【正文】 壓降比 S＝ ，見(jiàn)圖 12— 16中曲線 F。平行式葉片風(fēng)門(mén)和對(duì)開(kāi)式葉片風(fēng)門(mén)，它們的特性都是隨著 S值的減少而畸變愈益嚴(yán)重。 象調(diào)節(jié)閥一樣，風(fēng)門(mén)的工作流量特性與壓降比 S值有關(guān)。多葉菱形風(fēng)門(mén)是一種較新型的風(fēng)門(mén)，它利用改變菱形葉片的張角來(lái)改變風(fēng)量 (工作中菱形葉片的軸線始終處在水平位置上 )。對(duì)開(kāi)葉片風(fēng)門(mén)也是靠改變?nèi)~片的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量的，但其相鄰兩葉片按相反方向動(dòng)作。 多葉風(fēng)門(mén)又分為平行葉片風(fēng)門(mén)、對(duì)開(kāi)葉片風(fēng)門(mén)、復(fù)式風(fēng)門(mén)和菱式風(fēng)門(mén)等，如圖 12— 14所示。它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，特別適用于低壓差大流量、介質(zhì)為氣體的場(chǎng)合。 單葉風(fēng)門(mén)可分為蝶式風(fēng)門(mén)和菱形風(fēng)門(mén)，如圖 12一 13所示。三．調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)及其特性 調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)即風(fēng)閥，也是常用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成氣動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)用來(lái)自動(dòng)控制空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的風(fēng)量。在實(shí)際使用中，三通閥上的壓降比管路系統(tǒng)總壓降要小，所以總流量基本上取決于管路系統(tǒng)的阻力，而三通閥開(kāi)度對(duì)流量的變化影響很小，因而在一般情況下，可以認(rèn)為三通閥的總流量基本不變。（二）、工作流量特性 三通調(diào)節(jié)閥當(dāng)每一支路存在阻力降 (如管道、閥門(mén)、設(shè)備 )時(shí)，其工作流量特性與直通調(diào)節(jié)閥串聯(lián)管道時(shí)一樣。 圖中曲線 (3)拋物線特性的總流量比等百分比特性的三通調(diào)節(jié)閥總流量要大。曲線 (2)在開(kāi)度為 50％處的總流量最小，向兩邊逐漸增大至最大。圖中 (1’)和（ 1”）是分支流量特性。 二．三通調(diào)節(jié)閥流量特性 （一）、理想流量特性 三通調(diào)節(jié)閥的理想特性及數(shù)學(xué)式符合前述直通調(diào)節(jié)閥理想特性的一般規(guī)律。同時(shí)，在生產(chǎn)實(shí)際中總有串聯(lián)管道阻力的影響，調(diào)節(jié)閥上壓差還會(huì)隨流量的增加而降低，使可調(diào)比更為下降。 當(dāng) X=1即旁路閥關(guān)閉時(shí)，工作特性同理想特性一致。 （ 2）．并聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作流量特性 調(diào)節(jié)閥一般都裝有旁路，以便于手動(dòng)操作和維護(hù)，當(dāng)負(fù)荷提高或調(diào)節(jié)閥選小了時(shí)，可以打開(kāi)一些旁路閥，此時(shí)調(diào)節(jié)閥的理想特性就改變?yōu)楣ぷ魈匦浴? 由上圖可以看出，當(dāng) S=1時(shí)，理想流量特性與工作流量特性一致；隨著 S的值降低，q100逐漸減小，所以實(shí)際可調(diào)范圍 R(R＝ q max／ q min)是調(diào)節(jié)閥所能控制的最大與最小畸變，也會(huì)逐漸減??；隨著 S值的減小，特性曲線發(fā)生畸變，直線特性閥趨于快開(kāi)特性，而等百分比特性閥趨于直線特性閥，這就使得調(diào)節(jié)閥在小開(kāi)度時(shí)控制不穩(wěn)定，大開(kāi)度時(shí)控制遲緩，會(huì)嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量。 顯然，隨著串聯(lián)阻力的增大， S值減小，則 q100會(huì)減小，這時(shí)閥的實(shí)際流量特性偏離理想流量特性也就愈嚴(yán)重。當(dāng)系統(tǒng)總壓差為一定時(shí)，調(diào)節(jié)閥一旦動(dòng)作，隨著流量的增大，串聯(lián)設(shè)備和管道的阻力亦增大，這就使調(diào)節(jié)閥上壓差減小，結(jié)果引起流量特性的改變，理想流量特性就變?yōu)楣ぷ髁髁刻匦浴? （ 1）串聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作流量特性 直通調(diào)節(jié)閥與管道和設(shè)備串聯(lián)的系統(tǒng)及其壓差變化情況如圖所示。 2．工作流量特性 在實(shí)際使用時(shí)，調(diào)節(jié)閥安裝在具有阻力的管道系統(tǒng)上，調(diào)節(jié)閥前后的壓差值不能保持恒定，因此雖然在同一相對(duì)開(kāi)度下，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量將與理想特性時(shí)所對(duì)應(yīng)的流量不同。 （ 4）．快開(kāi)特性 調(diào)節(jié)閥在開(kāi)度較小時(shí)就有較大流量，隨開(kāi)度的增大，流量很快就達(dá)到最大，故稱(chēng)為快開(kāi)特性，如圖 12— 6曲線 4所示。 （ 3）．拋物線流量特性 拋物線流量特性的調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開(kāi)度的二次方成比例關(guān)系，即 對(duì)上式積分并代人邊界條件后得 在直角坐標(biāo)上，拋物線流量特性是一條拋物線，它介于直線及等百分比曲線之間。它在行程小時(shí)，流量變化??；在行程大時(shí)，流量變化大，流量相對(duì)值變化分別為 由此可見(jiàn)，行程變化相同所引起的相對(duì)流量變化率總是相等，因此，對(duì)數(shù)特性又稱(chēng)為等百分比特性。 將 (4)式積分得： (5) 把邊界條件 l＝ 0時(shí) ,q＝ q min； l＝ l max， q＝ q max，代人上式得 經(jīng)整理得 (6) 相對(duì)開(kāi)度與相對(duì)流量成對(duì)數(shù)關(guān)系，故又稱(chēng)之為對(duì)數(shù)流量特性，如圖 12— 6曲線 2所示。 （ 2）．等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性 等百分比流量特性指單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)隨相對(duì)流量的增加而增大。 如以全行程的 10％、 50％、 80％三點(diǎn)來(lái)看，當(dāng)行程都變化 10％時(shí)，相對(duì)流量的變化均為 10％總是相等的； 所引起的相對(duì)流量變化的相對(duì)值分別為 可見(jiàn)，線性流量特性調(diào)節(jié)閥在行程變化相同的條件下所引起的相對(duì)流量變化也相同，但相對(duì)流量變化的相對(duì)值不同，即流量小時(shí)，相對(duì)流量變化的相對(duì)值大，而流量大時(shí)，相對(duì)流量變化的相對(duì)值小。 將 C和 K代人式 (2)，可得 （ 3）此式表明 q／ q max與 l／ L之間成直線關(guān)系，如圖 12— 6中所示曲線 1。 q min并不等于調(diào)節(jié)閥全關(guān)時(shí)的泄漏量，一般它是 q max的 2— 4％，而閥泄漏量?jī)H為最大流量的 (0． 1— 0． 01)％。 (1)將上式積分可得： （ 2）式中 C為積分常數(shù)。 等百分比 線性快開(kāi)1．理想流量特性 典型的理想流量特性有直線流量特性 (線性流量特性 )、等百分比流量特性、拋物線特性和快開(kāi)特性，如圖所示。 直通調(diào)節(jié)閥在前后壓差固定情況下的流量特性為理想流量特性。 為了便于分析，先假定閥前后壓差固定，然后再引伸到實(shí)際情況。 （三）．直通調(diào)節(jié)閥的流量特性 一般說(shuō)來(lái)，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。這種閥流路簡(jiǎn)單，阻力小，閥體內(nèi)不易積存污物，所以特別適合高粘度、含懸浮顆粒的流體控制。 3．角形閥 角形閥的閥體為角形如圖 (c)所示。雙座閥的流通阻力比同口徑的單座閥大。 2．直通雙座閥 直通雙座閥閥體內(nèi)有兩套閥芯和悶座，如圖 (b)所示。這種閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，關(guān)閉時(shí)泄漏量小。根據(jù)不同的要求，直通調(diào)節(jié)閥有多種結(jié)構(gòu)形式。閥開(kāi)得越大， ζ將越小，則通過(guò)的流量將越大。阻力系數(shù)主要與流通面積 (即閥的開(kāi)度 )有關(guān)，也與流體的性質(zhì)和流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。對(duì)不可壓縮的流體，由能量守恒原理可推導(dǎo)出調(diào)節(jié)閥的流量方程式為式中： q—— 流體流經(jīng)閥的流量 (m3／ s)；P1和 P2—— 分別為進(jìn)口端和出口端的壓力 (MPa)； F—— 閥所連接管道的截而積 (m2)； Dg—— 閥的公稱(chēng)通徑 (mm)； ρ—— 流體的密度 (Kg／ m3)； ζ—— 閥的阻力系數(shù)。它在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操縱下，實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)的控制，完成自動(dòng)控制的任務(wù)。 33 調(diào)節(jié)閥一．直通調(diào)節(jié)閥及其特性 直通調(diào)節(jié)閥是一種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。當(dāng)反饋彈簧對(duì)小杠桿的拉力與力矩馬達(dá)作用在杠桿上的力相等時(shí)，兩者力矩平衡，閥門(mén)定位器達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)，一定的輸入信號(hào)電流就對(duì)應(yīng)于氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥一定的閥門(mén)位置。 電 —— 氣閥門(mén)定位器是按力矩平衡原理工作的。 2．電 —— 氣閥門(mén)定位器 電 —— 氣閥門(mén)定位器可將電動(dòng)調(diào)節(jié)器輸出的 0一 10mADC或 4—20mADC信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)去操作氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 當(dāng)直流 0一 10mA電流信號(hào)通入置于恒定磁場(chǎng)里的測(cè)量線圈時(shí)，所產(chǎn)生的磁通與磁鋼在空氣隙中的磁通相互作用而產(chǎn)生一個(gè)向下的電磁力 (即測(cè)量力 )，由于線圈固定在杠桿上，使杠桿繞支承點(diǎn) O偏轉(zhuǎn)，于是裝在杠桿一端的擋板靠近噴嘴，使其背壓升高，經(jīng)過(guò)氣動(dòng)功率放大器后，一方面輸出，一方面反饋到波紋管，建立起與測(cè)量力矩平衡的反饋力矩，反之亦然。電 —— 氣閥門(mén)定位器，則具有電 —— 氣轉(zhuǎn)換和氣動(dòng)閥門(mén)定位器兩種作用。 四．電 —— 氣轉(zhuǎn)換器和電 —— 氣閥門(mén)定位器 在實(shí)際自動(dòng)控制系統(tǒng)中，電與氣兩種信號(hào)常?；旌鲜褂茫@樣可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，組成電 —— 氣復(fù)合控制系統(tǒng)，因而有各種電 —— 氣轉(zhuǎn)換器及氣 —— 電轉(zhuǎn)換器把電信號(hào) (0— 10mADC或 4— 20mADC)與氣信號(hào) 20一 100kPa進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。同時(shí)位置發(fā)送器又根據(jù)閥門(mén)的位置，發(fā)出相應(yīng)數(shù)值的直流電流信號(hào)反饋到前置磁放大器的輸入端，與來(lái)自調(diào)節(jié)器的輸出電流進(jìn)行比較，并將二者的偏差進(jìn)行放大，以驅(qū)動(dòng)兩相電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)減速器減速，帶動(dòng)輸出軸改變轉(zhuǎn)角。它利用電磁鐵的吸合和釋放，對(duì)小口徑的閥門(mén)作通斷兩種狀態(tài)的控制。電動(dòng)執(zhí)行器根據(jù)不同的使用要求有各種結(jié)構(gòu)。它有角行程、直行程和多轉(zhuǎn)式三種類(lèi)型。 三．電動(dòng)執(zhí)行器 電動(dòng)執(zhí)行器接受來(lái)自調(diào)節(jié)器的電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門(mén)、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)間常數(shù)較小，即當(dāng)被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)較大時(shí)，可把氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為放大環(huán)節(jié)來(lái)處理，這時(shí)則有： 式中 K＝ F／ K l是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大系數(shù)。 將式（ 4）代入式（ 3）整理后得：