氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥桿行程與調(diào)節(jié)閥的不同流量特性有一定的關(guān)系，因此在測(cè)量行程值后，可以獲得調(diào)節(jié)閥通過(guò)的流量值。該方法已在某個(gè)項(xiàng)目中實(shí)踐。

概述

如果安裝在流體管道上的調(diào)節(jié)閥的直徑和流量特性選擇正確，則調(diào)節(jié)閥的行程變化導(dǎo)致閥座與閥塞之間的節(jié)流面積變化與流量有一定的關(guān)系。

這里描述的算法是根據(jù)不同的流量特的數(shù)學(xué)算法，在調(diào)節(jié)閥行程發(fā)生變化時(shí)，手動(dòng)計(jì)算流過(guò)閥門(mén)的物料量。為了進(jìn)一步微處理數(shù)據(jù)，數(shù)字化處理取代人Ⅰ計(jì)算并直接在現(xiàn)場(chǎng)顯示瞬時(shí)值，方便用戶操作指導(dǎo)，提高制造商的附加值。
根據(jù)開(kāi)發(fā)算法計(jì)算的流量值可能不高，因?yàn)樗艿蕉喾N條件和系統(tǒng)阻力的限制S如果用戶對(duì)流量精度不要求，只作為操作指導(dǎo)，該算法具有實(shí)用意義。

調(diào)節(jié)閥工作的基本原理

調(diào)節(jié)閥的工作實(shí)際上是一個(gè)局部阻力變化的節(jié)流部件，安裝在流體管道上。對(duì)于不可壓縮的流體，它遵循能量守恒定律，因此指柏努利方程（Bernolli Equation)其流量方程可列出：

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如體積流量Q來(lái)代替速度V，調(diào)節(jié)閥的流量式為：

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設(shè)C=F/600)this.style.width='600px';">，則式②可改為

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式中：F：—閥座閥塞之間形成的節(jié)流面積
600)this.style.width='600px';">：阻力系數(shù)隨節(jié)流面積和不同結(jié)構(gòu)的變化而變化；
P1 P2.調(diào)節(jié)閥前后壓力；
V1 V二、調(diào)節(jié)閥前后流體流量；
p：流體密度；
g：重力加速度；
c：流量系數(shù)。

它有英制單位和公制單位。英制單位Cv閥門(mén)兩端的壓差為1Psi水溫為16英寸(磅/平方英寸)°F每分鐘流過(guò)的加侖數(shù)，即gpm表示。公制單位Kv將閥門(mén)兩端的壓差定義為1kg/cm2水溫為15℃每小時(shí)流量過(guò)多，即m3/h，因此，它代表了調(diào)節(jié)閥的循環(huán)能力。

從式②可知，當(dāng)600)this.style.width='600px';">流過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量（即流量系數(shù)）主要取決于節(jié)流面積F和阻力系數(shù)600)this.style.width='600px';">。F增大時(shí)，Q也增加；相反，Q也減少。F值的變化受控于控制器的輸出信號(hào)，即輸入調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器的信號(hào)大小，從而改變閥桿的行程。阻力系數(shù)ξ 除行程變化外，還由不同的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定。復(fù)雜的套筒或球形調(diào)節(jié)閥ξ球閥或蝶閥的阻力大于相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，因此不同尺寸的結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥，流量系數(shù)相同Cv（或Kv）值是不同的。

不同結(jié)構(gòu)和口徑的流量系數(shù)通常由制造商提供。影響調(diào)節(jié)閥選擇的因素很多，但確定流量系數(shù)值的主要因素很多。由于加工精度和設(shè)計(jì)不同，不同的結(jié)構(gòu)形式和制造商的流量系數(shù)也不同，盡管口徑相同。一般來(lái)說(shuō)，制造商提供的流量系數(shù)值是根據(jù)閥門(mén)在正確流向下和規(guī)定條件下獲得的基本參數(shù)。如果調(diào)節(jié)閥反向安裝，不僅流量特性會(huì)發(fā)生變化，而且流量能力也會(huì)發(fā)生變化。

用戶根據(jù)工藝條件選擇調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算的流量系數(shù)Cv（或Kv）比制造商提供的值更高Cv值要小一點(diǎn)，這樣才能留出適當(dāng)?shù)挠嗔?。但余量不宜過(guò)大，否則口徑選擇過(guò)大，不僅會(huì)增加投資 ，還會(huì)使調(diào)節(jié)閥在工作時(shí)經(jīng)常處于小開(kāi)度，導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。

行程與流量的關(guān)系

調(diào)節(jié)閥的行程變化會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥座與閥塞之間的節(jié)流面積（也稱(chēng)為循環(huán)面積）發(fā)生變化，從而改變流體的流量。調(diào)節(jié)閥的相對(duì)節(jié)流面積，即相對(duì)流量與相對(duì)行程之間的關(guān)系，通常稱(chēng)為流量特性。相對(duì)行程是指調(diào)節(jié)閥在一定開(kāi)度下的行程田l全開(kāi)時(shí)行程L比例。相對(duì)流量是指在一定開(kāi)度下的流量Q占全開(kāi)度時(shí)的流量Q100的比例。用數(shù)學(xué)表示:Q/Q100 = f (l/L)。

調(diào)節(jié)閥的流量特性一般具有固有（也稱(chēng)為理想）的流量特性和安裝流量特性。固有的流量特性是指調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度和流量關(guān)系。它是由制造商決定的。安裝流量特性是指安裝在管道上的開(kāi)度與流量之間的關(guān)系。

固有流量特性通常有直線、等百分比和快速開(kāi)啟（也稱(chēng)為兩位開(kāi)關(guān)）。當(dāng)調(diào)節(jié)閥的壓降恒定時(shí)，密度p常數(shù)，流量Q與流量系數(shù)C成正比，即：

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上表示調(diào)節(jié)閥的固有流量特性可用于相對(duì)行程l/L和相對(duì)流量Q/Q附圖顯示了100關(guān)系。

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以下是三種流量特性算法的闡述：

1)直線流量特性算法

線性流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)行程的關(guān)系，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)為常數(shù)k，用數(shù)學(xué)表述為：

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邊界條件為當(dāng)t=0時(shí)，Q=Qmin，當(dāng)閥全開(kāi)l=L時(shí)，Q=Q100.解決上述微分方程并代入邊界條件，可獲得直線特征的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

600)this.style.width='600px';">④

R可調(diào)比調(diào)節(jié)閥，即R=Q100/Qmin

在實(shí)例應(yīng)用中，l值可以從調(diào)節(jié)閥上讀取，當(dāng)然也可以從E/P讀取定位器閥位輸出信號(hào)。對(duì)于選定直徑的調(diào)節(jié)閥，其全行程值L、可調(diào)比R、C100數(shù)據(jù)可以從制造商提供的樣本數(shù)據(jù)中獲得。C100值可通過(guò)式③反推算出Q100，瞬時(shí)值Q從式方便④中求得。

2)等百分比流量特性算法

等比流量特性的含義是當(dāng)調(diào)節(jié)閥的閥桿向上移動(dòng)（或向下移動(dòng)）時(shí)，相對(duì)流量按等比增加（或減少）。例如，可調(diào)比R當(dāng)行程從20%移動(dòng)到30%時(shí)，相對(duì)流量引起的變化值為40%；當(dāng)行程從50%移動(dòng)到60%時(shí)，相對(duì)流量引起的變化值也為40%。

等百分比流量特征的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

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可以得出上述微分方程并代入邊界條件的數(shù)學(xué)方法如下：

600)this.style.width='600px';">⑤

它顯示了行程比與相對(duì)流量比之間的成對(duì)數(shù)關(guān)系。從附圖中還可以看出，調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨著行程的增加而增加。當(dāng)流量小時(shí)，流量的絕對(duì)值變化小，過(guò)程變化相對(duì)緩解。當(dāng)流量大時(shí)，行程變化大，工作靈敏，適用于負(fù)荷變化大的場(chǎng)合。

等百分比流量特性調(diào)節(jié)閥也可用以下公式表示：

600)this.style.width='600px';">⑥

3)快開(kāi)流量特性算法

快速打開(kāi)的流量特性有時(shí)被稱(chēng)為兩位開(kāi)關(guān)的流量特性。當(dāng)行程變化小時(shí)，流量變化很大，隨著行程的增加，流量很快達(dá)到最大值。因此，該閥適用于快速打開(kāi)和關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)兩位控制 。其數(shù)學(xué)類(lèi)型為：

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數(shù)學(xué)表達(dá)式可以解釋上述微分方程并代入連接條件：

600)this.style.width='600px';">⑦

根據(jù)理想的固有流量特性，考慮上述三種流量特性的所有數(shù)學(xué)表達(dá)式。在實(shí)際安裝條件下，調(diào)節(jié)閥的流量特性會(huì)受到系統(tǒng)阻力的壓降比S特別是值的影響S當(dāng)值較小時(shí)，即調(diào)節(jié)閥的壓降對(duì)系統(tǒng)的總壓降比較小，流量特性變化越來(lái)越嚴(yán)重。因此，希望該算法S值不應(yīng)太小，也就是說(shuō)，調(diào)節(jié)閥的壓降占整個(gè)系統(tǒng)的大壓降。

實(shí)例中應(yīng)用算法

這項(xiàng)任務(wù)來(lái)自一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)。一家化工廠有一個(gè)吸收塔，在壓力下運(yùn)行。未被吸收的廢氣通過(guò)塔頂排放到大氣中。塔壓由塔頂排氣管上的調(diào)節(jié)閥控制。由于排氣廢氣通常含有成品氣體，因此損失較大。工藝項(xiàng)目希望了解塔的材料平衡，以決定下一個(gè)計(jì)劃。他有排氣氣體的測(cè)試和分析數(shù)據(jù)，并想了解排氣氣體的流量，但現(xiàn)場(chǎng)空間有限，流量計(jì)無(wú)法安裝，也沒(méi)有投資預(yù)算。他渴望找到一種有效的方法。聯(lián)系我后，我了解到調(diào)節(jié)閥是從國(guó)外引進(jìn)的，計(jì)算數(shù)據(jù)和樣本相對(duì)完整。從而找到閥的整個(gè)行程值為1bmm，直線特性，可調(diào)比R為50，Cv值為39.2.閥門(mén)結(jié)構(gòu)為套筒式，直徑為1.5英寸。從這些數(shù)據(jù)中，我們可以很快了解到它的相對(duì)行程比t/L=0.625.根據(jù)上述直線特性算法，方便獲得瞬時(shí)值，滿足工藝工程師的需求?？梢源蟠筇岣唛y門(mén)的調(diào)節(jié)精度。