1 調(diào)節(jié)閥門(mén)的流量特性

大家都知道，調(diào)節(jié)閥門(mén)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中同時(shí)與液體相觸碰的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。對(duì)隔熱目標(biāo)而言，其操縱液體（往往是水）的數(shù)據(jù)流量和工作壓力，關(guān)聯(lián)著加工過(guò)程、空調(diào)系統(tǒng)等自動(dòng)化的技術(shù)性總體目標(biāo)的完成。恰當(dāng)選擇調(diào)節(jié)閥門(mén)的結(jié)構(gòu)形式、流量特性和產(chǎn)品型號(hào)，針對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)發(fā)展科學(xué)性有十分關(guān)鍵的功效。

常見(jiàn)的調(diào)節(jié)閥門(mén)有座式和碟閥兩大類。伴隨著生產(chǎn)制造技術(shù)發(fā)展，調(diào)節(jié)閥門(mén)的構(gòu)造形式愈來(lái)愈多，調(diào)節(jié)閥門(mén)構(gòu)造形式的選用主要是依據(jù)工藝參數(shù)（環(huán)境溫度、工作壓力、總流量）、物質(zhì)特性（黏度、腐蝕、毒副作用、殘?jiān)闆r）及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的規(guī)定（可調(diào)節(jié)比、噪聲、泄漏量）充分考慮來(lái)明確。一般情況下，應(yīng)優(yōu)選一般單、雙坐閥和套筒閥。由于該類調(diào)節(jié)閥門(mén)構(gòu)造簡(jiǎn)易，閥心樣子便于生產(chǎn)加工，較為經(jīng)濟(jì)發(fā)展；或依據(jù)實(shí)際的特別要求挑選相對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的調(diào)節(jié)閥門(mén)。構(gòu)造形式明確之后，調(diào)節(jié)閥門(mén)的主要規(guī)格型號(hào)關(guān)聯(lián)到閥的流量特性是不是與系統(tǒng)軟件特點(diǎn)相符合，聯(lián)系到系統(tǒng)軟件是不是可靠性高、合理性好。調(diào)節(jié)閥門(mén)的流量特性，就是指液體經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)的相應(yīng)總流量與調(diào)節(jié)閥門(mén)的相對(duì)性開(kāi)啟度相互關(guān)系。易推知，相對(duì)性總流量與相應(yīng)開(kāi)啟度成成正比，即閘閥安全通道越小，相對(duì)性開(kāi)值越小，相對(duì)性總流量越??；閘閥安全通道越多，相對(duì)性開(kāi)程度越大，相對(duì)性總流量越多。閘閥安全通道為零時(shí)，這時(shí)候總流量為零，即閘閥關(guān)掉。由流體動(dòng)力學(xué)得知，根據(jù)閥體的用戶流量與閘閥前后左右的壓力差成成正比的的關(guān)系，即：

式中：Q指根據(jù)閥體的總流量；ΔP就是指閘閥前后左右產(chǎn)生的壓力差；K就是指指數(shù)。

壓力差通常是通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度（閥心的偏移L）所建立的液體安全通道確定，開(kāi)值越小，相對(duì)性開(kāi)值越小，閘閥前后左右壓力差越多；開(kāi)程度越大，相對(duì)性開(kāi)程度越大，閥體前后左右的壓力差越小?？梢赃@么說(shuō)，根據(jù)調(diào)節(jié)閥門(mén)的流量大小不但與閥的開(kāi)啟度相關(guān)，并且和閥前后左右的壓力差相關(guān)。工作中的調(diào)節(jié)閥門(mén)，當(dāng)閥的開(kāi)啟度更改時(shí)，不但總流量出現(xiàn)了轉(zhuǎn)變，閥先后壓力差也發(fā)生了轉(zhuǎn)變。以便有利于探討，先假設(shè)閥先后壓力差一定，即先探討理想化流量特性，然后考慮到調(diào)節(jié)閥門(mén)在管線里的具體情況，即探討工作中流量特性。

2 理想化流量特性

理想化流量特性要在閥先后壓力差固定不動(dòng)的前提下獲得的流量特性，它決定于閥心的樣子，因而也稱作構(gòu)造特點(diǎn)。在理想化前提下，總流量?jī)H隨閥門(mén)開(kāi)度轉(zhuǎn)變而變化，從調(diào)節(jié)的角度觀察，觀查調(diào)節(jié)閥門(mén)的控制指標(biāo)，科學(xué)研究流量特性，是一種常見(jiàn)的方式。在常見(jiàn)的調(diào)節(jié)閥門(mén)中，有四種常見(jiàn)的理想化流量特性，如下圖1^[1]所顯示。

2.1 平行線特點(diǎn)

調(diào)節(jié)閥門(mén)的相應(yīng)總流量與相應(yīng)開(kāi)啟度成平行線關(guān)聯(lián)，如下圖1中（1）曲線圖所顯示。曲線斜率不會(huì)改變，即它放大系數(shù)不會(huì)改變。以相對(duì)性行程安排相當(dāng)于10%、50%、80%三點(diǎn)為例子，當(dāng)行程安排轉(zhuǎn)變10%時(shí)，所造成相對(duì)性總流量轉(zhuǎn)變10%，而它相對(duì)性轉(zhuǎn)變值（即敏感度）各自為100%、20%、12.5%。

能夠推知，在轉(zhuǎn)變同樣行程安排前提下，閘閥相對(duì)性開(kāi)啟度較鐘頭，相對(duì)性總流量轉(zhuǎn)變值大，靈敏度高；相對(duì)性開(kāi)啟度比較大時(shí)，相對(duì)性總流量轉(zhuǎn)變值小，敏感度低。這常常使平行線特點(diǎn)閥門(mén)控制特性受到影響：在小月兒度時(shí)，放大系數(shù)相對(duì)而言非常大，調(diào)整全過(guò)程通常造成震蕩；在大開(kāi)度時(shí)，放大系數(shù)相對(duì)而言并不大，敏感度低，非常容易使閘閥動(dòng)作遲緩，調(diào)整時(shí)間延長(zhǎng)。

2.2 多數(shù)特點(diǎn)

其企業(yè)相對(duì)性行程安排的變動(dòng)造成的相應(yīng)總流量的轉(zhuǎn)變與其點(diǎn)相對(duì)性總流量成正比例，如下圖1中（2）曲線圖所顯示。以相同的行程安排L等于10%、50%、80%三點(diǎn)為例子，當(dāng)行程安排轉(zhuǎn)變10%時(shí)，總流量轉(zhuǎn)變值各自為1.9%、7.4%、20.5%，可以這么說(shuō)其放大系數(shù)隨閘閥的開(kāi)大而擴(kuò)大。因而，這些閘閥在小月兒度時(shí)，放大系數(shù)小，工作中得緩解穩(wěn)定；在大開(kāi)度時(shí)，放大系數(shù)大，工作中得靈巧合理。一樣，各點(diǎn)敏感度為40%隨處相同（也稱做等比例特點(diǎn)），有利于操縱。

2.3 快開(kāi)特點(diǎn)和雙曲線特點(diǎn)

快開(kāi)特點(diǎn)如下圖1中（3）曲線圖所顯示，在閥門(mén)開(kāi)度鐘頭，總流量轉(zhuǎn)變比較大，伴隨著開(kāi)啟度擴(kuò)大，總流量迅速做到最高值，放大系數(shù)大，靈敏度高。在閥門(mén)開(kāi)度過(guò)大時(shí)，總流量轉(zhuǎn)變并不大，放大系數(shù)較小，敏感度也較低。在負(fù)擔(dān)不很大、調(diào)整要求不高的場(chǎng)所運(yùn)用，開(kāi)則快，關(guān)則慢，不容易造成管道網(wǎng)大的工作壓力起伏。雙曲線特點(diǎn)如下圖1中（4）曲線圖所顯示。這類閥的企業(yè)相對(duì)性行程安排的變動(dòng)所造成的相應(yīng)總流量與其點(diǎn)的相對(duì)性總流量值的平方根正相關(guān)關(guān)聯(lián)。它處于曲線圖（1）（2）中間，其特點(diǎn)貼近多數(shù)閥特點(diǎn)，但因?yàn)槠溟y心生產(chǎn)加工繁雜，偏少選用。

3 工作中流量特性

調(diào)節(jié)閥門(mén)處在加工工藝管道系統(tǒng)軟件中工作的時(shí)候，管道系統(tǒng)軟件的壓力轉(zhuǎn)變或旁通閥的打開(kāi)水平的閥先后壓力差轉(zhuǎn)變，促使在一樣的閥門(mén)開(kāi)度時(shí)，不會(huì)再像理想化流量特性那般總流量保持一致，相應(yīng)的數(shù)據(jù)流量將有一定的轉(zhuǎn)變。大家把調(diào)節(jié)閥門(mén)前后左右壓力差轉(zhuǎn)變的流量特性稱之為工作中特點(diǎn)。

3.1 串連管道時(shí)的工作中流量特性

在工程項(xiàng)目中，調(diào)節(jié)閥門(mén)是裝到具備壓力的管道系統(tǒng)上，見(jiàn)圖2。當(dāng)該系統(tǒng)軟件兩邊總壓力差一定時(shí)，調(diào)節(jié)閥門(mén)里的壓力差便會(huì)伴隨著總流量的提升而降低^[2]。伴隨著閘閥放大，閥先后壓力差降低，因而，在閥相對(duì)性開(kāi)啟度同樣的情況下，這時(shí)的流量比理想化流量特性下需要小一些。在閥門(mén)開(kāi)度比較大時(shí)，調(diào)節(jié)閥門(mén)前后左右的壓力差縮減，總流量比較大。

圖2中ΔP為管道系統(tǒng)軟件的總壓力差，ΔP₁為控制閥的壓力差，ΔP₂為串連管路及機(jī)器設(shè)備里的壓力差。令S=（ΔP_1m /（ΔP），式中S為閘閥的權(quán)度指數(shù)，ΔP_1m為閥全開(kāi)落的調(diào)節(jié)閥門(mén)兩邊壓力差。當(dāng)閘閥不會(huì)改變，而改不一樣的管路摩擦阻力時(shí)，其S值是不一樣的。伴隨著管路壓力的增加，S值下降。在不一樣的S值下，針對(duì)理想化特點(diǎn)為平行線和等百分?jǐn)?shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥門(mén)，工作中特點(diǎn)如下圖3^[3]所顯示。

由圖3得知，當(dāng)S=1時(shí)，即系統(tǒng)總工作壓力都功能在調(diào)節(jié)閥門(mén)上，并維持穩(wěn)定，則為理想化特點(diǎn)。伴隨著S值降低，調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)全的總流量下降，但某一相對(duì)性開(kāi)啟度下的相對(duì)性總流量q卻隨S值的降低而擴(kuò)大（q=Q/Q₁₀₀，Q₁₀₀表明管路有壓力時(shí)，調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)落的總流量）。因而，相對(duì)性理想化流量特性來(lái)講，工作中特點(diǎn)出現(xiàn)了崎變，變成一組往上翹起的曲線圖簇。那樣，在小月兒度時(shí)，放大系數(shù)更高，敏感度更高一些；在大開(kāi)度時(shí)，放大系數(shù)更小，敏感度更低。與此同時(shí)，咱們?nèi)舭严鄬?duì)性開(kāi)數(shù)為零時(shí)的總流量稱之為最少總流量，且此最少總流量與最大流量Q₁₀₀比例的最后稱作可調(diào)式比，則伴隨著S值的降低，因?yàn)榇B管路壓力的干擾，閥的可調(diào)式比縮小。能夠推知，可調(diào)式比R與閘閥權(quán)多度大關(guān)系為：

式中R為理想化流量特性時(shí)的可調(diào)式比，稱為理想化可調(diào)式比；R_s為工作中流量特性時(shí)的可調(diào)式比，稱為具體可調(diào)式比。

可調(diào)式比越小，則調(diào)節(jié)閥門(mén)的調(diào)節(jié)能力越低；可調(diào)式比越多，則調(diào)節(jié)閥門(mén)的調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)。但具體可調(diào)式比相對(duì)于理想化可調(diào)式比而言，不可以很大，由于要了解系統(tǒng)軟件的耗能，一般情況下，S選用0.3~0.5中間^[4]，把具體可調(diào)式比調(diào)節(jié)在理想化可調(diào)式比的0.55~0.70中間。

♂

3.2 并接管路時(shí)的工作中流量特性

圖4為調(diào)節(jié)閥門(mén)并接的狀況。調(diào)節(jié)閥門(mén)兩邊工作壓力雖是穩(wěn)定，其串聯(lián)的旁通閥的打開(kāi)水平還會(huì)危害調(diào)節(jié)閥門(mén)的流量特性。若使Q₁₀₀表明調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)落的根據(jù)調(diào)節(jié)閥門(mén)的總流量，以Q_max表明主管最大流量，以x來(lái)表明旁通的水平，則。在不一樣的x值下，其工作中流量特性如下圖5^[5]所顯示。由圖得知，x相當(dāng)于1時(shí)，旁通閥關(guān)掉，調(diào)節(jié)閥門(mén)的工作中流量特性即理想化流量特性。伴隨著旁通閥的逐漸啟用，旁通閥的數(shù)據(jù)流量提升，x值持續(xù)減少，流量特性不改變，但可調(diào)式比大大的降低。具體可調(diào)式比與旁通水平x的關(guān)聯(lián)為：

在實(shí)際應(yīng)用中，一直存有串連管路的危害，那樣使調(diào)節(jié)閥門(mén)的可調(diào)節(jié)流量越來(lái)越不大，乃至調(diào)節(jié)閥門(mén)基本上不了緩沖作用。一般情況下，期待X值最少不少于0.8^[6]，那樣調(diào)節(jié)閥門(mén)的最大流量為流量的80%，工作中特性曲線較貼近理想化特點(diǎn)，可調(diào)式比R不會(huì)降低很多。針對(duì)平行線閥而言，在小月兒度時(shí)又降低了敏感度，可防止震蕩狀況的出現(xiàn)。針對(duì)多數(shù)閥而言，在小月兒度時(shí)放大系數(shù)小一些，全部行程安排的敏感度轉(zhuǎn)變趨向穩(wěn)定，類似呈等比例特點(diǎn)，仍舊可維持較強(qiáng)的調(diào)整品質(zhì)。針對(duì)快開(kāi)特點(diǎn)閥和雙曲線特點(diǎn)閥，工作中特性曲線有同樣的趨勢(shì)，使用時(shí)也特別注意。還需強(qiáng)調(diào)是指，在并接工作的時(shí)候，有（1-x）Q_max的數(shù)據(jù)流量不可以被調(diào)整，由于這一部分總流量經(jīng)旁通閥排出。從調(diào)節(jié)的視角說(shuō)，在調(diào)節(jié)閥門(mén)相對(duì)性開(kāi)啟度較鐘頭，相對(duì)性總流量較小，相對(duì)于理想化特點(diǎn)而言，控制閥的調(diào)整遲緩，調(diào)整時(shí)間延長(zhǎng)，調(diào)節(jié)能力降低。

4 調(diào)節(jié)閥門(mén)的穩(wěn)定性分析

調(diào)節(jié)閥門(mén)在實(shí)踐應(yīng)用時(shí)是作用于系統(tǒng)軟件里的，只是探討調(diào)節(jié)閥門(mén)自身或是簡(jiǎn)易探討閥與系統(tǒng)軟件的關(guān)聯(lián)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)當(dāng)開(kāi)展整體分析。一般來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)軟件總體上可分成調(diào)節(jié)系統(tǒng)和被調(diào)目標(biāo)兩部分，前面一種包含精確測(cè)量傳感器設(shè)備、控制器和電動(dòng)執(zhí)行器（電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)又包含調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥門(mén)和電加熱器）三部分。以環(huán)境溫度為例子，每個(gè)構(gòu)成部分中間的數(shù)據(jù)信號(hào)聯(lián)絡(luò)如下圖6所顯示。一般說(shuō)來(lái)，被調(diào)量數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)被調(diào)量→電壓比較器→控制器→調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)→調(diào)節(jié)閥門(mén)→加溫（制冷）機(jī)器設(shè)備→被調(diào)目標(biāo)→被調(diào)量這一循環(huán)往復(fù)的全過(guò)程，才進(jìn)行操縱被調(diào)目標(biāo)里的被調(diào)量的每日任務(wù)。

從被調(diào)目標(biāo)的角度觀察，大部分隔熱目標(biāo)在階躍信號(hào)功效下，響應(yīng)曲線合乎指數(shù)值損耗規(guī)律性，如下圖7^[7]所顯示。在過(guò)渡過(guò)程中，被調(diào)目標(biāo)的被調(diào)量相對(duì)性其輸入信號(hào)而言，放大系數(shù)Kc不是個(gè)常量，通常是通過(guò)小向大的角度轉(zhuǎn)變。而從調(diào)節(jié)系統(tǒng)看，除電加熱器和調(diào)節(jié)閥門(mén)外，其余構(gòu)成部分的操縱特點(diǎn)均可簡(jiǎn)化為一放大系數(shù)不會(huì)改變的占比階段^[8]。針對(duì)開(kāi)水電加熱器而言，伴隨著其相對(duì)性總流量的提升，被加溫液體進(jìn)、出溫差減少，相對(duì)性升溫減少。它靜特點(diǎn)如下圖8^[9]所顯示，由此可見(jiàn)其放大系數(shù)是伴隨著相對(duì)性總流量的增加而減少，不是一個(gè)常量。

那樣，把調(diào)節(jié)閥門(mén)以外，對(duì)所有系統(tǒng)軟件而言，系統(tǒng)總放大系數(shù)是由于負(fù)載增加而趨小，但在相對(duì)性小一點(diǎn)一段時(shí)間（過(guò)渡過(guò)程時(shí)長(zhǎng)）內(nèi)，總放大系數(shù)也是隨著時(shí)間增長(zhǎng)的。這系統(tǒng)的控制品質(zhì)有較大直接影響。

若控制電路的總放大系數(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)的全部范圍之內(nèi)保持一致^[10]，針對(duì)操作系統(tǒng)的平穩(wěn)是大有益處的。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)楸徽{(diào)目標(biāo)和電加熱器等的離散系統(tǒng)特點(diǎn)，控制電路的放大系數(shù)在挑選上就應(yīng)當(dāng)考慮到這一要素。因而，適度挑選調(diào)節(jié)閥門(mén)特點(diǎn)，以調(diào)節(jié)閥門(mén)的放大系數(shù)來(lái)賠償控制對(duì)象的放大系數(shù)的轉(zhuǎn)變，可將操作系統(tǒng)的總放大系數(shù)整定值不會(huì)改變，進(jìn)而確保操縱品質(zhì)在所有實(shí)際操作范圍之內(nèi)維持一定。若被調(diào)目標(biāo)和加熱設(shè)備的特點(diǎn)為線形特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥門(mén)能夠選用平行線工作中特點(diǎn)，就可以確保調(diào)節(jié)系統(tǒng)在實(shí)際操作范圍之內(nèi)類似呈平行線特點(diǎn)，系統(tǒng)總放大系數(shù)都是一個(gè)常量了。針對(duì)大多數(shù)的隔熱目標(biāo)和熱水設(shè)備，他們的放大系數(shù)是由于其負(fù)載增加而趨小一點(diǎn)，大家就能挑選放大系數(shù)隨負(fù)載增加而趨大的多數(shù)特點(diǎn)的調(diào)節(jié)閥門(mén)，二者恰好互相賠償。那樣系統(tǒng)總放大系數(shù)又為常量，有益于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

調(diào)整目標(biāo)和機(jī)器設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性的離散系統(tǒng)，只靠不一樣規(guī)格的平行線和等比例特點(diǎn)比較難保證系統(tǒng)的總放大系數(shù)的平穩(wěn)。針對(duì)較比較復(fù)雜的狀況，可考慮雙曲線特點(diǎn)調(diào)節(jié)閥門(mén)和別的難度很大的調(diào)節(jié)閥門(mén)，也是有必需考慮到適合自己的控制器的特點(diǎn)，來(lái)確?？偡糯笙禂?shù)的平穩(wěn)。從調(diào)節(jié)的角度觀察，可靠性的提升，往往會(huì)造成系統(tǒng)軟件高頻率性的降低，精確性還會(huì)降低。我們能挑選性能卓越的控制器與調(diào)節(jié)閥門(mén)配合起來(lái)，減少過(guò)渡過(guò)程時(shí)長(zhǎng)，以提升系統(tǒng)軟件的高頻率性。與此同時(shí)，盡可能使實(shí)際操作范疇里的操縱敏感度也保持一致：不很大，使系統(tǒng)軟件調(diào)整不容易震蕩強(qiáng)烈姿勢(shì)；不過(guò)小，使系統(tǒng)軟件調(diào)節(jié)時(shí)間減少。若加上控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面的精確性，則系統(tǒng)軟件便會(huì)做到“靈巧精確，平穩(wěn)迅速”的高階操縱水準(zhǔn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

調(diào)節(jié)閥門(mén)在小一點(diǎn)相對(duì)性開(kāi)啟度工作的時(shí)候，敏感度比較高，易使系統(tǒng)軟件姿勢(shì)經(jīng)常，危害調(diào)整品質(zhì)；在大的相對(duì)性開(kāi)啟度工作的時(shí)候，敏感度低，放大系數(shù)小，系統(tǒng)軟件也不容易趨于穩(wěn)定。在隔熱行業(yè)內(nèi)使用時(shí)務(wù)求：①盡可能使系統(tǒng)軟件兩邊壓力差穩(wěn)定，使系統(tǒng)軟件趨向理想工作特點(diǎn)，有利于操縱。②使控制閥的權(quán)度指數(shù)大點(diǎn)，擴(kuò)大可調(diào)式比，改進(jìn)調(diào)節(jié)能力。③使控制閥的特點(diǎn)與被調(diào)目標(biāo)和機(jī)器設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性相賠償，使體系在使用范疇里的放大系數(shù)平穩(wěn)。那樣，全部調(diào)節(jié)系統(tǒng)就能做到一定的高階操縱水準(zhǔn)。

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