随着建筑规模的不断增大、暖通设计的变化以及对节能的重视，大口径电动阀的使用越来越多，特别是电动调节阀在系统流程中的使用越来越频繁，使得大口径电动调节阀的选择越来越重要。
由于市场上可供选择的大口径调节阀以调节型蝶阀为主流，调节型蝶阀的精确性与平稳性不如等百分比调节阀，而市场上难以选择到大口径等百分比调节阀。本文提供了一种替代大口径调节型蝶阀的方案。
一、调节阀的调节特性
暖通空调系统一般要求电动调节阀具有直线的流量特性曲线，即流量变化与阀体开度变化的比值是一个定值（如末端换热设备的水路调节）。对于系统负荷波动较大的变流量系统，还要求电动调节阀具有等百分比的流量特性曲线，以满足在小流量时调节较平缓，而在大流量时调节灵敏的要求（如冷热源调节）。
在实际的工作过程中，特别是在系统负荷波动较大的变流量系统中，由于调节阀进出口压差的波动，其实际的工作流量特性曲线会偏离理想的流量特性曲线，使电动调节阀的调节特性变差，调节精度降低。在系统压力波动较大或者阀权度较小时，调节精度变差甚至无法调节，导致调节的温度忽高忽低，达不到系统对电动调节阀调节特性的要求。因此需要根据系统的实际情况选择与流量特性相适应的调节阀类型。
调节阀的流量特性，是在阀两端压差保持恒定的条件下，介质流经调节阀的相对流量与它的开度之间的关系。调节阀的流量特性有线性特性、等百分比特性及抛物线特性三种。三种流量特性的意义如下。
1、等百分比特性（对数）
等百分比特性的相对行程和相对流量不成直线关系，在行程的每一点上，单位行程变化所引起的流量的变化与此点的流量成正比，流量变化的百分比是相等的。所以它的优点是流量小时，流量变化小，流量大时，则流量变化大，也就是在不同开度上，具有相同的调节精度。因此，此种调节阀具有在全行程范围内工作都较平稳的特点，尤其在大开度时，放大倍数也大，工作更为灵敏有效，应用广泛，适应性强。
2、线性特性（线性）
线性特性的相对行程和相对流量成直线关系。单位行程的变化所引起的流量变化是不变的。流量大时，流量相对值变化小，流量小时，则流量相对值变化大。此种调节阀在小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡，大负荷时调节迟缓而不及时，适应能力较差。
3、抛物线特性
流量按行程的二次方成比例变化，大体具有线性和等百分比特性的中间特性。其特性介于直线特性与等百分比特性之间，调节性能较理想但阀瓣加工较困难。
4、三种调节特性的比较
从上述三种特性的分析可以看出，就其调节性能上讲，以等百分比特性为最优，其调节稳定，调节性能好。而抛物线特性又比线性特性的调节性能好。因此，可根据使用场合的要求不同，挑选其中任何一种流量特性。在暖通空调实际工程应用中，对流量调节要求稳定、温度波动小的场合，均采用等百分比调节阀。
但大口径的等百分比调节阀体积较大、性价比较低，在市场上较难生存。因此超过DN200的电动调节阀无法选到等百分比调节阀，只能采用调节型蝶阀，但并非是最理想的方式。
二、蝶阀的调节特性
蝶阀由阀体、蝶板轴及轴封等部分组成，其行程为0°~90°。蝶阀有两位式控制和比例控制2种方式。蝶阀的特点是阻力损失小、体积小、质量轻和安装方便，并且开启阀门和关闭阀门的允许压差较大，但其调节性能和关阀密闭性能较差，通常用于压差较大但调节性能要求不高的场所。在自动控制系统中，开关型电动蝶阀常用于冷水和热水系统中，作为水路的连通和关断控制。
由于蝶阀结构简单、所需安装空间小、操作便捷、可以实现快速启闭以及流阻损失小等优点，故广泛应用于工业及民用各个领域。
开关型蝶阀不仅可以用于控制管路的通断，而且也可以用于流量的调节，当蝶板开度在15°~60°范围内，具有良好的线性调节特性。但直线阀在小开度时流量变化大，调节过于灵敏，易振荡；在大开度时，调节作用又显得微弱，造成调节不及时，不灵敏。因此对于流量调节波动比较大的场合并不能保证达到调节精度。
图1 调节阀型蝶阀流量特性
Kv 实际流量 K100 阀门全开时的额定流量
当采用调节型蝶阀时，调节型蝶阀的调节性能曲线如图1所示。在0°～30°部分流量调节为线性，但流量变化较小；在30°～60°部分流量调节为非线性，调节变化较大，较难平稳控制；在60°～90°部分流量调节为线性，但斜率较大，调节较小的角度流量变化较大，也较难平稳控制。因此，采用调节型蝶阀的流量控制较难实现平稳。
而等百分比调节阀的流量特性如图2所示：当阀门开度为0~30%时，流量与行程成线性比例；当阀门开度为30%~100%时，符合VDI/VDE 2173标准ng1=3。
根据图2，在阀门调节的各个阀位，开度变化与流量成等百分比关系。而一般被控设备的性能曲线比起线性来往往是往上弯的曲线，而调节阀的曲线形状是往下弯的，这样结合后的曲线就是接近直线的，就能达到所谓的线性调节，能够达到较好的调节性能。
因此，在调节精度比较高的场合，尽量采用等百分比调节阀来实现流量的精确控制。
三、一种替代方案
替代原则是采用多个小口径等百分比调节阀并联或再与蝶阀并联。其流量不变、压降增加不多，调节性能好。控制时，当等百分比阀位小于30%时就关闭一个阀，仅其它阀在调节运行。
选择多个小口径等百分比调节阀时，根据所需控制的流量范围、压降等来确定数量，其性能参数见图3。
图3 等百分比调节阀选型流量曲线图
调节型蝶阀的选用口径从DN250到DN600，根据实际需要，对小口径（DN400以下）和大口径（DN400以上）的调节型蝶阀采用不同的方式：
（1）小口径时，采用多个小口径等百分比调节阀并联的方式。以DN300调节型蝶阀（该回路的额定流量为600m3/h）为例简要说明：
1）可采用2个DN200的等百分比调节阀并联，压降约为25kPa；调节时采用2阀同步调节的方式，当阀位达到30%以下时，考虑到阀门的控制精度，将其中一个阀关闭，另一个阀进行调节；
2）也可以采用3个DN150的等百分比调节阀并联，压降约为12kPa；调节时采用3阀同步调节的方式，当阀位达到30%以下时，考虑到阀门的控制精度，将其中一个阀关闭，另2个阀进行调节；当阀位再达到2个阀的30%以下时，将其中一个阀关闭，另1个阀进行调节。同样，DN250调节型蝶阀（该回路的额定流量为290m3/h）可采用2个DN150的等百分比调节阀并联，压降约为30kPa；调节时采用2阀同步调节的方式，当阀位达到30%以下时，考虑到阀门的控制精度，将其中一个阀关闭，另一个阀进行调节。
（2）大口径时，采用1个开关型蝶阀和多个小口径等百分比调节阀并联的方式。以DN600调节型蝶阀（该回路的额定流量为2550m3/h）为例简要说明：为了提高控制精度，开关阀的流量约占总流量的40%（1000m3/h），其它采用等百分比调节阀。考虑到调节线性，开关阀的压降与等百分比调节阀应相同，按25kPa的压降选择，则根据压降曲线，开关阀的口径为DN150；根据流量与压降选择，采用5个DN200的等百分比调节阀并联，其压降为25kPa。两者并联运行，当流量较大时，调节等百分比调节阀精确调节流量；当等百分比调节阀调节流量低于1500m3/h时，关闭开关阀，由等百分比调节阀调节，再根据流量的变化，调节等百分比调节阀关闭个数。这样还可以实现较小流量的调节。
同样，以DN400调节型蝶阀（该回路的额定流量为900m3/h）为例简要说明：为了提高控制精度，开关阀的流量约占总流量的40%（360m3/h），其它采用等百分比调节阀。考虑到调节线性，开关阀的压降与等百分比调节阀应相同，按25kPa的压降选择，则根据压降曲线，开关阀的口径为DN100。根据流量与压降选择，采用3个DN150的等百分比调节阀并联，其压降为25kPa。两者并联运行，当流量较大时，调节等百分比调节阀精确调节流量；当等百分比调节阀调节流量低于500m3/h时，关闭开关阀，由等百分比调节阀调节，再根据流量的变化，调节等百分比调节阀关闭个数。这样还可以实现较小流量的调节。
以上压降以小于30kPa为准，如果压降再取小，则需要增加并联的阀门数量，在此不赘述。
四、结论
调节型蝶阀的线性特性使得其调节性能差。而采用多个等百分比调节阀并联或开关型蝶阀与多个等百分比调节阀并联的替代方式，可以解决其调节性能差的问题，是技术可行的方案。
