哈爾濱辰宇閥門經(jīng)銷有限公司
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調(diào)節(jié)閥是一種在空調(diào)控制系統(tǒng)中常見的調(diào)節(jié)設(shè)備,分為兩通調(diào)節(jié)閥和三通調(diào)節(jié)閥兩種。調(diào)節(jié)閥可以和電動執(zhí)行機構(gòu)組成電動調(diào)節(jié)閥,或者和氣動執(zhí)行機構(gòu)組成氣動調(diào)節(jié)閥。 電動或氣動調(diào)節(jié)閥安裝在工藝管道上直接與被調(diào)介質(zhì)相接觸,具有調(diào)節(jié)、切斷和分配流體的作用,因此它的性能好壞將直接影響自動控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。 本文僅限于討論在空調(diào)控制系統(tǒng)中常用的兩通調(diào)節(jié)閥的特性和選擇,暫不涉及三通調(diào)節(jié)閥。
1.調(diào)節(jié)閥工作原理 從流體力學(xué)的觀點看,調(diào)節(jié)閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件。對不可壓縮的流體,由伯努利方程可推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥的流量方程式為
???21221242PPDPPAQ????????? 式中:Q——流體流經(jīng)閥的流量,m3/s; P1、P2——進口端和出口端的壓力,MPa; A——閥所連接管道的截面面積,m2; D——閥的公稱通徑,mm; ρ——流體的密度,kg/m3; ζ——閥的阻力系數(shù)。 可見當A一定,(P1-P2)不變時,則流量僅隨阻力系數(shù)變化。阻力系數(shù)主要與流通面積(即閥的開度)有關(guān),也與流體的性質(zhì)和流動狀態(tài)有關(guān)。調(diào)節(jié)閥阻力系數(shù)的變化是通過閥芯行程的改變來實現(xiàn)的,即改變閥門開度,也就改變了阻力系數(shù),從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。閥開得越大,ζ將越小,則通過的流量將越大。
2.調(diào)節(jié)閥的流量特性 調(diào)節(jié)閥的流量特性是指流過調(diào)節(jié)閥的流體相對流量與調(diào)節(jié)閥相對開度之間的關(guān)系,即 ???????LlfQQmax 式中:Q/Qmax——相對流量,即調(diào)節(jié)閥在某一開度的流量與最大流量之比; l/L ——相對開度,即調(diào)節(jié)閥某一開度的行程與全開時行程之比。 一般說來,改變調(diào)節(jié)閥的閥芯與閥座之間的節(jié)流面積,便可控制流量。但實際上由于各種因素的影響,在節(jié)流面積變化的同時,還會引起閥前后壓差的變化,從而使流量也發(fā)生變化。為了便于分析,先假定閥前后壓差固定,然后再引申到實際情況。因此,流量特性有理想流量特性和工作流量特性之分。
2.1 調(diào)節(jié)閥的理想流量特性 調(diào)節(jié)閥在閥前后壓差不變的情況下的流量特性為調(diào)節(jié)閥的理想流量特性。調(diào)節(jié)閥的理想流量特性僅由閥芯的形狀所決定,典型的理想流量特性有直線流量特性、等百分比(或稱對數(shù))流量特性、拋物線流量特性和快開流量特性
(1)直線流量特性 直線流量特性是指調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系,即單位行程變化所引起的流量變化是常數(shù)。由此可見,直線流量特性調(diào)節(jié)閥在行程變化相同的條件下所引起的相對流量變化也相同,但相對流量變化的相對值不同。即流量小時,相對流量變化的相對值大;而流量大時,相對流量變化的相對值小。也就是說,閥在小開度時控制作用太強,不易控制,易使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩;而在大開度時,控制作用太弱,不夠靈敏,控制難于及時。
(2)等百分比(對數(shù))流量特性 等百分比流量特性是指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系,即該點單位相對行程變化的百分數(shù)與相對流量變化的百分數(shù)相等,故稱為等百分比流量特性。 等百分比流量特性的相對開度與相對流量成對數(shù)關(guān)系,故又稱之為對數(shù)流量特性。這種調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)是隨行程的增大而遞增,即在開度小時,相對流量變化小,工作緩和平穩(wěn),易于控制;而開度大時,相對流量變化大,工作靈敏度高,這樣有利于控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定。
(3)拋物線流量特性 拋物線流量特性的調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度的二次方成比例關(guān)系。
(4)快開流量特性 調(diào)節(jié)閥在開度較小時就有較大流量,隨開度的增大,流量很快就達到最大,故稱為快開流量特性??扉_流量特性的閥芯是平板形的,適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。
2.2 工作流量特性 在實際使用時,調(diào)節(jié)閥總是與具有阻力的表冷器、換熱器、管道等相連接,即使能保持供、回水壓差不變,也不能始終保持調(diào)節(jié)閥前后的壓差恒定。因此,雖然在同一相對開度下,通過調(diào)節(jié)閥的實際流量將與理想特性時所對應(yīng)的流量不同。所謂調(diào)節(jié)閥的工作流量特性就是指調(diào)節(jié)閥在前后壓差隨負荷變化的工作條件下,它的相對流量與相對開度之間的關(guān)系。