閥門實際特性曲線與理想特性曲線的對比分析.doc

閥門實際特性曲線與理想特性曲線的對比分析組長：萬昌正 組員：潘強廣 馬華培 王昱威 張?zhí)?張鵬飛實驗目的1. 了解實驗裝置的結(jié)構(gòu)，使用流程和使用方法2. 了解三種常用的閥門固有流量特性曲線：線性、快開、等百分比。并與工作狀態(tài)下實際流量特性曲線進行對比。3. 根據(jù)閥門對應的流量特性，對閥門進行優(yōu)化篩選。實驗背景意義眾所周知，調(diào)節(jié)閥是自動控制中直接與流體相接觸的執(zhí)行器。對熱工對象來說，其控制流體（往往是水）的流量和壓力，關(guān)系著生產(chǎn)過程、空氣調(diào)節(jié)等自動化的技術(shù)目標的實現(xiàn)。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)型式越來越多，調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇主要是根據(jù)工藝參數(shù)（溫度、壓力、流量）、介質(zhì)性質(zhì)（粘度、腐蝕性、毒性、雜質(zhì)狀況）以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求（可調(diào)節(jié)比、噪音、泄漏量）綜合考慮來確定。一般情況下，應首選普通單、雙座閥和套筒閥。因為此類調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，閥芯形狀易于加工，比較經(jīng)濟；或根據(jù)具體的特殊要求選擇相應結(jié)構(gòu)形式的調(diào)節(jié)閥。結(jié)構(gòu)型確定以后，調(diào)節(jié)閥的具體規(guī)格關(guān)系到閥的流量特性是否與系統(tǒng)特性相匹配，關(guān)系到系統(tǒng)是否穩(wěn)定性高、經(jīng)濟性好。因此正確選取調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式、流量特性和產(chǎn)品規(guī)格，對于自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟合理性有著十分重要的作用。實驗任務(wù)分解對實驗內(nèi)容的分析總結(jié)后，我組成員對實驗任務(wù)進行了細化分解，將實驗項目拆分成幾個小的實驗內(nèi)容單元，具體任務(wù)可見下圖。表一：任務(wù)分解組員實驗報告撰寫實驗實施過程萬昌正實驗原理，實驗步驟潘強廣公式推導馬華培實驗目的，背景意義王昱威公式推導張鵬飛實驗目的，背景意義張?zhí)賹嶒炘?，實驗步驟實驗原理閥門的流量特性曲線：根據(jù)閥門兩端的壓降，閥門流量特性分固有流量特性和工作流量特性。固有流量特性是閥門兩端壓降恒定時的流量特性，亦稱為理想流量特性。工作流量特性是在工作狀態(tài)下（壓降變化）閥門的流量特性，閥門出廠所提供的流量特性為固有流量特性。閥的結(jié)構(gòu)特性是閥芯的位移與流體通過的截面積之間的關(guān)系，他不考慮閥兩端的壓降。因此，只與閥芯的形狀、大小等幾何因子有關(guān)閥門的流量特性，有線性、等百分比、拋物線、雙曲線、快開、平方根等不同類型。我們小組本次實驗先從理論上推導三種常用的固有流量特性曲線（線性、快開、等百分比）再結(jié)合對應的實際流量特性曲線進行對比分析。圖1.閥門的流量特性曲線 快開流量特性：起初變化大，后面比較平緩； 線性流量特性：是閥門的開度跟流量成正比，也就是說閥門開度達到50%，閥門的流量也達到50%； 等百分比流量特性：跟快開式的相反，是起初變化小，后面比較大。下面一一介紹三種常用流量特性曲線的特點。1. 線性流量特性線性流量特性關(guān)系是指平衡閥的相對流量與相對位移成直線關(guān)系。即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。線性流量特性控制閥的相對流量與相對行程的函數(shù)關(guān)系是：dq=Kd實際流量Q與實際開度L的關(guān)系式推導步驟本小組另附紙呈與老師。上式表明，線性流量特性平衡閥的相對流量與相對行程呈現(xiàn)線性關(guān)系，直線的斜率是（R-1)/R,截距是1/R.因此，線性流量特性控制閥的增益Kv2（即直線方程的斜率）與可調(diào)比R有關(guān)；與最大流量Qmax和流過閥門的流量Q無關(guān)。Kv2 是常數(shù)。即增益Kv2=1-1/R.可調(diào)比R不同，表示最大流量與最小流量之比不同，從相對流量坐標看，表示為相對行程為零時的起點不同，起點的相對流量是1/R。由于最大行程時獲得最大流量，因此，相對行程為1時的相對流量為1。線性流量特性控制閥在不同的行程，如果行程變化相同，則流量的相對變化量不同。2. 等百分比流量特性等百分比流量特性是指單位相對位移變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量變化成正比關(guān)系。即控制閥的放大系數(shù)是變化的，它隨相對流量的增大而增大。等百分比流量特性控制閥的相對流量與相對行程的函數(shù)關(guān)系是：dq=Kqd實際流量Q與實際開度L的關(guān)系式推導步驟本小組另附紙呈與老師。上式表明，等百分比流量特性控制閥的相對行程與相對流量的對數(shù)成比例關(guān)系。即在半對數(shù)坐標上，流量特性曲線成直線，或在制憲坐標上流量特性曲線是一條對數(shù)曲線，由上式可知lnq,即相對流量的對數(shù)與相對行程成正比。等百分比流量特性控制閥的增益:Kv2=(Q/Lmax)lnR等百分比流量特性控制閥的增益Kv2與流量Q成正比，又因 Q/Q=R-1,則當相對行程變化量相同時，流量也變化相同的百分比，因此稱為等百分比流量特性。3. 快開流量特性此種流量特性的控制閥在開度較小時就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快就達到最大；此后再增加開度，流量變化很小，故稱快開性流量特性?？扉_流量特性控制閥的相對流量與相對行程的函數(shù)關(guān)系是：dq=Kq-1d實際流量Q與實際開度L的關(guān)系式推導步驟本小組另附紙呈與老師?？扉_流量特性控制閥的增益Kv2與流量的倒數(shù)成正比，或Kv21/Q,隨流量增大，增益反而減小。4. 閥門固有流量特性曲線圖2.三種常用固有流量特性曲線5. 實際應用時閥門固有流量特性的畸變曲線圖3.閥門的固有流量特性畸變曲線6. 閥門的選擇依據(jù)隔膜閥的流量特性接近快開特性。蝶閥的流量特性接近等百分比特性。閘閥的流量特性為線性特性。球閥的流量特性在啟閉階段為直線，在中間開度的時候為等百分比特性。 圖4.閥門的固有流量特性曲線實驗步驟1. 在實驗室根據(jù)出廠數(shù)據(jù)取三種常用固有特性曲線閥門（線性、快開、等百分比）各一個，檢查其可靠性。2. 將閥門連通管路，閥門關(guān)閉后，記錄最小流量Qmin；閥門開度調(diào)到最大，記錄最大流量Qma