調節閥是自動控制系統中常用的執行器，用于完成對受控對象流量的調節。調節閥的正確選擇是調節系統控制質量的保證。詳細介紹了控制閥的組成分類和流量特性，給出了控制閥的選擇方法和應注意的問題。 0？前言調節閥是自動控制系統中常用的執行器。它是自動控制的終端主控制元件，直接控制被測介質的輸送。調節閥由致動器和調節機構組成。它接收來自調節器或計算機的控制信號，并用于更改受控介質的流量，以將調節后的參數保持在所需范圍內，從而實現過程控制的自動化。在自動控制領域，控制過程是否穩定直接取決于調節閥能否準確動作，因此過程控制反映在物料能量和流量的變化上。因此，應根據不同需求選擇不同的控制閥。選擇合適的調節閥是管道設計的主要問題，也是確保調節系統安全穩定運行的關鍵。 1？選型調節閥一般由執行器和閥門組成。調節閥是調節閥的調節機構。它會根據控制信號的要求更改閥門開度的大小以調節流量。它是節流元件，其局部電阻可以改變。調節閥主要由上下閥蓋，閥體，閥芯，閥座，填料和壓板組成。在自動控制系統中，閥門的主要調節介質是水和蒸汽。在壓力較低且單次使用的情況下，常用的調節閥為直通調節閥，三通調節閥和蝶形閥。根據使用的能量類型，可將執行器分為氣動，電動和液壓兩種類型，即以壓縮空氣為動力的氣動調節，以電為動力的電動調節以及由液體介質驅動的壓力（例如如油）液壓調節。其中，氣動執行器具有結構簡單，動作可靠，性能穩定，價格低廉，維修方便，防火防爆等優點，并廣泛用于許多控制系統中。雖然電動執行器不利于防火防爆，但其驅動電源方便可取，信號傳輸速度快，便于長距離傳輸，體積小，動作可靠，維護方便，價格便宜。液壓執行機構推力大，調節精度高，動作速度快，穩定，但設備大，工藝復雜。 （1）調節閥類型的選擇調節閥體類型的選擇是調節閥選擇中最重要的環節。在選擇閥之前，必須仔細分析控制過程的介質，過程條件和參數，以了解系統對控制閥的要求，并應根據收集的數據確定要使用的閥的類型。在具體的選擇中，可以考慮以下幾個方面：①閥芯的形狀結構？主要根據所選的流動特性和不平衡力等因素，②耐磨性？當流體介質中含有高濃度的磨料顆粒時，當懸架接觸時，閥芯和閥座接頭表面每次關閉時都會承受劇烈的摩擦。因此，閥門的流路應平整，閥門的內部材料應堅硬，③耐腐蝕性能？因為介質是腐蝕性的，所以只要能夠滿足調節功能，就應選擇結構簡單的閥門④介質的溫度，壓力？當介質溫度和壓力較高且變化較大時，閥芯的閥和閥座材料應選擇溫度和壓力變化很小的情況。 ⑤防止閃光和氣蝕？閃蒸和空化僅發生在液體介質中。在實際生產過程中，閃蒸和氣蝕現象不僅影響流量系數的計算，而且還會形成振動和噪聲，從而縮短了閥門的使用壽命。因此，在選擇閥門時，應防止閥門閃蒸和氣蝕。 （2）調節閥執行機構的選擇①考慮執行機構的輸出力嗎？無論哪種類型的執行器，輸出力都是克服載荷的有效力（主要是不平衡力和不平衡扭矩，摩擦力，密封力，重力和其他相關力）。因此，為了使調節閥正常工作，匹配的致動器必須能夠產生足夠的輸出力以克服各種阻力，并確保高度的密封和閥的打開。 ②考慮執行器的使用環境要求嗎？確定執行器的輸出功率后，根據過程環境要求選擇相應的執行器。例如，當現場有防爆要求時，應使用氣動執行器，接線盒必須防爆，并且不能選擇電動執行器。如果沒有防爆要求，可以同時使用氣動和電動執行器，但是從節能的角度來看，應盡可能選擇電動執行器。對于液壓執行器，雖然沒有像氣動和電動執行器那樣廣泛使用，但它具有調節精度高，運動快，平滑的特點，因此在特殊情況下，也將使用它來達到更好的調節效果。最后，必須考慮執行器的可靠性和經濟性，選擇運動平穩，重量輕，外形美觀，結構簡單，易于維護的執行器。 2？流動特性分析2.1工作原理根據流體力學，調節閥是節流元件，其局部阻力可以改變。對于不可壓縮流體，調節閥的流量公式如下：p1——調節閥前的壓力，p2——調節閥后的壓力，A ————節流閥截面積，ξ- -調節閥阻力系數ρ-流體密度。從等式（1）可知，當A為常數且Δp= p1-p2也為常數時，通過閥門的流量Q隨電阻系數ξ的變化而變化，即，電阻系數ξ越大，則系數越小流量。電阻系數ξ與閥門的結構和開度有關。因此，調節器的輸出信號控制閥的打開或關閉，這可以改變閥的阻力系數，從而改變被調節介質的流量。 2.2流量特性分析調節閥的流量特性是指流過調節閥的被調節介質的相對流量與調節閥的相對開度之間的關系。調節閥的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性是指調節閥的前后壓力差固定時的流量特性。具有四個特征：直線，相等的百分比，拋物線和快速打開，如表1所示。在實際系統中，閥門兩側的壓降不是恒定的，其變化主要有兩個原因：①由于泵的特性，當系統流量減少時，由泵產生的系統壓力增加；②當流量減少時，線圈上的電阻也減小，從而導致閥上的泵壓力更大。因此，調節閥前后的壓力差通常會變化。在這種情況下，相對流量與調節閥的相對開度之間的關系稱為工作流量特性。具體地，可以分為串聯管道的工作流特性和并聯管道的工作流特性。表格1？四個理想的流動特性調節閥的原理流量特性特性線性調節閥的相對流量與相對開度呈線性關系，即由單位相對行程變化引起的相對流量變化為常數。 （1）開口小時，流量變化大；開口大時，流量變化小。 （2）當負載較小時，調節性能太敏感而不能振動。當負載較大時，調整緩慢且不及時。區別。由相對沖程的等百分比單位變化引起的相對流量變化與此時的相對流量成正比。 （1）單位行程變化引起的流量變化百分比相等，（2）在全行程范圍內工作相對穩定，特別是當開度大時，放大率也大，工作量更大靈敏有效；（3）廣泛使用，適應性強。拋物線特性介于直線特性和等百分比特性之間，經常被等百分比特性代替。 ？ （1）特性在直線和等百分比特性之間；（2）調節性能理想，但閥芯加工困難?？焖俅蜷_當閥門行程較小時，流量將相對增加并迅速達到。 （1）開孔小時流量大。隨著沖程的增加，流速迅速達到。 （2）通常用于雙位置調節和程序控制。 （1）串聯連接管路時的工作流量特性串聯調節管路時，控制閥的開度變化會引起流量變化。從流體力學理論來看，管道的阻力損失與流量呈平方關系。流量會發生變化，系統阻力也會隨之發生變化，因此調節閥的壓降也將發生變化。串聯連接管道時的工作流量特性與壓降分布比有關。閥上的壓降越小，調節閥的全開流量就相應減少，從而使理想的直線特性失真成速開特性，而理想的等百分比特性失真成線性特征。在實際使用中，當選擇的控制閥過大或產品處于非滿負荷狀態時，控制閥的工作口較小。有時為了使控制閥具有一定的開度，關閉閥以增加管道的阻力。實際上，為了減少通過調節閥的流量，減小了壓降分配比，使流量特性失真，并且調節質量變差。 （2）并聯管道的工作流量特性并聯管道一般由閥分支和旁通管分支組成，調節閥安裝在閥分支管上。調節閥在并聯管道上。當系統阻力恒定時，隨著平行管道的旁通閥逐漸打開，調節閥的全開流量與主管的流量之比減小。此時，盡管調節閥本身的流量特性沒有改變，但系統的可調范圍已大大減小，調節閥在工作過程中可控制的流量的可變范圍也已大大減小。降低，甚至沒有調整效果。為了使調節閥具有更好的調節性能，通常認為旁路流量最多不應超過總流量的20％。 3？流動特性的選擇流動特性的選擇方法：①通過數學計算的分析方法，②在實際工程中總結的經驗方法。由于分析方法復雜且耗時，因此在一般工程中使用經驗方法。具體而言，應從以下幾個方面進行考慮：（1）考慮自動調節系統的調節質量，根據自動控制原理中的特性補償原理，以保持良好的性能。為了調整系統的質量，希望開環總放大因子與每個鏈路放大因子的乘積保持恒定。這樣，可以正確選擇閥門的特性，并利用閥門放大倍數的變化來補償物體的放大倍數的變化，從而可以保持系統的總放大倍數。不變。 （2）根據管路系統的壓降變化選擇控制閥的壓降比。定義為與控制閥能夠控制的流量相對應的閥前后的壓差Δp1m與系統壓差Δp之比。控制閥的流量特性與壓降比S有著密切的關系，如表2所示。表2-根據管道系統的壓降選擇控制閥的特性。管路系統S1-0.60.6-0.30.3-0的壓力下降率實際工作流量特性直線等百分比直線等百分比調整不適用于所選的流量特性直線等百分比直線等百分比（3 ）從負荷變化的情況來看，線性閥的流量變化小，開度大，調整過于敏感，容易發生振蕩。在較大的開口處，調節效果較弱，導致調節不及時和不靈敏。因此，在壓降小于S且負載變化很大的應用中，不應使用線性閥。等百分比閥接近關閉時工作平穩，接近完全打開時放大系數大，工作靈敏有效。因此，適合負載變化范圍大的場合。行程較小時，快開特性閥的流量較大。隨著沖程的增加，流速很快達到。通常用于雙位置調節和程序控制的情況。 （4）根據調整對象的特性進行選擇。通常，所有具有自平衡能力的調節對象都可以選擇等百分比流量調節閥，而沒有自平衡能力的調節對象則可以選擇線性流量特性調節閥。 4？調節閥口徑的選擇選擇調節閥口徑的目的是將閥門和管路結合起來，以產生合理的組合線性特性，從而可以有效地控制系統的調節。根據過程所需的流量確定調節閥的直徑，然后根據提供的過程條件，然后根據其流量計算調節閥的流量