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控制阀流量特性解析 控制阀的流量特性是控制阀重要技术指标之一，流量特性的偏差大小直接影响自动控制系统的稳定性。使用单位希望所选用的控制阀具有标准的固有流量特性，而控制阀生产企业要想制造出完全符合标准的固有流量特性控制阀是非常困难的，因直线流量特性相对简单，且应用较少，所以本文重点对等百分比流量特性进行讨论。 控制阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与相对行程之间的关系，数学表达式为Q/Qmax = f(l/L), 式中:Q/Qmax—相对流量。指控制阀在某一开度时的流量Q与全开流量Qmax之比； l/L—相对行程。指控制阀在某一开度时的阀芯行程l与全开行程L之比 一般来讲，改变控制阀的流通面积便可以控制流量。但实际上由于多种因素的影响，在节流面积发生变化的同时，还会产生阀前、阀后压力的变化，而压差的变化又将引起流量的变化，为了便于分析，先假定阀前、阀后压差不变，此时的流量特性称为理想流量特性。 理想流量特性主要有等百分比（也称对数）、直线两种常用特性，理想等百分比流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等百分比增加的流量特性，数学表达式为Q/Qmax = R(l/L-1)。 理想直线流量特性定义为：相对行程的等值增量产生相对流量系数的等值增量的流量特性，数学表达式为Q/Qmax=1/R[1+（R-1）l/L] 式中R—固有可调比，定义为在规定偏差内的最大流量系数与最小流量系数之比。 常见的控制阀固有可调比有30、50两种。 当可调比R=30和R=50时，直线、等百分比的流量特性在相对行程10%～100%时各流量值见表一 表一 可调比 R 相对行程% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 30 等百分比 4.68 6.58 9.25 13 18.3 25.7 36 50.6 71.2 100 50 2.96 4.37 6.47 9.56 14.1 20.9 30.9 45.7 67.6 100 30 直线 13 22.7 32.4 42 51.7 61.3 71 80.6 90.3 100 50 11.8 21.6 31.4 41.2 51 60.8 70.6 80.4 90.2 100 由上表可以看出，直线流量特性在小开度时，流量相对变化大，调节作用强，容易产生超调，可引起震荡，在大开度时调节作用弱，及时性差。而等百分比流量特性小开度时流量小，流量变化也小，在大开度时流量大，流量变化也大，调节作用灵敏有效。由于上述原因，在实际工况中多数场合优选等百分比流量特性。 GB/T4213-2008《气动调节阀》标准5.11.2条规定，等百分比流量特性的斜率偏差：在相对行程h=0.1～0.9之间，任意相邻流量系数测量值的十进对数（lg）差值应符合表二规定。 表二 可调比R lgKvn –lgKvn-1 h=0.2～0.8 h0.2 h0.8 斜率偏差±30% 斜率偏差+80% -30% 斜率偏差30% -80% 30 0.19～0.10 0.26～0.10 0.19～0.03 50 0.22～0.12 0.30～0.12 0.22～0.03 由表二可以看出当相对行程h0.2和h0.8不在遵守斜率偏差必须在±30%范围内，而是扩大到了当相对行程h0.2时斜率偏差可达，当相对行程h0.8时，斜率偏差可达，这样在不影响自动控制系统调节功能的前提下，为控制阀生产制造单位的设计制造提供了方便。 天津精通控制仪表技术有限公司的前身是天津市自动化仪表四厂，在1985年将原JB1790～1795-76《气动薄膜调节阀》标准中的流量特性偏差“单、双座阀实际流量特性与理论流量特性之间偏差应不超过±10%，（按1976年《气动薄膜调节阀》标准执行时会出现当相对行程增加10%时，相对流量不增加也定为合格产品的现象）改为流量特性严格按照斜率偏差±30%的要求执行，历时两年多的阀芯修正也只能保证理想直线特性各点合格率为98%,理想等百分比特性各点合格率在90%左右。GB/T4213-2008《气动调节阀》引用了GB/T 17213《工业过程控制阀》部分内容，GB/T 17213《工业过程控制阀》又全部引用了IEC60534《工业过程控制阀》的内容，也就是说我们控制阀行业执行的GB/T4213-2008《气动调节阀》就是在执行IEC60534《工业过程控制阀》的部分内容。 控制阀生产企业凡真正具有流量试验室并进行流量试验的单位都知道，理想等百分比流量控制阀达到斜率偏差±30%是非常困难的，特别是当相对行程h0.2和h0.8时，几乎是不可能的，所以IEC60534《工业过程控制阀》对相对行程h0.2和相对行程h0.8进行了放宽偏差处理