理想流量特性主要有直线、等百分比(对数),抛物线及快开等四种。
直线流量特性
直线特性是指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系,即单位行程变化引起的流量变化是常数,用数学式表达为:
式中:K——常数,即为调节阀的放大系数。
将上式积分得:
式中:C——积分常数。
代入边界条件 =0时,Q=Qmin, =L时,Q=Qmax,从积分式中解出常数项为:
最后得
………………….(6-18)
上式表明,Q/Qmax与l/L这间呈直线关系,在直角坐标上得到一条直线。因R=30,当 /L=0时,Q/Qmax= =0.033;当 /L=1,即全开时Q/Qmax=1。
连接上述两点即得直线特性曲线,见图6-12之2。从图中看出直线特性调节阀的曲线斜率是常数,即放大系数是一常数。
从公式中看出,当开度ι/L变化10%时,所引起的相对流量的增量总是9.67%,但相对流量的变化量却不同。我们以开度10%、50%、80%三点为例,其相对的流量见表6-10,则:
在10%开度时,流量相对变化值为:
在50%开度时,流量相对变化值为:
在80%开度时,流量相对变化值为:
可见,直线特性的阀门在小开度工作时,流量相对变化太大,调节作用太强,易产生超调,引起振荡;而在大开度进,流量相对变化小,调节太弱,不够及时。
为解决上述问题,希望在任意开度下的流量相对变化不变,产生了对数特性。
表6-10 流量特性的相对开度和对应流量(R=30)
相对开度 |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
直线流量特性 |
3.3 |
13.0 |
22.7 |
32.3 |
42.0 |
51.7 |
61.3 |
71.0 |
80.6 |
90.3 |
100 |
等百分比流量特性 |
3.3 |
4.67 |
6.58 |
9.26 |
13.0 |
18.3 |
25.6 |
36.2 |
50.8 |
71.2 |
100 |
快开流量特性 |
3.3 |
21.7 |
38.1 |
52.6 |
65.2 |
75.8 |
84.5 |
91.3 |
96.13 |
99.03 |
100 |
抛物线流量特性 |
3.3 |
7.3 |
12 |
18 |
26 |
35 |
45 |
57 |
70 |
84 |
100 |