电动调节阀流量特性的测试

一、实验目的

1．了解电动调节阀的结构与工作原理。

2．通过实验进一步了解电动调节阀的流量特性。

二、实验设备

三、实验原理

电动调节阀包括执行机构和阀两个部分，它是过程控制系统中的一个重要执行元件。电动调节阀接受来自调节器的4～20mADC信号u，将其转换为相应的阀门开度l，以改变阀截流面积f的大小，从而改变流量。图15为电动调节阀与管道的连接图。

图15 电动阀连接示意图

调节阀的静态特性K

＝dq/du，其中u是调节器输出的控制信号，q是被调介质流过阀门的相对流量。

调节阀的动态特性G

v (s)=K

/(T

s+1)，其中T

为调节阀的时间常数，一般很

小，可以忽略。但在如流量控制这样的快速过程中， T

有时不能忽略。

调节阀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，通常有四种结构,即快开特性、直线特性、抛物线特性、等百分比特性。

调节阀的流量特性，是指介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系，因为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又称调节阀流量特性，即q＝f(l)。

调节阀的特性及选择调节阀是一种在空调控制系统中常见的调节设备，分为两通调节阀和三通调节阀两种。调节阀可以和电动执行机构组成电动调节阀，或者和气动执行机构组成气动调节阀。电动或气动调节阀安装在工艺管道上直接与被调介质相接触，具有调节、切断和分配流体的作用，因此它的性能好坏将直接影响自动控制系统的控制质量。本文仅限于讨论在空调控制系统中常用的两通调节阀的特性和选择，暂不涉及三通调节阀。 1．调节阀工作原理从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩的流体，由伯努利方程可推导出调节阀的流量方程式为 ()()212 212 42 P P D P P A Q -=-= ρ ζ πρζ 式中：Ｑ——流体流经阀的流量，m 3 /s ；Ｐ1、Ｐ2——进口端和出口端的压力，MPa ；Ａ——阀所连接管道的截面面积，m 2 ；Ｄ——阀的公称通径，mm ； ρ——流体的密度，kg/m 3 ； ζ——阀的阻力系数。可见当A 一定，(P 1-P 2)不变时，则流量仅随阻力系数变化。阻力系数主要与流通面积(即阀的开度)有关，也与流体的性质和流动状态有关。调节阀阻力系数的变化是通过阀芯行程的改变来实现的，即改变阀门开度，也就改变了阻力系数，从而达到调节流量的目的。阀开得越大，ζ将越小，则通过的流量将越大。 2．调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流过调节阀的流体相对流量与调节阀相对开度之间的关系，即 ?? ? ??=L l f Q Q max 式中：Q/Q max ——相对流量，即调节阀在某一开度的流量与最大流量之比； l/L ——相对开度，即调节阀某一开度的行程与全开时行程之比。一般说来，改变调节阀的阀芯与阀座之间的节流面积，便可控制流量。但实际上由于各种因素的影响，在节流面积变化的同时，还会引起阀前后压差的变化，从而使流量也发生变化。为了便于分析，先假定阀前后压差固定，然后再引申到实际情况。因此，流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。 2.1 调节阀的理想流量特性调节阀在阀前后压差不变的情况下的流量特性为调节阀的理想流量特性。调节阀的理想流量特性仅由阀芯的形状所决定，典型的理想流量特性有直线流量特性、等百分比(或称对数)流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性，如图5－6所示。

调节阀的流量特性校正作者：王根平摘要：由于在控制系统设计时一般都假定调节阀前后压差为常数，而实际上压差总会随着阀的开度变化而变化，这种误差会导致调节阀流量特性的畸变，对系统的控制性能有一定的影响。通过设计调节阀的流量特性校正装置，可以较好地克服调节阀的畸变，使调节阀的工作特性维持在比较理想的工作状态。实验证明这种校正对阀的工作特性改善非常明显。关键字：调节阀流量特性压差校正 1. 前言在控制系统的实现中，调节阀的选择是很重要的一个环节，阀的流量特性直接关系到系统的控制质量。 1.1 调节阀流量特性定义调节阀流量特性是指流过阀门的相对流量（Q/Qmax）与阀心相对行程（L/Lmax）的关系，即： Q/Qmax=f（L/Lmax）式中：Q-某一开度下的流量；Qmax-全开时的流量；L-某一开度下的阀心相对行程；Lmax-阀心全行程。

1.2 理想流量特性一般说来，改变调节阀的调节阀与阀座间的节流面积便可以调节流量。但实际上节流面积改变的同时，还发生阀前后压差的变化，这种变化会引起流量的变化。研究阀特性时，总是现假设阀前后压差相等，即ΔP为常数，这样可以得到调节阀的理想流量特性（图1）：（a）线性流量特性；（b）等百分比流量特性；（c）快开流量特性。 1.3 实际流量特性阀门串接在管路系统中，当管路两端的总压降固定不变时，管路内的直管沿程阻力和管件局部阻力都会随流量而变化，其结果会使调节阀的工作特性与理想特性有许多差异。

由于阀前后压差与管路总压差两者之间关系变化，在全开时阀上压降与管路系统总压降值比S越小，阀流量特性曲线畸变越严重（图2）。从上面对调节阀流量特性分析可知，阀在不同压差情况下的畸变是很严重的，这种畸变给控制系统的设计带来了困难，也会严重影响控制系统的性能指标。因此，考虑对调节阀在各种S情况下的畸变进行补偿和自动校正，将是非常有意义的一件工作。本文考虑采用弹片机依据阀的流量特性和实际工作特

调节阀流量特性介绍 1. 流量特性调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。其数学表达式为式中：Qmax-- 调节阀全开时流量 L---- 调节阀某一开度的行程 Lmax-- 调节阀全开时行程调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1) 流量特性性质特点直线调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系，即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数 ①小开度时，流量变化大，而大开度时流量变化小 ②小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡，大负荷时调节迟缓而不及时 ③适应能力较差等百分比单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比 ①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的 ②在全行程范围内工作都较平稳，尤其在大开度时，放大倍数也大。工作更为灵敏有效 ③ 应用广泛，适应性强抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，使用上常以等百分比特性代之 ①特性介于直线特性与等百分比特性之间 ②调节性能较理想但阀瓣加工较困难快开在阀行程较小时，流量就有比较大的增加，很快达最大 ①在小开度时流量已很大，随着行程的增大，流量很快达到最大 ②一般用于双位调节和程序控制

在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。称为工作流量特性[1]。具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。（1）串联管道时的工作流量特性调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。串联管道时的工作流量特性与压降分配比有关。阀上压降越小，调节阀全开流量相应减小，使理想的直线特性畸变为快开特性，理想的等百分比特性畸变为直线特性。在实际使用中，当调节阀选得过大或生产处于非满负荷状态时，调节阀则工作在小开度，有时为了使调节阀有一定的开度，而将阀门开度调小以增加管道阻力，使流过调节阀的流量降低，实际上就是使压降分配比值下降，使流量特性畸变，恶化了调节质量。（2）并联管道时的工作流量特性调节阀与管道并联时，一般由阀支路和旁通管支路组成，调节阀安装在阀支路管路上。调节阀在并联管道上，在系统阻力一定时，调节阀全开流量与总管最大流量之比随着并联管道的旁路阀逐步打开而减少。此时，尽管调节阀本身的流量特性无变化，但系统的可调范围大大缩小，调节阀在工作过程中所能控制的流量变化范围也大大减小，甚至起不到调节作用。要使调节阀有较好的调节性能，一般认为旁路流量最多不超过总流量的20%。 2. 调节阀的选择 2.1 流量特性选择

调节阀选型指南◆气动ZMA□型，电动ZKZ□为什么应用越来越少？ 1）应用水平落后（60年代的老产品）； 2）笨重、体积大 3）流路复杂，Kv小、易堵； 4）可靠性较差。建议不推荐使用。 ◆为什么电子式阀将取代配DKZ、DKJ的电动阀？电子式阀较DKZ、DKJ的电动阀有以下几个优点： 1）可靠性高、外观美、 2）重量轻、体积小、 3）伺服放大器一体化、调整方便。 ◆为什么角行程阀的应用将成为一种趋势？直行程阀与角行程阀相比较存在9个方面的不足，其表现在： 1．从流路上分析，直行程阀流路复杂，导致4个不足： 1） Kv值小； 2）防堵差； 3）尺寸大，笨重； 4）外观差； 2．直行程阀阀杆上下运动，滑动摩擦大，导致2个不足：1）阀杆密封差，寿命短； 2）抗振动差； 3．从结构上分析，导致3个不足：

1）单密封允许压差小； 2）双密封泄露大； 3）阀芯在中间，无法避开高速介质（汽蚀、颗粒）的直接冲刷，寿命短。所以，角行程阀的广泛应用将成为一种必然，成为二十一世纪的主流。 ◆为什么电动阀比气动阀应用越来越广泛？电动阀比气动阀有如下优势： 1．用电源经济方便，省去建立气源站，从经济上看，与“气动阀+定位器+电磁阀+气源”组合方式价格差不多； 2．用气动阀环节较多，增加不可靠因素和维修量； 3．电动阀的推力、刚度、精度、重量、安装尺寸都优于气动阀，但防爆价格高。所以，防爆要求不高的场合，尽可能选电动阀。 ◆为什么说精小型阀、Cv3000是第一代产品的改进型？精小型阀较老产品，重量下降30%，体积和高度下降30%，Kv值提高30%，仅此三个30%，其功能、结构没有质的突破，只能配称改进型。 ◆Cv3000为什么成为二十世纪末调节阀的主流？ Cv3000较老式产品比较有以下三个优点： 1）重量轻30%； 2）体积和高度下降30%； 3） Kv值提高30%。较原来老产品是一种改进，所以成为20世纪末的主流，但这种主导位置，很快将由角行程阀所替代。

实验二电动调节阀的流量特性测试实验任何一个最简单的控制系统也必须由检测环节、调节单元及执行单元组成。执行单元的作用就是根据调节器的输出，直接控制被控变量所对应的某些物理量，例如液位、温度、压力和流量等参数，从而实现对被控对象的控制目的。因此，完全可以说执行单元是用来代替人的操作的，是工业自动化的“手脚”。电动调节阀是本实验装置的执行单元之一。一．电动调节阀工作原理执行器按照使用能源的种类，可分为气动、液动和电动三种，本装置采用的是智能型单座调节阀。顾名思义它是由电动执行器进行操作的，它接受调节器的输出电流4～20mA 信号，并转换为相应的输出轴直线位移，去控制调节机构以实现自动调节。电动调节器的优点则是能源采用方便，信号传输速度快，传输距离远等。执行器由执行机构和调节机构两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它可以按照调节器的输出信号量，产生相应的推力，以带动智能调节阀的主推动轴产生直线位移，主推动杆总位移为16mm ，控制单座调节阀0～100%的开度连续变化。而调节机构（调节阀）是执行器的调节装置，它受执行机构的操纵，可以改变调节阀阀芯与阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。本执行器的结构如图1所示，电动执行器首先接受来自调节器的输出信号，以作为执行器的输入信号即执行器的动作依据；该输入信号送入信号转换单元，转换信号制式后与反馈的执行机构位置信号进行比较，其差值作为执行机构的输入，以确定执行机构的作用方向和大小；执行机构的输出结果再控制调节器的动作，以实现对被控介质的调节作用；其中执行机构的输出通过位置发生器可以产生其反馈控制所需要的位置信号。图1 电动执行器的工作原理从上述描述和图1可知，电动调节阀执行机构的动作构成了负反馈控制回路，这是提高执行器调节精度、保证执行器工作稳定的重要手段。为保证电动执行器输出与输入之间呈现严格的比例关系，必须采用比例负反馈构成闭环控制回路，图2为本套装置的电动执行器的工作原理示意图：图2 电动执行器原理图其中I i 表示输入电流，θ表示输出轴转角，两者存在如下关系： i I K ?=θ （1） K 是比例系数。图2中伺服放大器由前置磁放大器、可控硅触发电路和可控硅交流开关组成，如图3

过程控制系统实验报告实验项目: 调节阀流量特性测试学号: 140４2101１4 姓名: 邱雄专业:自动化班级: 3 2０１7年1１月２8日

一、实验目得 1、掌握阀门及对象特性测试得方法。 2、了解S值变化对阀门特性得影响。 3、根据对象特点合理选择特性测试方法。二、实验内容 1.测定不同Ｓ值下得调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象得阶跃响应特性。三、实验系统得P&IＤ图（管道仪表流程图)、方块图P&ＩD图: 图（1)

方块图: 四、实验步骤 1、接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。２、启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中得“模拟采集”。 3、进入调节阀流量测试界面。 4、进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参数得参考值分别为50%、4秒、0秒,点击选项“自动”进入自动调节。设定“给定值”为90％，使泵得出口压力(调节器操作面板得测量值）为9０％。 6、测试UＶ－1０１气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应得球阀，并设置为３50。分别记录设定值由0、30、６0、７5、80、８3、8６、89、９２、９5、9８、100%增加时与由100、９8、9５…０％减少时对应得流量(FT-１01)。 7、改变S值再测试其流量特性。保持ＵＶ－101全开,调节球阀M1０开度, 使流量(FT-１01)为原来(MV全开时）得50％,即减小Ｓ值。重复第６步。五、实验数据及结果测试UＶ-１01气动阀得流量特性数据如下: UV－1 ８3 8９92 95 98 100

F Ｔ-１01 93、09 69、８5 42、9８２8、75 ２4、81 21、21 15、47 12、43 9、57 ７、01 5、04 表(１) U Ｖ-1 ８9 83 80 75 6０ 3０ 0 FT-101 ５、0４ 5、1２ 5、３０ 5、36 5、４ 1０、51 12、9７１7、8７ 31、６7 59、65 9３、06 表(2) 图(1) 调节球阀M10开度，使流量（FT －１01)为原来(MV 全开时)得５0％,调节阀开度此时为43。所得数据如下: ＵV-1 83 89 ９２ 95 ９８ 1０0 F Ｔ-１０１ 49、7１ 45、12 3４、５6 ２5、71 2２、０1 2０、0２ 14、66 1２、５0 ９、８1 7、12 ５、04 表(3)

电动调节阀工作原理电动调节阀工作原理：压力控制的叫电动调节阀，电动球阀啊、电动碟阀、智能调节阀，其实都是电动阀扭距电动阀大调节形式上电动阀可以粗略控制开度实现原理就是在电机转动过程中停止。结构：由电动执行机构和调节阀连接组合后经过调试安装构成电动调节阀。工作电源：AC22V 380V等电压等级。通过接收工业自动化控制系统的信号（如：4~20mA）来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。实现自动化调节功能。流量特性介绍：电动调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经电动调节阀的相对流量与它的开度之间关系。主要有：线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。应用领域：电力、化工、冶金、环保、水处理、轻工、建材等工业自动化系统领域。安装：电动调节阀最适宜安装为工作活塞上端在水平管线下部。温度传感器可安装在任何位置，整个长度必须浸入到被控介质中。电动调节阀一般包括驱动器，接受驱动器信号（0-10V或4-20MA）来控制阀门进行调节，也可根据控制需要，组成智能化网络控制系统，优化控制实现远程监控。类似产品：与电动调节阀功能相似的还有：自力式调节阀。电动调节阀不需外加能源，通过调节设定点控制温度。当温度升高，阀门根据温度变化成比例的关闭。电动调节阀包含一个控制阀和一个温控器（包含一个温度传感器、一个设定点调整器、一个毛细管和一个工作活塞），电动执行器依靠选择不同的温度状态应用。温度调节阀根据液体膨胀原理操作，如果在传感器上的温度升高，将使得液体填充物同时加热并膨胀，在工作活塞的作用下阀门关闭，此时将冷却介质。通过设定点键可以一步步调整，电动二通阀可以在标尺上读出。所有的温控器都配有一个超温安全保护设备。

调节阀基本选型原则一、调节阀结构形式选择及选择时应注意的问题 1、根据工艺要求、调节功能、泄露等级及切断压差、耐压及耐温、冲蚀、气蚀及腐蚀、流体介质、使用生命周期、维护及备件、性价比等，建议选择顺序是：单双座（Globe）、笼式单双座（Cage）、偏心旋转阀、蝶阀、角阀、球阀（V.O）、三通阀、特殊调节阀等。 2、调节阀结构形式选择时注意的问题 a、严密关闭阀（TSO）选择顺序为：球阀、单座阀、偏心阀、蝶阀、角型阀等。阀芯阀座密封型式： ——阀芯硬密封/阀座应密封，用于不干净介质、高温、高压、高压差场合，泄露等级5级； ——阀芯硬密封/阀座软密封，用于一般场合，泄露等级5级或6级； ——必须提出最大切断压差，是选择阀的关键条件之一； ——必要时提出紧急切断动作时间。 b、高温高压、高差压阀选择顺序为：角型阀、单座阀、套筒阀。 ——特别注意“空化（cavitation，气蚀、空蚀）”、“阻塞流（闪点）”导致阀芯。阀座损坏，带来噪音和振动的危害；锅炉主给水调节阀、给水旁路阀调节。给水再循环调节阀。减温水调节阀、凝结水再循环调节阀。锅炉连续排污调节阀、减温水调节阀。凝结水再循环调节阀、锅炉连续排污调节阀、高压蒸汽压力调节、合成氨高压差调节阀等； ——高压、高压差调节阀阀体选用锻钢件； ——高压、高压差调节阀应选用带多级套筒式、多级阀芯式、多级叠板式等防空化组件；二、调节阀的作用方式选择 a、根据工艺生产安全确定气开阀（FC-气源故障时阀关），气关阀（FO-气源故障时阀开），由工艺专业确定并在PID表示。 b、执行机构作用方式的选择正作用：信号增加，推杆向下运动；反作用：信号增加，推杆向上运动； ——建议单导向（FO）配正作用执行机构；单导向（FC)配反作用执行机构；双导向（FC/FO）配正作用执行机构。三、调节阀执行机构选择根据可靠性、经济性、动作平稳、足够的输出力、结构简单、维护方便、重量轻等因素，建议选择顺序：气动薄膜执行机构（直行程用）、气缸执行机构（单气缸弹簧复位、双气缸）直行程、角行程均适用、电动执行机构（包括马达驱动阀MOV）、液动执行机构。四、调节阀的材料选择 ——流体介质温度、压力碳钢（CS）:Tmax450℃，Pmax14.4MPa（随着压力升高，温度降低。P=32MPa

阀门的流量特性不同的流量特性会有不同的阀门开度； ①快开流量特性，起初变化大，后面比较平缓； ②线性流量特性，是阀门的开度跟流量成正比，也就是说阀门开度达到 50%，阀门的流量也达到50%； ③等百流量特性，跟快开式的相反，是起初变化小，后面比较大。阀门开度与流量、压力的关系,没有确定的计算公式。它们的关系只能用笼统的函数式表示，具体的要查特定的试验曲线。调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax的关系 :Q/Qmax=f(L/Lmax) 调节阀的相对流量Q/Qmax与相对开度L/Lmax、阀上压差的关系： Q/Qmax=f(L/Lmax)（dP1/dP）^(1/2)。调节阀自身所具有的固有的流量特性取决于阀芯形状，其中最简单是直线流量特性：调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单行程变化所引起的流量变化是一个常数。阀能控制的最大与最小流量比称为可调比，以R表示，R=Qmax/Qmin, 则直线流量特性的流量与开度的关系为： Q/Qmax=（1/R）[1+（R-1）L/Lmax] 开度一半时，Q/Qmax=51.7% 等百分比流量特性：Q/Qmax=R^(L/Lmax-1）开度一半时，Q/Qmax=18.3% 快开流量特性：Q/Qmax=（1/R）[1+（R^2-1）L/Lmax]^(1/2)

开度一半时，Q/Qmax=75.8% 流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种 ①直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常数。 ②对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。 ③抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。 ④快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。隔膜阀的流量特性接近快开特性，蝶阀的流量特性接近等百分比特性，闸阀的流量特性为直线特性，球阀的流量特性在启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。

暖通知识计量收费主要通过三个途径宏观节能：首先是装设了流量调节阀，实现了流量平衡，进而克服了冷热不均现象；其次是通过温控阀的作用，利用了太阳能、家电、照明等设备的自由热；第三是提高了用热居民的节能意识，减少了开窗户等的无谓散热。而这三条节能途径，其中有二条都是通过流量调节阀来实现的。可见，流量调节阀，在计量收费的供热系统中，占有何等重要的地位。因此，如何正确的进行流量调节阀的选型设计，就显得非常重要。一、温控阀 1、散热器温控阀的构造及工作原理用户室内的温度控制是通过散热器恒温控制阀来实现的。散热器恒温控制阀是由恒温控制器、流量调节阀以及一对连接件组成，其中恒温控制器的核心部件是传感器单元，即温包。温包可以感应周围环境温度的变化而产生体积变化，带动调节阀阀芯产生位移，进而调节散热器的水量来改变散热器的散热量。恒温阀设定温度可以人为调节，恒温阀会按设定要求自动控制和调节散热器的水量，从而来达到控制室内温度的目的。温控阀一般是装在散热器前，通过自动调节流量，实现居民需要的室温。温控阀有二通温控阀和三通温控阀之分。三通温控阀主要用于带有跨越管的单管系统，其分流系数可以在0～100％的范围内变动，流量调节余地大，但价格比较贵，结构较复杂。二通温控阀有的用于双管系统，有的用于单管系统。用于双管系统的二通温控阀阻力较大；用于单管系统的阻力较小。温控阀的感温包与阀体一般组装成一个整体，感温包本身即是现场室内温度传感器。如果需要，可以采用远程温度传感器；远程温度传感器臵于要求控温的房间，阀体臵于供暖系统上的

某一部位。 2、温控阀的选型设计温控阀是供暖系统流量调节的最主要的调节设备，其他调节阀都是辅助设备，因此温控阀是必备的。一个供暖系统如果不设臵温控阀就不能称之谓热计量收费系统。在温控阀的设计中，正确选型十分重要。温控阀的选型目的，是根据设计流量（已知热负荷下），允许阻力降确定KV值（流量系数）；然后由KV值确定温控阀的直径（型号）。因此，设计图册或厂家样本一定要给出KV值与直径的关系，否则不便于设计人员使用。在温控阀的选型设计中，绝不是简单挑选与管道同口径的温控阀即完事大吉。而是要在选型的过程中，给选定的温控阀造成一个理想的压差工作条件。一个温控阀通常的工作压差在2～3mH2O之间，最大不超过6～10 mH2O。为此，一定要给出温控阀的预设定值的范围，以防止产生噪音，影响温控阀正常工作。当在同一KV值下，有二种以上口径的选择时，应优先选择口径小的温控阀，其目的是为了提高温控阀的调节性能。二、电动调节阀电动调节阀是适用于计算机监控系统中进行流量调节的设备。一般多在无人值守的热力站中采用。电动调节阀由阀体、驱动机构和变送器组成。温控阀是通过感温包进行自力式流量调节的设备，不需要外接电源；而电动调节阀一般需要单相220V电源，通常作为计算机监控系统的执行机构（调节流量）。电动调节阀或温控阀都是供热系统中流量调节的最主要的设备，其它都是其辅助设备。三、平衡阀平衡阀分手动平衡阀和自力式平衡阀。无论手动平衡阀还是自力式平衡阀，它们的作用都是使供热系统的近端增加阻力，

1.常用液压阀一方向阀、压力阀、流量阀的类型【答】 (1)方向阀方向阀的作用概括地说就是控制液压系统中液流方向的,但对不同类型的阀其具体作用有所差别。方向阀的种类很多,常用方向阀按结构分类如下:单向阀：l普通单向阀 2 液控单向阀普通单向阀换向阀：1 转阀式换向阀液控单向阀 2 滑阀式换向阀：手动式换向阀、机动式换向阀、电动式换向阀、液动式换向阀、电液动换向阀。

手动式换向阀电液动换向阀（2）压力控制阀溢流阀：直动式、先导式溢流阀

直动式溢流阀先导式溢流阀减压阀：直动式、先导式减压阀顺序阀：直动式、先导式顺序阀压力继电器（3）流量控制阀节流阀调速阀 …………. 2.换向阀的控制方式,换向阀的通和位

【答】换向阀的控制方式有手动式、机动式、电动式、液动式、电液动式五种。换向阀的通是指阀体上的通油口数,有几个通泊口就叫几通阀。换向阀的位是指换向阀阀芯与阀体的相互位置变化时,所能得到的通泊口连接形式的数目,有几种连接形式就叫做几位阀。如一换向阀有4个通油口,3种连接形式,且是电动的,则该阀全称为三位四通电磁(电动)换向阀。 3.选用换向调时应考虑哪些问题及应如何考虑【答】选择换向阀时应根据系统的动作循环和性能要求,结合不同元件的具体特点,适用场合来选取。①根据系统的性能要求,选择滑阀的中位机能及位数和通数。②考虑换向阀的操纵要求。如人工操纵的用手动式、脚踏式；自动操纵的用机动式、电动式、液动式、电液动式；远距离操纵的用电动式、电液式；要求操纵平稳的用机动式或主阀芯移动速度可调的电液式；可靠性要求较高的用机动式。③根据通过该阀的最大流量和最高工作压力来选取(查表)。最大工作压力和流量一般应在所选定阀的围之,最高流量不得超过所选阀额定流量的120%,否则压力损失过大,引起发热和噪声。若没有合适的,压力和流量大一些也可用,只是经济性差一些。④除注意最高工作压力外,还要注意最小控制压力是否满足要求(对于液动阀和电液动换向阀)。⑤选择元件的联接方式一一管式(螺纹联接)、板式和法兰式,要根据流量、压力及元件安装机构的形式来确定。⑥流量超过63L/min时,不能选用电磁阀,否则电磁力太小,推不动阀芯。此时可选用其他控制形式的换向阀,如液动、电液动换向阀。 4.直动式溢流阀与先导式溢流阀的流量一压力特性曲线,曲线的比较分析【答】溢流阀的特性曲线溢流阀的开启压力o当阀入口压力小于PK1时,阀处于关闭状态,其过流量为零；当阀入口压力大于k1时,阀开启、溢流,直动式溢流阀便处于工作状态(溢流的同时定压)。图中pb是先导式溢流阀的导阀开启压力,曲线上的拐点m所对应的压力pm是其主阀的开启压力。当压力小于民。时, 导阀关闭,阀的流量为零；当压力大于pb(小于此 2)时,导阀开启,此时通过阀的流量只是先导阀的泄漏量,故很小,曲线上pbm段即为导阀的工作段；当阀入口压力大于此2时,主阀打开,开始溢流,先导式溢流阀便进入工作状态。在工作状态下,元论是直动式还是先导式溢流阀,其溢流量都是随人口压力增加而增加,当压力增加到丸z时,阀芯上升到最高位置,阀口最大,通过溢流阀的流量也最大一为其额定流量毡,这时入

过程控制系统实验报告实验项目：调节阀流量特性测试学号：1404210114 姓名：邱雄专业：自动化班级： 3 2017年11月28 日

一、实验目的 1.掌握阀门及对象特性测试的方法。 2.了解S值变化对阀门特性的影响。 3.根据对象特点合理选择特性测试方法。二、实验内容 1.测定不同S值下的调节阀流量特性。 2.测定二阶液位对象的阶跃响应特性。三、实验系统的P&ID图（管道仪表流程图）、方块图P&ID图：图（1）

方块图：四、实验步骤 1.接通监控操作站、数据采集站电源预热相关设备。 2.启动监控操作系统设置“采集模式”。选中“采集模式”中的“模拟采集”。 3.进入调节阀流量测试界面。 4.进入压力调节器操作面板。设置调节器为反作用，比例、积分、微分参数的参考值分别为50％、4秒、0秒，点击选项“自动”进入自动调节。设定“给定值”为90％，使泵的出口压力（调节器操作面板的测量值）为90％。 6.测试UV－101气动调节阀流量特性。在前面已经打开了相应的球阀，并设置为350。分别记录设定值由0、30、60、75、80、83、86、89、92、95、98、100％增加时和由100、98、95…0％减少时对应的流量（FT－101）。 7.改变S值再测试其流量特性。保持UV－101全开，调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，即减小S值。重复第6步。五、实验数据及结果测试UV-101气动阀的流量特性数据如下：表（1）表（2）

图（1）调节球阀M10开度，使流量（FT－101）为原来（MV全开时）的50％，调节阀开度此时为43。所得数据如下：表（3）图（2）

问题：电动装置选型举例说明：10.3 电动装置选型举例以下给出阀门电动装置选型的几个具体例子，其中的某些阀门参数并非与实际情况相符，它们是为说明选型程序而设定的。例题1：有一明杆闸阀，给出如下条件以选配电动装置。 ▲公称通径D N=80mm ▲公称压力1.6Mpa（约16kgf/cm2) ▲阀杆直径d=20,螺矩T＝4，单头左旋▲所需阀杆转矩100N·m(约10kgf.m) ▲启闭时间无严格规定▲电动装置带阀杆螺母，阀杆轴向推力不大于25kN ▲与阀门连接法兰为ISOF10 号▲电控原理按电装厂标准原理▲无其它特殊要求。根据上述条件和给定参数可选择SMC－04机座普通型产品，主要依据是：SMC-04公称转矩为1 08N·m，公称推力为35kN，允许阀杆直径为26，与阀门连接法兰为ISOF10号。应进行计算的参数：电动装置全行程转圈数N N=D N/T·N=80/4×1＝20圈应选定内容：驱动空心轴型式为2－Pc。（内含阀杆螺母）输出转速为标准型式的18r/min，理由之一是阀门的口径较小，其二是用户无要求时一般均选择较低转速以相对减小电动机功率。采用标准电控原理，如（图42）或（图43）。行程控制机构可用4R－2C共8对触点。用于阀杆行程较短而不必设阀杆罩。产品初步选型结果： ▲机座号：SMC－04普通型 ▲最大控制转矩：100N·m开关相同（一般最大控制转矩应稍大于阀杆转矩，并且开转矩应大于关转矩） ▲输出转速：18r/min ▲输出轴全行程转圈数：N=20(可稍大一点） ▲输出轴型式：2－Pc（内含阀杆螺母） ▲与阀门连接法兰：ISO F10 ▲行程控制机构：4R-2C(有8对触点） ▲标准电控原理（可给出图号）根据上述选型可由制造厂写出“生产说明书”，再进行所需电装的生产。例题2：有一明杆闸阀，给出如下条件以选配电动装置 ▲公称通径D N=200mm ▲工作压力0.1Mpa（约1kgf/cm2) ▲阀杆直径d＝28，螺矩T＝8，单头左旋▲阀杆所需转矩不祥▲启闭时间无严格要求▲需电动装置输出轴为牙嵌式，其尺寸及连接法兰符合JB2920-81机座号2 ▲电控原理按电装厂标准但需转矩开关有常开触点▲无其它特殊要求上述条件中没有阀杆转矩，所以先确定。可根据（表7）查得工作压力0.1Mpa时该阀门的阀杆转矩为10kgf·m。（约100N·m）若按阀杆转矩选取，SMC-04较合理，但阀杆直径28对SMC-04不适合，因为SMC-04允许通过阀杆直径为26。所以只能选择较大的机座号SMC-03。计算电动装置全行程线圈数N: N=D N/T·Z=200/8×1=25圈应选定内容：驱动空心轴为牙嵌式，其尺寸符合要求。附加与JB2920-81 2号机座相同的法兰。输出转速为标准型式的36r/min。理由之一是阀门口径相对大，其二是在上述阀杆转矩下SMC-03的堵转转矩应在180N·m以内。在电动机容量一定情况下转速较低速比过大其堵转转矩值会相应增大，不利于产品控制转矩值

在暖通空调水系统里电动调节阀的选型发表时间：2018-07-05T10:09:29.870Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第5期作者：陈杰[导读] 只有深入了解了换热设备的特性及调节阀的性能，才能做出正确的选型，达到运行节能舒适，系统投资经济的目的。陕西思拓机电工程有限公司摘要：电动调节阀在中央空调和集中供热系统里是一个非常重要的控制部件，但只有根据换热设备的特性进行正确的选型才能发挥作用。关键词：电动调节阀阀权度自动调节引言随着中国城市化进程的不断发展，城市里商业和民用建筑不断增多，为了创造良好的工作和居住环境，在我国的大部分地区，中央空调系统在上述建筑中得到了广泛的安装和应用，在北方地区冬季还有集中供热系统。在上述系统里电动调节阀得到了广泛的应用。设计院的暖通设计师在方案设计过程中对电动调节阀的选型并不十分了解，尤其是面对大量的国内和国外产品手册，各厂家介绍的选型方式不尽相同，国内阀门和国外阀门标注的技术参数也有差别，导致设计师在阀门选型过程中产生困惑，阀门的选择到底是根据什么技术参数和指标来进行，不同的设计师有不同的理解，大多数的情况下设计师都是根据中央空调和集中供热系统里管径的大小来确定电动调节阀的大小，最后造成在实际运行过程中电动调节阀没有起到良好的自动调节作用，造成房间温湿度或水温等参数波动过大、运行能耗增加、电动调节阀的损坏等等一些现象。针对上述情况，为了保证在中央空调和集中供热水系统里电动调节阀能够在最佳工况下工作，保证控制对象的精度，笔者在此总结了电动调节阀的选型方法，因为电动二通调节阀的使用数量远大于电动三通调节阀，故本文中只讲述电动二通调节阀的选型，并且着重论述阀门口径的确定和调节特性选择的这两个最重要的选型因素。 1 确定阀门口径 1.1 阀门流通能力阀门流通能力，也叫流量系数，用Kv表示，表示阀两端的压差为1bar，流体密度ρ=1g/cm3时，流经阀门的流量，单位是m3/h。而Kvs 表示阀门处于全开状态时阀门的流通能力，公式表示如下：式中，Q--通过阀门的流量，m3/h； △P--通过阀门的压降，bar。 1.2 阀门的理想流量特性阀门的流量特性反映的是阀门的相对流量（Q/Qmax）与相对行程（l/lmax）之间的关系，即 Q/Qmax=?（l/lmax）式中，Q--调节阀在某一开度时的流量； Qmax--调节阀在全开时的流量； l--调节阀在某一开度时阀芯的行程； lmax--调节阀在全开状态时阀芯的行程。当阀两端的压差固定不变时（ΔP＝const），所得到的流量特性，称为理想流量特性。下图就是理想流量特性曲线：

在暖通空调水系统里电动调节阀的选型摘要：电动调节阀在中央空调和集中供热系统里是一个非常重要的控制部件，但只有根据换热设备的特性进行正确的选型才能发挥作用。关键词：电动调节阀阀权度自动调节引言随着中国城市化进程的不断发展，城市里商业和民用建筑不断增多，为了创造良好的工作和居住环境，在我国的大部分地区，中央空调系统在上述建筑中得到了广泛的安装和应用，在北方地区冬季还有集中供热系统。在上述系统里电动调节阀得到了广泛的应用。设计院的暖通设计师在方案设计过程中对电动调节阀的选型并不十分了解，尤其是面对大量的国内和国外产品手册，各厂家介绍的选型方式不尽相同，国内阀门和国外阀门标注的技术参数也有差别，导致设计师在阀门选型过程中产生困惑，阀门的选择到底是根据什么技术参数和指标来进行，不同的设计师有不同的理解，大多数的情况下设计师都是根据中央空调和集中供热系统里管径的大小来确定电动调节阀的大小，最后造成在实际运行过程中电动调节阀没有起到良好的自动调节作用，造成房间温湿度或水温等参数波动过大、运行能耗增加、电动调节阀的损坏等等一些现象。针对上述情况，为了保证在中央空调和集中供热水系统里电动调节阀能够在最佳工况下工作，保证控制对象的精度，笔者在此总结了电动调节阀的选型方法，因为电动二通调节阀的使用数量远大于电动三通调节阀，故本文中只讲述电动二通调节阀的选型，并且着重论述阀门口径的确定和调节特性选择的这两个最重要的选型因素。 1 确定阀门口径 1.1 阀门流通能力阀门流通能力，也叫流量系数，用Kv表示，表示阀两端的压差为1bar，流体密度ρ=1g/cm3时，流经阀门的流量，单位是m3/h。而Kvs表示阀门处于全开状态时阀门的流通能力，公式表示如下：式中，Q--通过阀门的流量，m3/h； △P--通过阀门的压降，bar。 1.2 阀门的理想流量特性阀门的流量特性反映的是阀门的相对流量（Q/Qmax）与相对行程（l/lmax）之间的关系，即 Q/Qmax=?（l/lmax）式中，Q--调节阀在某一开度时的流量； Qmax--调节阀在全开时的流量； l--调节阀在某一开度时阀芯的行程； lmax--调节阀在全开状态时阀芯的行程。当阀两端的压差固定不变时（ΔP＝const），所得到的流量特性，称为理想流量特性。下图就是理想流量特性曲线：其中，1--快开型：行程较小时，流量就比较大，阀的有效行程＜d/4； 2--直线型：单位行程变化引起的流量变化相等；

调节阀性能实验一、实验目的要求 1、了解调节阀的构造，掌握其操作和调节方法； 2、测定调节阀基本误差、回差、死区、始终点极限偏差与额定行程偏差 3、测定调节阀固有流量特性曲线；二、实验基本原理调节阀又名控制阀，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种，另外，按其功能和特性分，线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节阀通常分为直通单座式调节阀和直通双座式调节阀两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。三、实验内容 1 外观及清洁度检查清洁度是指零件、整机的影响产品可靠性部位被杂质污染的程度。可用采集的杂质大小、数目等来展示。若特定部位杂质过多，则会沉积在管道中，堵塞流道，使实际测得的流量变小。杂质也会使造成比较大的摩擦损害，如弹簧、密封材料的损坏，严重影响阀门的使用寿命及工作的可靠性。阀门外观应该清洁、光滑。不得有任何铁屑、污垢、粉尘、绣点及其他异物；紧固件不得有松动、损伤等。调节阀清洁度检查参考JB/T4058中6.2.8节的规定执行，壳体内壁及零部件表面清洁度要求检查结果填入表中。结果如表1所示。从表1检查结果来看，在阀门壳体内壁、加工零部件未观察到微小颗粒、异

物、杂质，清洁度符合相关标准要求，说明阀门特定部位杂质及颗粒不会成为影响试验结果的重要因素。 1调节阀表面清洁度检查记录表 2.动作灵活性及程序控制开关功能验证试验 1、将调节阀调手动状态，检查阀门转动部件动作灵活性，看是否卡滞、转动不灵活等现象发生；记录结果于表2中。 2、接通调节阀电源，投电动状态，观察其动作灵活性，并记录阀门在升程与降程区间行程位移及时间，试验不得少于3次，记录结果于表2中。 3、结合调节阀电动灵活性试验，确定阀门在全开及全关位置行程控制开关自动闭合的动作灵活性，记录实验结果于表2中。 2动作灵活性试验结果记录表

2、控制阀流量特性解析 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

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

调节阀的组成及作用一：调节阀的组成与分类调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质(如油等)压力为动力的电液动调节阀，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节阀的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其他执行机构匹配。二：调节阀的作用方式选择调节阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有，其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型)，通过这四种组合形成的调节阀作用方式有气开和气关两种。对于调节阀作用方式的选择，主要从三方面考虑：a)工艺生产安全；b)介质的特性；c)保证产品质量，经济损失最小。三：调节阀流，特性的选择调节阀的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与位移(阀门的相对开度)间的关系，理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种，特性曲线和阀芯形状如图1和图2所示。常用的理想流量特性只有直线、等百分比(对数)、快开三种。抛物线流量特性介于直线和等百分比之间，一般可用等百分比特性来代替，

而快开特性主要用于二位调节及程序控制中，因此调节阀特性的选择实际上是直线和等百分比流量特性的选择。调节阀流量特性的选择可以通过理论计算，但所用的方法和方程都很复杂。目前多采用经验准则，具体从下几方面考虑：①从调节系统的调节质量分析并选择； ②从工艺配管情况考虑；③从负荷变化情况分析。选择好调节阀的流量特性，就可以根据其流量特性确定阀门阀芯的形状和结构，但对于像隔膜阀、蝶阀等，由于它们的结构特点，不可能用改变阀芯的曲面形状来达到所需要的流量特性，这时，可通过改变所配阀门定位器的反馈凸轮外形来实现。

调节阀介绍,等百分比特性,线性特性,抛物线特性调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。本手册主要介绍电动调节阀和气动调节阀两种。调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。调节并通常分为直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。流通能力Cv是选择调节阀的主要参数之一，调节阀的流通能力的定义为：当调节阀全开时，阀两端压差为0.1MPa，流体密度为1g/cm3时，每小时流径调节阀的流量数，称为流通能力，也称流量系数，以Cv表示，单位为t/h，液体的Cv值按下式计算。根据流通能力Cv值大小查表，就可以确定调节阀的公称通径DN。调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间关系。调节阀的流量特性有线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。三种注量特性的意义如下：（1）等百分比特性（对数）等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。（2）线性特性（线性）线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。

（3）抛物线特性流量按行程的二方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。