創作者：楊世忠邢麗娟
1簡述
在控制系統中，調節閥門則是常見的電動執行機構。控制過程是不是穩定在于調節閥門能不能精確姿勢，使過程管理反映為原材料動能和數據流量的精準轉變。因此，要依據不一樣的必須選用不一樣的調節閥門。選用合理的調節閥門是管路設計的主要問題，都是確保調整系統優化和穩定運轉的核心。
2調節閥門的構成
調節閥門由執行器和調節機構構成，接收控制器或計算機的控制信號，用于更改被測物質的總流量，使被調基本參數保持在所規定的范圍之內，進而做到過程管理的自動化技術。
2.1執行器
執行器依照驅動形式分成氣動式、電動式和液控閥3種。氣動執行器具備構造簡易，姿勢靠譜，性能穩定，價格便宜，維護保養便捷，防火防爆等優勢，在很多自動控制系統中贏得了普遍地使用。電動執行器盡管不益于防火防爆，但其led驅動器便捷可用，且數據信號傳輸速率快，有利于遠距離傳輸，體型小，姿勢靠譜，檢修便捷，價格低。液控閥電動執行機構的推動力較大，調整高精度，速度快，運作穩定，但因為機器設備體積大，加工工藝繁雜，因此現階段應用很少。
執行器無論是什么種類，其導出力是用以擺脫負載的有法律效力（目的是為了指不平衡感和不均衡扭矩、滑動摩擦力、密封性力及作用力等相關力的作用）。因而，以便使調節閥門正常工作，選用的執行器能夠造成充足的傷害力來擺脫各種各樣摩擦阻力，確保相對高度密封性和氣動閥門的打開。對執行器導出力明確后。應按照加工工藝使用場景規定，挑選對應的執行器。比如，針對當場有防爆要求時，應取用氣動執行器，且接線箱為隔爆型。要是沒有防爆要求，則氣動式或電動執行器都可以采用，但從環保節能層面考慮到，應盡可能采用電動執行器。針對規定調整高精度，速度快和運作穩定的工作狀況，應取用液控閥執行器。
綜合性各種電動執行機構的特性，控制系統廣泛選用電動執行器。如構造簡易、體型小的ZAZ直行程安排類及ZAJ角行程類，3610L（R）型電子式及SKD型多轉電動執行器等。各種執行器雖然結構類型不完全一致，但基本結構都包含放大儀、可逆電機、降速設備、推動力組織、機械設備定位部件、連軸器和部位意見反饋等構件（圖1）。

電動執行器一般必須與伺服放大器配套設施，接納控制器的數據信號，該數據信號通過伺服放大器變大后變換為三位繼電子信號，操縱可逆性電機正轉或翻轉，推動調節機構，使閥打開或關掉。
2.2調節機構
調節閥是控制閥的調節機構，它依據控制信號的需要而更改閥門開度的高低來調節流量，是一個局部阻力能夠轉變的節流閥元器件。調節閥關鍵由左右單流閥、油路板、活塞閥、高壓閘閥、填充料及銷釘等構件構成。在控制系統中，閘閥關鍵的調整物質為水和蒸氣等。在工作壓力比較低，使用情況單一的情況下，常見的控制閥有直達調節閥門、三通調節閥和閥門等。
直通閥有直達單座閥和雙坐閥之分。單座閥結構簡易，質優價廉，關掉時泄漏量小，但因為高壓閘閥前后左右存在的壓力差對活塞閥造成的不平衡感比較大，因此適用低電壓差的場所，比如供水管道或回水管中。雙坐閥有2個活塞閥高壓閘閥，在其關掉情況時，2個活塞閥的承受力可一部分相抵，活塞閥受到的不平衡感小，可是因為熱漲冷縮效用，其與此同時關掉性較弱，工程造價也比較高，只適用閥先后壓力差比較高但密閉式要求不高的場所，比如供電或智能回水中間的壓差旁通閥。
三通閥有三個進出口與管路相接，總進水流量較穩定，適用定水流量系統軟件中，并規定有固定不動的組裝方位，不適合反裝，不適合溫度差比較大場所。三通調節閥有分離式道路閥與分流閥之分。分離式道路閥是由來源于2個通道的液體混和至一個出入口。分流閥則是由一個進口的液體各自由兩個口送出去。
碟閥構造較簡潔，由油路板、蝶板軸及水泵密封等部份構成，其行程安排為0°~90°。碟閥有二位式操縱和控制算法2種形式。碟閥的特點是摩擦阻力損害小，體型小，品質輕，組裝便捷，而且打開閘閥和關掉閘閥的準許壓力差比較大，但其調整特性和關閥密閉式特性較弱，一般用以壓力差比較大但調整特性要求不高的場地。除作為兩通閥外，還能夠用2個碟閥組成，進行三通閥的作用。在控制系統中，開/關型電動球閥常用于冷水和熱水系統軟件中，做為水道的連接和關閉操縱。
3特性
3.1原理
依據流體動力學得知，調節閥門是一個局部阻力能夠轉變的節流閥元器件。對不可壓縮流體，調節閥門的數據流量可表達為
（1）
式中：Q--調節閥門某一開多度總流量，mm3/s
P1--調節閥門進口的工作壓力，MPa
P2--調節閥門出入口工作壓力，MPa
A--節流閥截面，mm2
ξ--調節閥門阻力系數
ρ--流體密度，kg/mm3
由式（1）得知，當A一定，ΔP=P1-P2也穩定時，根據閥的總流量Q隨阻力系數ξ轉變，即阻力系數ξ愈大，總流量越小。而阻力系數ξ則與閥的構造和開度相關。因此控制器輸出信號控制閥門的開或關，可更改閥的阻力系數，因此更改被調物質的總流量。
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3.2流量特性
調節閥門的流量特性就是指被調物質穿過調節閥門的相應總流量與調節閥門的相對性開啟度相互關系。其數學表達式為
（2）
式中：Qmax--調節閥門全開落總流量，mm3/s
L----調節閥門某一開多度行程安排，mm
Lmax--調節閥門全開落行程安排，mm
調節閥門的流量特性包含理想化流量特性和工作中流量特性。理想化流量特性就是指在調節閥門進出口貿易壓力差固定不動不會改變狀況下的流量特性，有平行線、等百分數、雙曲線及快開4種特點（表1）。

表1調節閥門4種理想化流量特性

流量特性	特性	特性
平行線	調節閥門的相應總流量與相應開啟度呈垂直關聯，即單 位相對性行程安排轉變導致的相應總流量轉變是一個常量	①小月兒度時，總流量變化大，而大開度時總流量轉變小 ②小負載時，調整特性過度靈巧而造成震蕩， 大負載時調整緩慢而不及時 ③適應力較弱
等百分數	企業相對性行程安排的變動造成的相應總流量 轉變與其點的相對性總流量正相關	①企業行程安排轉變造成總流量轉變的百分比是相同的 ②在全行程安排范圍之內工作中都較穩定，特別是在在大開度時， 放大倍數也大。工作中更加靈巧合理 ③ 應用廣泛，適應能力強
雙曲線	特點處于平行線特點和等比例特點之 間，應用上仍以等比例特點代之	①特點處于平行線特點與等比例特點中間 ②調整特性較理想但活塞閥生產加工較艱難
快開	在閥行程安排較鐘頭，總流量就會有較為 大的提升，迅速達較大	①在小月兒度時總流量已非常大，由于行程安排的擴大，總流量迅速做到較大 ②一般適用于雙位調整和系統控制

在真實系統軟件中，閘閥兩邊的氣體壓力并非不變的，使之產生變化的緣故關鍵有2個層面。一方面，因為泵的特點，當系統軟件總流量減少時由泵造成的系統壓力提升。另一方面，當總流量減少時，風機盤管里的摩擦阻力也減少，致使比較大的泵壓邊加個閘閥。因而調節閥門進出口貿易的壓力差一般是轉變的，在這樣的情況下，調節閥門相對性總流量與相應開啟度相互關系。稱之為工作中流量特性[1]。實際可分成串連管路時的工作中流量特性和并接管路時的工作中流量特性。
（1）串連管路時的工作中流量特性
調節閥門與管路串連時，因調節閥門開啟度的轉變會造成用戶流量的轉變，由流體動力學基礎理論得知，管路的壓力損害與總流量成平方米關聯。調節閥門一旦姿勢，總流量則更改，系統軟件摩擦阻力也相對應更改，因而調節閥門壓力降也對應轉變。串連管路時的工作中流量特性與壓力降分配比相關。閥上壓力降越小，調節閥門開全總流量相對應減少，使夢想的平行線特點崎變為快開特點，理想化的等百分數特點崎變為平行線特點。在現實使用時，當調節閥門選對太大或生產制造處在非超負荷情況時，調節閥門則工作中在小開啟度，有時候為了能使調節閥門有一定的開啟度，而將閥門開度調小以提高管路摩擦阻力，使穿過調節閥門的總流量減少，實際上就是使壓力降分派比率降低，使流量特性崎變，惡變了調整品質。
（2）并接管路時的工作中流量特性
調節閥門與管路并接時，一般由閥環路和旁通管支路構成，控制閥組裝在閥環路管道路上。調節閥門在并接管路上，在系統軟件摩擦阻力一定時，調節閥門開全總流量與主管最大流量比例伴隨著并接管路的旁通閥逐漸開啟而降低。這時，雖然調節閥門自身的流量特性無變化，但體系的可調節范疇大大的變小，調節閥門在工作中情況下能夠調節的數據流量轉變范疇也大大的減少，乃至起不了緩沖作用。使得調節閥門有不錯的控制使用性能，一般認為旁通總流量較多不得超過流量的20%。
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4調節閥門的挑選
4.1流量特性挑選
流量特性[2]的選取方式有二種，一種是通過計算能力的分析方法，另一種要在具體工程項目中匯總的工作經驗法。因為分析方法既繁雜又費時間，因此一般工程項目上面選用工作經驗法。從總體上，應當從調整品質、工作狀況標準、負載及特點好多個層面考慮到。
（1）依據自動調節系統軟件的控制品質
依據自動控制原理里的特點補償原理，以便使系統軟件保持穩定的控制品質，期待開環增益總放大系數與各個環節放大系數之積維持常量。那樣，適度選擇閥的特點，以閥的放大系數轉變來賠償目標放大系數的轉變，因此使系統軟件的總放大系數保持一致。
（2）依據管道系統壓力降轉變狀況
調節閥門的損耗比S界定為該調節閥門可操縱的最大流量所相匹配閘閥進出口貿易氣體壓力ΔP1m和系統軟件氣體壓力ΔP比例
（3）
調節閥門流量特性與壓力降比S有密切的關系（表2）。

表2管道系統壓力降挑選調節閥門特點

管道系統壓力降比S	1~0.6	0.6~0.3	0.3~0
實際工作流量特性	平行線 等百分數	平行線 等百分數	調整不適合
選定流量特性	平行線 等百分數	等百分數 等百分數

（3）依據負載轉變
垂直閥在小月兒度時總流量變化大，調整過度靈巧，易震蕩。在大開度時，緩沖作用又看起來薄弱，導致調整不及時，失靈。因而在壓力降比S較小，負載變化大的場所不適合選用平行線閥。等比例閥在貼近關掉時工作中緩解穩定，而貼近開全情況時，放大系數大，工作中靈巧合理，所以它適用負載變化幅度大的場所。快開特點閥在行程安排較鐘頭，總流量就比較大，由于行程安排的擴大，總流量迅速做到較大，它一般用以雙位調整和控制系統的場所。
（4）依據調整的對象的特點
一般有自平衡能力的調整目標都可以挑選等百分數流量特性的調節閥門，不具備自平衡能力的調整目標則挑選平行線流量特性的調節閥門。
4.2規格挑選
調節閥門規格是依據工藝標準的商品流通工作能力明確的，要依據出示的工藝條件測算出調節閥門的商品流通工作能力，再根據其商品流通工作能力挑選調節閥門的規格。商品流通能力是指當調節閥門開全，閥兩邊壓力差為9.81×104Pa，液體的相對密度為1g/cm3時，一小時流過控制閥的總流量值，該值以m3/h或kg/h為企業。調節閥門的商品流通能力是有效挑選閘閥及閥門規格的一個關鍵主要參數，根據對調節閥門商品流通工作能力的測算，比照生產廠家供應的性能參數明確閘閥規格的尺寸。針對控制系統而言，水為流過控制閥的常用的物質之一，因此以水是例詳細介紹調節閥門的商品流通工作能力C
（4）
具體工程項目中，閘閥規格是等級分類的，C值一般也不是持續值（計算公式的C值是持續的）。不一樣生產商的同種類商品有不一樣的C值與規格相匹配表。在預估出希望的C值后，就能夠查看制造商的相對應商品數據分析表來選擇需要的閘閥規格。選擇閘閥規格的標準應盡量達到或超過數值，不可低于數值。
4.3采用常見問題
（1）調節閥門立即依照接手管經選擇是不合理的。閘閥的控制質量與接手流動速度或管經沒有關系，閘閥的控制質量僅與水的摩擦阻力及數據流量相關。亦即一旦系統設備明確以后，科學上合適該體系的閘閥僅有一種理想化的規格，而不容易發生多種多樣挑選。
（2）調節閥門規格不可以過小。挑選的閘閥規格過小，一方面會提高系統軟件的摩擦阻力，乃至會有閘閥規格100%打開時，體系仍不能做到設置的容積規定，造成嚴重危害。另一方面閘閥將必須經過系統軟件給予很大的壓力差以保持充足的總流量，加劇泵的負載，閘閥易受損，對閥體的使用壽命產生影響。
（3）調節閥門規格不可以太大。挑選的閘閥規格太大，不但提升工程成本，同時還會繼續造成閘閥常常運作在低百分數范圍之內，造成調整精密度減少，使操縱特性下降，并且易使系統軟件受影響和震蕩。
（4）為了確保控制系統質量，最好的方法要在系統軟件容許的范圍之內挑選能得到比較大氣體壓力的閘閥規格，使閥體在運行情況下氣體壓力的轉變值盡量小。閘閥開全情況下的氣體壓力占全泵壓百分數越大，則閘閥氣體壓力相對性轉變值越小，氣動閥門的組裝特點就會越貼近其中在特點。
（5）自動控制系統中調節閥門應盡量工作中于穩定的氣體壓力標準下，由于閘閥是不是配對風機盤管取決于它本質特點和總流量因素，而這種閘閥主要參數在于穩定的閘閥氣體壓力。
5結束語
設計方案調節閥門時，規定對調節閥門的構成、歸類和特點有一個清晰的了解，請在此基礎上把握正確的選擇方式。并且，針對一個具體系統設置調節閥門時，還要對全部管路環城路開展詳細的剖析，充分考慮多種要素。僅有那樣，才可以正確地挑選調節閥門，確保調節系統的調節品質。
論文參考文獻
[1]李小華.控制系統中控制閥的設計方案[J].中基肥.2002（1）.43-46.
[2]張九根，馬小軍，朱順兵.建筑工程設備自動化技術設計方案[M].北京市：人民郵電出版社.2003，60-66.