② 随着S的减小，管道总阻力增大，控制阀全开 时的最大流量相应减小，使实际可调比 R f 下降。 RS f 之间的关系为 实际可调比 与
Rf » R S
③ 随着S的减小，控制阀的流量特性发生畸变，线 性理想流量特性渐渐接近快开特性；等百分比理 想流量特性趋向于线性特性。 在实际使用中，S值选得过大或过小都有不妥之处。 选得过大，阀上的压降很大，消耗能量过多；选 得过小，则控制阀流量特性畸变严重，对控制不 利。因此，一般希望S值最小不低于0.3。设计中的 S通常为0.3～0.6。
1－永久磁钢；2－导磁体；3－主杠杆（衔铁）；4－平衡弹簧； 5－反馈凸轮支点； 6－反馈凸轮；7－副杠杆；8－副杠杆支点；9－薄膜执行机构； 10－反馈杆；11一滚轮； 12－反馈弹簧；13－调零弹簧；14－挡板；15－喷嘴；16－主杠杆支点； 17－放大器 图2.39 电-气阀门定位器动作原理
系统总压差：
p pV p f
p pV p f
压力比系数S： S的定义为，控制阀全开时，阀两端的压 降占系统总压降的比值。
pv min S＝ p
图2.34
串联管道时控制阀的工作流量特性
在S≤1，串联管道中控制阀特性曲线的畸变规律如下：
① 当系统压降全部损失在控制阀上时（管道阻力 损失为零），S＝1，这时工作流量特性与理想流量 特性相同。
不同流量特性的阀芯曲面形状
1－线性；2－等百分比；3－快开；4－抛物线
（1）线性流量特性 或叫直线流量特性 线性流量特性是指控制阀的相对流量与相对开度 成直线关系。
q d q 其数学表达式为： max K l d L q l
将上式积分得 q ＝K L ＋C max 根据已知边界条件在l＝0时，q=qmin 则C＝qmin/qmax l＝L时，q=qmax 则K＝1－C＝1－(1/R)
控制阀的口径可根据其在最大工况流量时的流量 系数CVmax值、通过查阅产品手册求得
并且由于流过控制阀的介质不同，可能为液体、气 体、蒸汽、闪蒸水等，其计算的公式都不一样。
2 控制阀口径的确定
（1）根据生产能力、设备负荷决定出最大流量； （2）根据所选的流量特性及系统特点选定S值，计 算出阀门全开时的压差； （3）根据流通能力的计算公式，求得最大流量时的 流量系数CVmax；
阀门定位器分为气动和电-气阀门定位器两大类。
以电-气阀门定位器为例，说明阀门定位器的动作原理
1．电-气阀门定位器
电-气阀门定位器具有电-气转换和气动阀门定位器的 双重作用。 一方面可用电动控制器输出的0～10 mA DC或 4～ 20 mA DC信号去操纵气动执行机构；
另一方面还可以使阀门位置按控制器送来的信号准确 定位（即输入信号与阀门位置呈一一对应关系）。 改变图2.39中反馈凸轮的形状或安装位置，还可以改 变控制阀的流量特性和实现正、反作用调整。
1．理想流量特性 控制阀两端压差恒定时的流量特性称为 理想流量特性，又称固有流量特性。 阀门制造厂所提供的流量特性即指理想 流量特性。 理想流量特性有线性、等百分比（对 数）、快开、抛物线特性等几种。 这些特性完全取决于阀芯的形状，不同 的阀芯曲面可得到不同的理想流量特性。
控制阀的理想流量特性（R=30）
（2）并联管道中的工作流量特性。 控制阀一般都装有旁路，以便手动操作和维护。 设置旁路的目的有两个： 一是当控制系统失灵或控制阀出现故障时，可用 它作手动控制之用，以保证生产的继续进行；
二是当生产量提高或控制阀选的较小时，可将旁 路阀打开一些，扩大所调节的流量。
X代表并联管道中控制阀全开时 的流量q1max与总管最大流量qmax 之比
q d q max K q q max l d L
右图中曲线2
由于等百分比阀的放大系数KV随相对开度的增大 而增大，因此，在小开度时等百分比阀的放大系 数小，控制平稳缓和；在大开度时放大系数大， 控制灵敏有效。自动控制系统中最常用的流量特 性。
（3）快开流量特性。快开流量特性的数学表达式为
快开流量特性在开度较小时就 有较大的流量，阀的行程短， 故称为快开特性，其特性曲线 见右图中的曲线3
（4）抛物线流量特性
q qmax
与
l L
之间成抛物线关系
右图中的曲线4
抛物线流量特性介于线性流量特 性与等百分比流量特性之间，主 要用于三通控制阀及其他特殊场 合。
制造厂通过设计不同形状的控制阀阀 芯来获得不同的流量特性。
根据实践经验，一般认为旁路流量最多只能是总 流量的百分之十几，即要求X值最小不低于0.8。
综合串、并联管道的情况，可得如下结论： ① 串、并联管道都会使阀的理想流量特性发生畸变， 串联管道的影响尤为严重； ② 串、并联管道都会使控制阀的实际可调比降低，并 联管道尤为严重； ③ 串联管道使系统总流量减少，并联管道使系统总流 量增加；
2.4.4 控制阀流量特性的选择
控制阀的流量特性:指流过控制阀的被控介质的相 对流量与阀杆的相对行程（即阀门的相对开度）之 间的关系。 数学表达式为
q q max l f L
q qmax 相对流量:是控制阀某一开度时的流量q与全开时
流量qmax 之比。
l/L 相对开度：表示控制阀某一开度下的阀杆行程 与全开时阀杆全行程之比。
① 理想特性：在控制阀两端压差固定的条件 下，流量与阀杆位移之间的关系。 它完全取决于阀的结构参数。 ② 工作特性：指在工作条件下，阀门两端压 差变化时，流量与阀杆位移之间的关系。 阀门是整个管路系统中的一部分。在不 同流量下，管路系统的阻力不一样，因此分 配给阀门的压降也不同。 工作特性不仅取决于阀本身的结构参数， 也与配管情况有关
3．流量特性的选择
选择控制阀的流量特性时，不但要依据过程 特性，还应结合系统的配管情况考虑。 流量特性选择的本质是控制系统的非线性补偿问题。 控制阀选择总的原则：
在被控对象存在非线性时，控制阀特性应克服 对象非线性影响而使广义对象接近为线性特性， 如图2.38所示。 一般是应先选择工作流量特 性，然后，根据实际应用选 择理想流量特性。
2．工作流量特性
在控制阀前后压差变化时，控制阀的相对开度 与相对流量之间的关系称为工作流量特性。 控制阀总是与工艺设备、阀门、管道等阻力元件 串联或并联安装，控制阀流量的变化将会引起管 路系统阻力的变化，从而使得阀上的压降也发生 变化。 （1）串联管道中的工作流量特性 系统总压差：与控制阀前后相连设备的恒压点之 差。
（4）按已求得的流量系数，在控制阀产品的标准系列 中，根据所选控制阀的结构类型选取大于CVmax并与之 最接近的流通能力C值，从而选取阀门口径； （5）验证控制阀开度和可调比，一般要求最大流量时 阀开度不超过90%，最小流量时阀开度不小于10%。 验证合格后，根据 CVmax 确定控制阀的公称通径和阀 座直径。 2.4.6 阀门定位器的正确使用
线性
等百分比 快开 等百分比 线性 等百分比
液位
设定值变化
负荷变化 设定值变化
线性
等百分比 线性
负荷变化
旁路连接
等百分比
等百分比 等百分比
2.4.3 控制阀气开、气关形式的选择
1．控制阀的气开、气关形式 气开阀：有信号时阀开，信号越大，开得越大， 气动薄膜控制阀的执行机构和调节机构组合起 没有信号时阀全关； 来可以实现气开和气关两种作用方式 。 气关阀：有信号时阀关，信号越大，关得越小， 没有信号时，阀全开；
控制阀流量系数CV的计算公式为：
CV＝ 10q

p1 - p2
＝ 10q

p
ρ ——流体密度（g/cm3） p1－p2——阀两端的压差（kPa） q——流经控制阀的体积流量（m3/h）
如果控制阀两端的压差p1－p2保持为100 kPa，则在 全开时流经控制阀的水（1 g/cm3）的流量q即为该 阀的流通能力C值。
图2.29
气动控制阀气开、气关组合方式图
2．控制阀气开、气关形式的选择 在控制阀开、关形式的选择，应根据具体生 产工艺的要求，在气源供气中断或控制阀出 现故障时，控制阀的阀位处于全开或全关时 生产处于安全状态。一般根据以下几条原则 进行选择。
（1）首先要从生产安全出发。
（2）从保证产品质量出发。 （3）从降低原料、成品和动力的损耗来考 （4）从介质的特点考虑。
控制阀口径的选择是根据流通能力C值进行选择。
流通能力C的定义是： 在控制阀全开时，当阀两端压差为100 kPa、流体 密度为1 g/cm3时，每小时流经控制阀的流体流量 是控制阀的流通能力C（以m3/h表示）。 1．控制阀流量系数CVmax的计算 对不可压缩流体，且阀两端的压差p1－p2不太大 （即流体为非阻塞流）时，其体积流量 p1 - p2 1 1 p q＝ CV ＝ CV 10 10 阻塞流： 当调节阀上的前后差压增大到一定程度，通过阀的 流量达到极限值，再增加压差，流量也不会增加时 的这种极限流量叫阻塞流.
不宜控制或宜选 用低S控制阀
如果工艺配管不能精确确定时，一般可选等百分比特பைடு நூலகம்，因 为等百分比阀适应性较强，目前使用较多。
可以直接根据被控变量和工艺情况选择控制阀的理想特性
被控变量 对象特性 或0.2pv/qmin＜pv/qmin＜2 pv/qmin pv/qmax＜0.2 pv/qmin pv/qmax＞2 pv/qmin 快过程 压力 （变送器输出与 流量成正比） （变送器输出与 流量平方成正比） 温度 串接 慢过程 pv恒定 pv/qmax＜0.2 pv/qmin 选用的控制阀理 想流量特性
2.4.5
控制阀口径的选择
正常工况下，要求控制阀开度处于15%～85%， 不宜将控制阀口径选得过小或过大 若口径选择得过小，会使流经控制阀的介质达不 到所需要的最大流量。 若口径选择得过大，不仅会浪费设备投资，而且 会使控制阀经常处于小开度的工作状态。