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1、第三章第三章 单回路控制系统单回路控制系统过程控制及仪表过程控制及仪表（过程控制系统篇过程控制系统篇）第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算阀的工作点基本不变，对象的工作点也基本不变阀的工作点基本不变，对象的工作点也基本不变一、控制阀流量特性的选择一、控制阀流量特性的选择。化，即系统工作点稳定基本不变基本不变化，量特性，工作过程中稳定。因为选了对数流统工作点基本不变化，来保证系断变化，以使介质流量控制系统使阀杆位移不），的差压不断变化（干扰流量特性。这时阀两端也应不变化，应选对数应不变化，作点应保持不变，干扰。这时，系统的工2、阀两端差压是主要情况。稳定。这是非
2、常理想的变化不大，系统工作点变化都不大，因此，时，不论直线还是对数选直线、对数均可。这变化不大。、变化不大，差压较恒定，阀门开度1、工作点较稳定，阀两端分四种情况：）。节的放大倍数视为常数）（变送器、调节器等环常数确定工作流量特性的原则则：使广义对象具有线性特性。即：使广义对象具有线性特性。即：2 2、然后根据现场的配管情然后根据现场的配管情况况，从工作流量特性推出理想流量特性。，从工作流量特性推出理想流量特性。选择步骤：1 1、根据对象特性，选择阀的工作流量特性根据对象特性，选择阀的工作流量特性；oKKKKoKoKKKoKKoKKK u uu uu u u uu uu u= = =等百分比等
3、百分比阀的工作点变化，对象的工作点基本不变阀的工作点变化，对象的工作点基本不变第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算见下图。见下图。阀应选快开特性。阀应选快开特性。随着流量增加而上升，随着流量增加而上升，流量特性。流量特性。加而下降，阀应选对数加而下降，阀应选对数随着流量增随着流量增，当对象特性是非线性时当对象特性是非线性时流量特性流量特性。是恒定的，阀是恒定的，阀应选直线应选直线当对象特性是线性时，当对象特性是线性时，性考虑。性考虑。变化。这时应从对象特变化。这时应从对象特随动系统，设定值不断随动系统，设定值不断o oK Ko oK K o oK K 3 3、
4、第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算2 2、根据经验。、根据经验。1 1、查手册中的图表、查手册中的图表经验法：经验法：2 2、经验法：工程设计中多采用。、经验法：工程设计中多采用。1 1、理论方法：繁杂，不实用。、理论方法：繁杂，不实用。控制阀流量特性选择方法很多，可归结为控制阀流量特性选择方法很多，可归结为理论计算法理论计算法和和经验法经验法两大类。两大类。; ;第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算.S3.0S3.06.0S6.0S想办法提高想办法提高时，不适用于阀工作，时，不适用于阀工作，时，对数；时，对数；特性；特性；
5、时，工作特性就是理想时，工作特性就是理想理想流量特性的确定：理想流量特性的确定： 与理想基本一致畸变严重畸变与理想基本一致畸变为线性严重畸变第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算二、控制阀的口径计算二、控制阀的口径计算阀中称为流通能力。阀中称为流通能力。称为流量系数，在控制称为流量系数，在控制流量方程式为：流量方程式为：（一）流通能力的计算（一）流通能力的计算Kv. 10QKv P2AQ= =r rD Dx x= =Pr rD D计。计。数。以数。以每小时流经阀的流量每小时流经阀的流量为为流体
6、密度流体密度为为其两端压差其两端压差被定义为：阀全开时，被定义为：阀全开时，流通能力流通能力h/m,cm/gPaPKv D110335r r）（原为（原为,cm/kgf.201第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算阻塞流和压力恢复系数阻塞流和压力恢复系数 根据流体的能量守恒定律根据流体的能量守恒定律可知，在阀芯、阀座处，由于节可知，在阀芯、阀座处，由于节流
7、作用而在下游处产生一个缩流，流作用而在下游处产生一个缩流，随着阀内流通面积的增大，流体随着阀内流通面积的增大，流体的流速减小，由于相互摩擦，部的流速减小，由于相互摩擦，部分能量转变为内能，大部分静压分能量转变为内能，大部分静压被恢复，被恢复，形成了阀门压差形成了阀门压差P（不可恢复压力损失）。（不可恢复压力损失）。也就是也就是说，流体在节流处的压力急剧下说，流体在节流处的压力急剧下降，并在节流通道中逐步恢复。降，并在节流通道中逐步恢复。但已不能恢复到但已不能恢复到P1值。值。 . 10QKv = =Pr rD D为理想公式，实际应用时需要修正，以阻塞流影响最大。为理想公式，实际应用时需要修正，
8、以阻塞流影响最大。第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算。也会出现上述极限流量也会出现上述极限流量产生闪蒸和空化作用，产生闪蒸和空化作用，汽化，即汽化，即压差增加到足以使液体压差增加到足以使液体当介质为液体时，一旦当介质为液体时，一旦量也不会再增加。量也不会再增加。使进一步增加压力，流使进一步增加压力，流限，这时即限，这时即调节阀的流量将达到极调节阀的流量将达到极到某一临界值时，通过到某一临界值时，通过压差达压差达具有可压缩性，当阀的具有可压缩性，当阀的当介质为气体时，由于当介质为气体时，由于 若以若以PvcPvc表示缩流面处的压力，则当表示缩流面处的压力，则当
9、PvcPvc小于入小于入口温度下流体介质的饱和蒸汽压力口温度下流体介质的饱和蒸汽压力PvPv（查表可知）时，（查表可知）时，会形成闪蒸。会形成闪蒸。PvcPvc继续降低就会形成阻塞流。继续降低就会形成阻塞流。PvcPvc用用PvcrPvcr表示。表示。 PvcrPvcr= =F FF FPvPvF FF F 为液体临界压力比系数，与液体性质有关系，查表为液体临界压力比系数，与液体性质有关系，查表可知其值。可知其值。断面的断面的临界压差。临界压差。为产生阻塞流时，缩流为产生阻塞流时，缩流式中，式中，来描述：来描述：用压力恢复系数用压力恢复系数为了说明这一特性，可为了说明这一特性，可处及下游，处及
10、下游，阻塞流产生于缩流阻塞流产生于缩流LLPcrPvcrPcrF F DD=第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算（P1-P2）cr=P1-PvcrDPcr=FL2（P1-Pvcr）DP Pcr=当当D无阻塞流发生。否则产生阻塞流，计算流量系数无阻塞流发生。否则产生阻塞流，计算流量系数KvKv时，时，FL2（P1-FFPv）DP需要以需要以DPcr代替。代替。第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算阻塞流情况：阻塞流情况： 第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计
11、算控制阀流量特性选择及口径计算（二）、口径计算步骤（二）、口径计算步骤径，再验算至合格。径，再验算至合格。值和口值和口，需重定，需重定控制阀口径合格，否则控制阀口径合格，否则上述各项合格，则所选上述各项合格，则所选实际可控比验算。实际可控比验算。开度验算。开度验算。值，获得口径值。见表值，获得口径值。见表并接近的一档并接近的一档大于大于式的标准系列中，选取式的标准系列中，选取值，在所选用的产品形值，在所选用的产品形根据根据。、最小流量时的流通能力最小流量时的流通能力、值计算公式，求取最大值计算公式，求取最大况，选用合适的况，选用合适的根据控制介质类型和工根据控制介质类型和工开时的差压。开时的差
12、压。值，然后计算控制阀全值，然后计算控制阀全根据系统特点选择根据系统特点选择。和最小工作流量和最小工作流量工作流量工作流量，决定计算的最大，决定计算的最大设备负荷及介质的状况设备负荷及介质的状况根据现有的生产能力、根据现有的生产能力、C.6CCC.CCC.S.QQ.maxmaxminmaxminmax76534321-第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算口径计算步骤中的几个问题说明口径计算步骤中的几个问题说明第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算第三节第三节 控制阀流量特性选择及口径计算控制阀流量特性选择及口径计算三、控制阀的作用方式选择三、控制阀的作用方式选择
