第4章 调节阀.ppt

§4-3 调节阀结构特性和流量特性 执行机构 阀 管道 调节阀 u f q 　　调节阀与管道连接方框图 调节阀的静态特性 Kv=dq/du u---调节器输出控制信号 q---被调介质流过阀门的相 对流量 Kv的符号由调节阀的作用方式决定：气开式-----+ 气关式---- 调节阀的动态特性 Gv(s)=Kv/(Tvs+1)，稳态值即为静态特性． 执行机构静态时输出l(阀门的相对开度)与u成比例关系, 所以调节阀静态特性也称调节阀流量特性, 即q=f(l),它主要取决于阀的结构特性和工艺配管情况． 一 调节阀的结构特性 调节阀的结构特性是指阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间的关系，通常用相对量表示为 f=F/F100,相对节流面积,某一开度下节流面积F与全开时节流面积F100之比 l=L/L100,相对开度, 阀在某一开度下行程L与全开时行程L100之比 调节阀结构特性取决于阀芯的形状，阀芯形状有快开，直线，抛物线和等百分比四种． 1. 直线结构特性 调节阀的节流面积与阀的开度成直线关系, 即 边界条件: L=0时, F=F0, L=L100, F=F100 阀的直线结构特性图 可调比 R=F100/F0: 调节阀所能调节的最大流量与最小流量之比。 Kf=(R-1)/R 特点: ①结构特性的斜率在全行程范围内是常数 ②阀芯位移变化量相同时,节流面积变化量也相同 小开度时调节灵敏度过高, 大开度时调节又不够灵敏 ③直线特性的调节阀在开度变化相同的情况下: ◆当流量小时, 流量的变化值相对较大, 调节作用较强, 易产生 超调和引起振荡; ◆流量大时, 流量变化值相对较小, 调节作用缓慢, 不够灵敏. 相对变化率: 例: 设在相对节流面积分别为f=0.1, 0.5, 0.8时, 相对开度变化Δl=10%时, 求三种情况下的节流面积变化率 (Kf=0.9) 直线阀 f=0.1: Δf/f = Kf*Δl/f = 0.9*0.1/0.1=90% f=0.5: Δf/f = Kf*Δl/f = 0.9*0.1/0.5=18% f=0.8: Δf/f = Kf*Δl/f = 0.9*0.1/0.8=11.25% 2. 等百分比(对数)结构特性 在任意开度下，单位行程变化所引起的节流面积变化都与该节流面积本身成正比关系．可表示为： 在边界条件: f与l成对数关系,等百分比特性调节阀在小开度时节流面积变化平缓,大开度时节流面积变化加快,保证在各种开度下的调节灵敏度都一样． 　　阀的等百分比结构特性图 L=0时, F=F0, L=L100, F=F100时有 Kf=loge(R) 等百分比结构特点: ①曲线的放大系数是随开度的增大而递增的. ②在同样的开度变化值下: ◆流量小时(小开度时)流量的变化也小(调节阀的放大系数小), 调节平稳缓和. ◆流量大时(大开度时)流量的变化也大(调节阀的放大系数大), 调节灵敏有效. ③无论是小开度还是大开度, 相对流量的变化率都是相等的, 流量变化的百分比是相同的. 相对变化率: 例: 设在相对节流面积分别为f=0.1, 0.5, 0.8, 相对开度变化Δl =10%时, 求三种情况下的节流面积变化率 (Kf=3.4) 等百分比阀 f=0.1: Δf/f = Kf*f*Δl/f = 3.4*0.1=34% f=0.5: Δf/f = Kf*f*Δl/f = 3.4*0.1=34% f=0.8: Δf/f = Kf*f*Δl/f = 3.4*0.1=34% 3. 快开结构特性 结构简单，阀芯的最大有效行程为dg/4(dg为阀座直径)，特性方程为 灵敏度最差，很少用作调节阀 　　阀的快开结构特性图 4.抛物线结构特性 阀的节流面积与开度成抛物线关系．特性方程为 特性与等百分比特性接近． 　　阀的抛物线结构特性图 四种阀的特性对比 1－直线 2－等百分比 3－快开 4－抛物线 二 调节阀的流量特性 调节阀的流量特性是指流过阀门的流量与阀门开度之间的关系,可表示为： q=Q/Q100, 为相对流量． 调节阀制成后, 其结构特性 就确定不变. 流过调节阀的流量的决定因素有: ① 阀的开度 (F, f) ② 阀前后的压差 (ΔP) ③ 所在的整个管路系统的工作情况. 由于节流面积f与相对开度l关系由阀门确定，可先讨论q与f的关系 l f q 已知 1. 理想流量特性 在调节阀前后压差固定(△p=常数)情况下得到的流量特性称为理想流量特性．假设调节阀流量系数与阀节流面积成线性关系，即： C100---额定流量系数　 通过调节阀的流量为 当调节阀全开时f=1,Q=Q100,则