以改變的即控制閥，局部阻力可以改變的節(jié)流元件節(jié)流元件。將閥桿的位移。將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為被控介質(zhì)流量的大小?？刂崎y有多種結(jié)構(gòu)形式，（如轉(zhuǎn)換為被控介質(zhì)流量

5、的大小?？刂崎y有多種結(jié)構(gòu)形式，（如圖圖6-56-56-14所示。所示?？刂崎y結(jié)構(gòu)決定其流量特性。控制閥結(jié)構(gòu)決定其流量特性。 氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種形式氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用和反作用兩種形式: :當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥桿向下移動(dòng)時(shí)稱當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥桿向下移動(dòng)時(shí)稱正作用正作用；當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥桿向上移動(dòng)時(shí)稱當(dāng)輸入氣壓信號(hào)增加時(shí)閥桿向上移動(dòng)時(shí)稱反作用反作用。在工業(yè)生產(chǎn)中口徑較大的調(diào)節(jié)閥通常采用正作用方式。在工業(yè)生產(chǎn)中口徑較大的調(diào)節(jié)閥通常采用正作用方式。 lKAp 氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性表示平衡狀態(tài)時(shí)輸入氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性表示平衡狀態(tài)時(shí)輸入的氣壓的氣

6、壓p與閥桿位移與閥桿位移l的關(guān)系，即的關(guān)系，即 A為膜片的有效面積；K為平衡彈簧的彈性系數(shù) 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性可近似成一階慣性環(huán)節(jié)，其慣氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性可近似成一階慣性環(huán)節(jié)，其慣性的大小取決于膜頭空間的大小與氣管線的長(zhǎng)度和直徑。性的大小取決于膜頭空間的大小與氣管線的長(zhǎng)度和直徑。 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（補(bǔ)充參考）氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（補(bǔ)充參考）2. 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) （不考）（不考） 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同，其輸出方式有電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同，其輸出方式有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，其電氣原理完全相同，直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，其電氣原理完全相同，僅減速器不一

7、樣。僅減速器不一樣。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成框圖電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成框圖 =K Ii （電動(dòng)執(zhí)行器可看成比例環(huán)節(jié)）。 伺服放大器原理圖伺服放大器原理圖 校正網(wǎng)絡(luò)原理圖校正網(wǎng)絡(luò)原理圖 （1） 直通單座閥直通單座閥流體對(duì)閥芯的不平流體對(duì)閥芯的不平衡作用力大。一般用在小衡作用力大。一般用在小口徑、低壓差的場(chǎng)合?？趶?、低壓差的場(chǎng)合。q結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏量小。3調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就是閥門，是一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)就是閥門，是一個(gè)局部阻力可以改變局部阻力可以改變的節(jié)流元件的節(jié)流元件。通過(guò)改變閥芯的行程可以改變調(diào)節(jié)閥。通過(guò)改變閥芯的行程可以改變調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，達(dá)到控制流量的目的。的阻力系數(shù)，達(dá)到控

8、制流量的目的。正裝閥正裝閥閥芯下移時(shí)，閥芯與閥閥芯下移時(shí)，閥芯與閥座間的流通截面積增大座間的流通截面積增大閥門中的柱式閥芯可以正裝，也可以反裝。閥門中的柱式閥芯可以正裝，也可以反裝。 反裝閥反裝閥閥芯下移時(shí)，閥芯與閥閥芯下移時(shí)，閥芯與閥座間的流通截面積減小座間的流通截面積減?。? 2） 直通雙座閥直通雙座閥 閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和閥座。q流體流過(guò)時(shí)，作用在上、下兩個(gè)閥芯上的推流體流過(guò)時(shí)，作用在上、下兩個(gè)閥芯上的推力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平衡力小。衡力小。q但是，由于加工的但是，由于加工的限制，上下兩個(gè)閥芯閥限制，

9、上下兩個(gè)閥芯閥座不易保證同時(shí)密閉，座不易保證同時(shí)密閉，因此泄漏量較大。因此泄漏量較大。（3）角形控制閥角形控制閥兩個(gè)接管呈直角形，一般為底進(jìn)側(cè)出，這種閥的兩個(gè)接管呈直角形，一般為底進(jìn)側(cè)出，這種閥的流路簡(jiǎn)單、對(duì)流體的阻力較小。流路簡(jiǎn)單、對(duì)流體的阻力較小。q適用于現(xiàn)場(chǎng)管道適用于現(xiàn)場(chǎng)管道要求直角連接，介質(zhì)要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、高壓差和為高粘度、高壓差和含有少量懸浮物和固含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場(chǎng)合。體顆粒狀的場(chǎng)合。 （4 4） 三通控制閥三通控制閥 有三個(gè)出入口與工藝管道連接。流通方式有合有三個(gè)出入口與工藝管道連接。流通方式有合流型（兩種介質(zhì)混合成一路）和分流型（一種介質(zhì)流型（兩種介質(zhì)混合

10、成一路）和分流型（一種介質(zhì)分成兩路）兩種。適用于配比控制與旁路控制。分成兩路）兩種。適用于配比控制與旁路控制。（5）隔膜控制閥隔膜控制閥 采用耐腐蝕材料作采用耐腐蝕材料作隔膜，將閥芯與流體隔隔膜，將閥芯與流體隔開(kāi)。開(kāi)。q結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、流通能力比同口徑的其他結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流阻小、流通能力比同口徑的其他種類的閥要大。由于介質(zhì)用隔膜與外界隔離，故無(wú)填種類的閥要大。由于介質(zhì)用隔膜與外界隔離，故無(wú)填料，介質(zhì)也不會(huì)泄漏。料，介質(zhì)也不會(huì)泄漏。q耐腐蝕能力強(qiáng)，適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性耐腐蝕能力強(qiáng)，適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高粘度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控介質(zhì)的控制，也能用于高粘度及懸浮顆粒狀介

11、質(zhì)的控制。制。 q適用于大口徑、適用于大口徑、大流量、低壓差的場(chǎng)大流量、低壓差的場(chǎng)合，也可以用于含少合，也可以用于含少量纖維或懸浮顆粒狀量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。介質(zhì)的控制。（6）蝶閥蝶閥又名翻板閥。又名翻板閥。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、流阻極小，但泄漏量大。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、流阻極小，但泄漏量大。3.4.2 氣動(dòng)執(zhí)行器的應(yīng)用氣動(dòng)執(zhí)行器的應(yīng)用1. 調(diào)節(jié)閥的流通能力調(diào)節(jié)閥的流通能力確定調(diào)節(jié)閥尺寸的主要依據(jù)是流通能力確定調(diào)節(jié)閥尺寸的主要依據(jù)是流通能力，它定義為調(diào)節(jié)閥全開(kāi)、閥前，它定義為調(diào)節(jié)閥全開(kāi)、閥前后壓差為后壓差為0.1MPa、流體重度為、流體重度為1g/cm3時(shí)，每小時(shí)通過(guò)閥門的流體流時(shí)，每小時(shí)通

12、過(guò)閥門的流體流量（量（m3或或kg）。）。 當(dāng)流體為不可壓縮時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的體積流量為當(dāng)流體為不可壓縮時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的體積流量為: 0122()VgqAppr為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動(dòng)狀況，可從有關(guān)手冊(cè)查閱或由實(shí)驗(yàn)確定；A0為調(diào)節(jié)閥接管截面積；g為重力加速度；r為流體重度。 依據(jù)流通能力的定義，則有依據(jù)流通能力的定義，則有 gAC20流通能力C與調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這就是確定調(diào)節(jié)閥尺寸的理論依據(jù)。 可得流通能力與流體重度、閥前后壓差和介質(zhì)流量三者的定量關(guān)系，即 VrCqpmaxqpmaxCmaxC調(diào)節(jié)閥尺寸的確定過(guò)程為：根據(jù)通過(guò)調(diào)節(jié)閥的最大流量，r流體重度以及

13、調(diào)節(jié)閥的前后壓差，先由上式求得最大的流通能力，然后選取大于即可依據(jù)表32確定出Dg和dg的大小。 的最低級(jí)別的C值，公稱直徑Dg(mm)202532405065閥門直徑dg(mm)245678101215202532405065流通能力C單座閥0.080.120.200.320.500.801.22.03.25.0812203256雙座閥1016254063公稱直徑Dg(mm)80100125150200250300閥門直徑dg(mm)80100125150200250303流通能力C單座閥80120200280450雙座閥10016025040063010001600表3-2 調(diào)節(jié)閥流通能力

14、C與其尺寸的關(guān)系 序序號(hào)號(hào)執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)作用作用方式方式閥體作閥體作用方式用方式執(zhí)行器氣執(zhí)行器氣開(kāi)、開(kāi)、氣關(guān)形式氣關(guān)形式a正正正正氣關(guān)氣關(guān)b正正反反氣開(kāi)氣開(kāi)c反反正正氣開(kāi)氣開(kāi)d反反反反氣關(guān)氣關(guān)2. 執(zhí)行器的“氣開(kāi)、氣關(guān)” 方式“氣”指輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)“氣開(kāi)” 表示輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)增加時(shí)，流過(guò)執(zhí)行器的流量增加“氣關(guān)” 表示輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)增加時(shí)，流過(guò)執(zhí)行器的流量減小氣開(kāi)：需要壓縮空氣才能開(kāi)啟，斷氣后閥門關(guān)閉。”氣來(lái)了開(kāi),無(wú)氣源則關(guān)” 氣關(guān)：需要壓縮空氣才能關(guān)閉，斷氣后閥門打開(kāi)?！睔鈦?lái)了關(guān),無(wú)氣源則開(kāi)”閥門氣開(kāi)氣關(guān)式的選擇原則閥門氣開(kāi)氣關(guān)式的選擇原則n工藝生產(chǎn)的安全工藝生產(chǎn)的安全 當(dāng)

15、控制信號(hào)中斷當(dāng)控制信號(hào)中斷(失氣、失電失氣、失電)時(shí)，閥門的復(fù)時(shí)，閥門的復(fù)位位置能使工藝設(shè)備處于安全狀態(tài)。位位置能使工藝設(shè)備處于安全狀態(tài)。 當(dāng)氣源切斷時(shí)， 調(diào)節(jié)閥是處于關(guān)閉位置安全-選氣開(kāi) FC 開(kāi)啟位置安全-選氣關(guān) FO 給水閥給水閥燃?xì)忾y燃?xì)忾y蒸汽蒸汽例如鍋爐：例如鍋爐： 選擇蒸汽鍋爐的控選擇蒸汽鍋爐的控制閥門時(shí)，為保證失控制閥門時(shí)，為保證失控狀態(tài)下鍋爐的安全：狀態(tài)下鍋爐的安全： 給水閥應(yīng)選氣關(guān)式給水閥應(yīng)選氣關(guān)式 燃?xì)忾y應(yīng)選氣開(kāi)式燃?xì)忾y應(yīng)選氣開(kāi)式示例：示例：舉例來(lái)說(shuō)，燃燒控制，調(diào)節(jié)閥安裝在燃料氣管道上，根據(jù)爐膛的溫度或被加熱物料在加熱爐出口的溫度來(lái)控制燃料的供應(yīng)。這時(shí)，宜選用氣開(kāi)閥更安全些

16、，因?yàn)橐坏庠赐Ｖ构┙o，閥門處于關(guān)閉比閥門處于全開(kāi)更合適。如果氣源中斷，燃料閥全開(kāi)，會(huì)使加熱過(guò)量發(fā)生危險(xiǎn)。其他一般場(chǎng)合其他一般場(chǎng)合 閥門的選擇：閥門的選擇：n氣源中斷或電源中斷時(shí)，進(jìn)入裝置的原料、熱源應(yīng)切斷：進(jìn)料閥選氣開(kāi)切斷裝置向外流出產(chǎn)品： 出料閥選氣開(kāi)精餾塔回流應(yīng)打開(kāi)： 回流閥選氣關(guān)又如一個(gè)用冷卻水冷卻的的換熱設(shè)備，熱物料在換熱器內(nèi)與冷卻水進(jìn)行熱交換被冷卻，調(diào)節(jié)閥安裝在冷卻水管上，用換熱后的物料溫度來(lái)控制冷卻水量，在氣源中斷時(shí)，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于開(kāi)啟位置更安全些，宜選用氣關(guān)式（即FO）調(diào)節(jié)閥。說(shuō)明幾點(diǎn) ：n簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)框圖中的各個(gè)信號(hào)都是增量。圖中的箭頭表示信號(hào)的流向，并非物流或能流的方向。n各

17、環(huán)節(jié)的增益有正、有負(fù)。當(dāng)該環(huán)節(jié)的輸入增加時(shí)，其輸出增加，則該環(huán)節(jié)的增益為正，反之，如果輸出減小則增益為負(fù)。n對(duì)象的增益有正、有負(fù)。例如：加熱系統(tǒng)的增益為正、冷卻系統(tǒng)的增益為負(fù)；n氣開(kāi)閥的增益為正、氣關(guān)閥的增益為負(fù)；n正作用控制器的增益為負(fù)，反作用控制器的增益為正；n檢測(cè)變送器的增益一般為正。n通過(guò)調(diào)整控制器的正反作用來(lái)保證系統(tǒng)為負(fù)反饋。調(diào)節(jié)閥的閥芯位移與流量之間的關(guān)系，對(duì)控制調(diào)節(jié)閥的閥芯位移與流量之間的關(guān)系，對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大影響。系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大影響。流量特性的定義：流量特性的定義：被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）間的

18、關(guān)系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。度（相對(duì)位移）間的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。max()qlfqLq/qmax 相對(duì)流量相對(duì)流量 l/L 相對(duì)開(kāi)度相對(duì)開(kāi)度 3 調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性 相對(duì)流量相對(duì)流量q/qmax 是控制閥某一開(kāi)是控制閥某一開(kāi)度流量度流量q與全開(kāi)時(shí)流量與全開(kāi)時(shí)流量qmax之比；之比； 相對(duì)開(kāi)度相對(duì)開(kāi)度l/L 是控制閥某一開(kāi)度是控制閥某一開(kāi)度行程行程l與全開(kāi)行程與全開(kāi)行程L之比。之比。 調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門的結(jié)構(gòu)和開(kāi)度有關(guān)，還與閥前后的的結(jié)構(gòu)和開(kāi)度有關(guān)，還與閥前后的壓差有關(guān)壓差有關(guān)，必須分開(kāi)討論。，必須分開(kāi)討論。max()qlfqLlq為了便于分

19、析，先將閥前后壓差固定，然后為了便于分析，先將閥前后壓差固定，然后再引伸到實(shí)際工作情況，于是有再引伸到實(shí)際工作情況，于是有固有流量特性固有流量特性與與工作流量特性工作流量特性之分。之分。1、固有（固有（理想）理想）流量特性流量特性在將控制閥前后壓差固定時(shí)得到的流量特性在將控制閥前后壓差固定時(shí)得到的流量特性稱為稱為固有固有流量特性。它流量特性。它取決于閥芯的形狀取決于閥芯的形狀。（a）快開(kāi)特性）快開(kāi)特性（b）直線特性直線特性（c）等百分比特性等百分比特性控制閥的流量特性控制閥的流量特性 被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位被控介質(zhì)流過(guò)閥門的相對(duì)流量與閥門相對(duì)開(kāi)度（相對(duì)位移）的關(guān)系，即

20、移）的關(guān)系，即 圖圖6-15 不同流量特性的閥芯形狀不同流量特性的閥芯形狀 圖圖6-16 理想流量特性理想流量特性 1-快開(kāi)；快開(kāi)；2-直線；直線；3-拋物線；拋物線；4-等百分比等百分比 1-快開(kāi)；快開(kāi)；2-直線；直線；3-拋物線；拋物線；4-等百分比等百分比LlfQQmax直線流量特性直線流量特性 積分可得積分可得式中式中C為積分常數(shù)。為積分常數(shù)。邊界條件邊界條件為：為：l = 0時(shí)時(shí)Q=Qmin（Qmin為控制為控制閥能控制的最小流量）；閥能控制的最小流量）；l = L時(shí)時(shí)Q= Qmax。把邊界條件代。把邊界條件代入上式，可分別得：入上式，可分別得：最后得到最后得到KLldQQdmaxC

21、LlKQQmaxRCKRQQC111;1maxminLlRRQQ111max可調(diào)比可調(diào)比R為調(diào)節(jié)閥所能控制的為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量的比值。最大流量與最小流量的比值。放大系數(shù)放大系數(shù)K為常數(shù)，不隨為常數(shù)，不隨Q的變化而變化。的變化而變化。國(guó)產(chǎn)閥門的可調(diào)比國(guó)產(chǎn)閥門的可調(diào)比R=30。maxmax11(1)qlqRlRmaxmin1qRqC%10Ll13. 0maxQQ%20Ll23. 0maxQQ流量的相流量的相對(duì)變化量對(duì)變化量%75%10013. 013. 023. 0小開(kāi)度時(shí)，流量相對(duì)變化量太大，靈敏度高，小開(kāi)度時(shí)，流量相對(duì)變化量太大，靈敏度高，控制作用太強(qiáng)，加劇振蕩，易產(chǎn)生超調(diào)。

22、控制作用太強(qiáng)，加劇振蕩，易產(chǎn)生超調(diào)。LlRRQQ)11 (1max30Rv直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點(diǎn)上都是相同直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點(diǎn)上都是相同的，但其對(duì)流量的控制力卻是不同的。的，但其對(duì)流量的控制力卻是不同的。 控制力：閥門開(kāi)度改變時(shí)，相對(duì)流量的改變比值?？刂屏Γ洪y門開(kāi)度改變時(shí)，相對(duì)流量的改變比值。 %50Ll517. 0maxQQ%60Ll613. 0maxQQ流量的相對(duì)變化量流量的相對(duì)變化量%19%100517. 0517. 0613. 0%80Ll806. 0maxQQ%90Ll903. 0maxQQ流量的相對(duì)變化量流量的相對(duì)變化量%11%100806. 0806. 0903

23、. 0大開(kāi)度時(shí)，流量相對(duì)變化量太小，調(diào)節(jié)作用大開(kāi)度時(shí)，流量相對(duì)變化量太小，調(diào)節(jié)作用弱，調(diào)節(jié)緩慢。不適于負(fù)荷變化大的過(guò)程弱，調(diào)節(jié)緩慢。不適于負(fù)荷變化大的過(guò)程直線流量特性%5 .12%100808090%20%100505060%100%100101020)/()/(max KLldQQd直線流量特性特點(diǎn)n閥心相對(duì)開(kāi)度變化所引起的流量變化是相等的n直線流量特性情況下，閥門處于不同開(kāi)度時(shí)，在原來(lái)基礎(chǔ)上閥門變化相同的行程，引起的流量相對(duì)變化量卻是不同的(流量變化量與原有流量之比）。因而直線流量特性不利于控制。 ：在小開(kāi)度時(shí)，流量相對(duì)變化量大；在大開(kāi)度時(shí)，其流量相對(duì)變化最小。n直線流量特性調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度

24、時(shí)，控制作用強(qiáng)，易引起振蕩；在大開(kāi)度時(shí)，控制作用弱，控制緩慢。 單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系：與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系： 放大系數(shù)與流量成正比，隨q的增加，放大系數(shù)增大 流量的對(duì)數(shù)lnq與行程l 成正比，故稱為對(duì)數(shù)特性 行程增加相同間隔，流量增加相同的百分比，故稱為等百分比特性。VKqqKlldqqdmax1maxmax1max1maxlnCllKqq（2） 等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性1maxmaxllRqq對(duì)數(shù)流量特性對(duì)數(shù)流量特性在不同的開(kāi)度下具有同樣的動(dòng)作靈敏度，在不同的開(kāi)度下具有同樣的動(dòng)作靈敏度

25、，適合于負(fù)荷變化較大的過(guò)程，廣泛應(yīng)用。適合于負(fù)荷變化較大的過(guò)程，廣泛應(yīng)用。%20%10Ll%60%50Ll%90%80Ll流量的相流量的相對(duì)變化量對(duì)變化量%401 . 01 . 02 . 0QQQ%405 . 05 . 06 . 0QQQ%408 . 08 . 09 . 0QQQ對(duì)數(shù)流量特性maxmax)/()/(QQKLldQQd流量相對(duì)變化值是相等的。故稱為等百分比特性對(duì)數(shù)（等百分比）流量特性 n其數(shù)學(xué)表達(dá)式 n行程變化相同的百分?jǐn)?shù)，流量在原來(lái)基礎(chǔ)上變化的相對(duì)百分?jǐn)?shù)是相等的，即具有等百分比流量特性。n對(duì)數(shù)（等百分比）流量特性特點(diǎn)：調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)，控制緩和平穩(wěn)調(diào)節(jié)閥在大開(kāi)度時(shí)，控制及時(shí)有效

26、。1maxmaxllRqq開(kāi)度較小時(shí)就有較大流量，隨開(kāi)度的增大，流量很快開(kāi)度較小時(shí)就有較大流量，隨開(kāi)度的增大，流量很快就達(dá)到最大，故稱為快開(kāi)特性。適用于迅速啟閉的切斷閥或就達(dá)到最大，故稱為快開(kāi)特性。適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。雙位控制系統(tǒng)。1max2maxmaxqqKlldqqd2/1max2max1) 1(1llRRqq積分 放大系數(shù)與q成反比，q增加，放大系數(shù)減小 q小時(shí)，放大系數(shù)大，上升快，因此稱為快開(kāi)特性（3）快開(kāi)特性）快開(kāi)特性2、調(diào)節(jié)閥的工作流量特性、調(diào)節(jié)閥的工作流量特性n實(shí)際應(yīng)用時(shí)，調(diào)節(jié)閥兩端的壓差是變化的，此時(shí)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度之間的關(guān)系稱為工作流量特性。如圖，管道系統(tǒng)總壓力如圖，管道系統(tǒng)總壓力P等于管路系統(tǒng)的壓降等于管路系統(tǒng)的壓降PG與控與控制閥的壓降制閥的壓降PV之和。之和。 P= Pg+ Pv 1) 管道串聯(lián)時(shí)的工作流量特性管道串聯(lián)時(shí)的工作流量特性可看出：可看出：調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)閥上壓力最大，基本等于系統(tǒng)總壓力；調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)閥上壓力最大，基本等于系統(tǒng)總壓力；調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)閥上壓力降至最小。調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)閥上壓力