式中Q為調(diào)節(jié)閥某一開度的流量；△P為調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓差；Cv為調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)；ρ為流體密度。由上面的公式可知，調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)Cv與閥門的結(jié)構(gòu)和開度有關(guān)。不同的閥芯，其流量系數(shù)Cv值與閥門開度之間都有固定的關(guān)系，這就是固有流量特性，在控制系統(tǒng)中，控制器的輸出信號(hào)控制調(diào)節(jié)閥的開或關(guān)，也就改變了閥門阻力的大小，從而改變了被控流體的流量。不同的控制系統(tǒng)，需要選擇不同的調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥的選型首先需要確定閥芯的類型，即流量特性。流量特性就是流過調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與調(diào)節(jié)閥相對(duì)開度間的關(guān)系，如下面公式所示：
式中Q為調(diào)節(jié)閥某一開度時(shí)流量，mm3/s；Qmax為調(diào)節(jié)閥全開時(shí)流量，mm3/s；L為調(diào)節(jié)閥某一開度時(shí)行程，mm；Lmax為調(diào)節(jié)閥全開時(shí)行程，mm。調(diào)節(jié)閥量特性包括理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性是指在調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓差固定不變情況下的流量特性，常見的有直線、快開、等百分比、拋物線特性，如圖所示：
直線流量特性
調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與相對(duì)開度呈直線關(guān)系，即單位相對(duì)行程變化引起的相對(duì)流量變化是一個(gè)常數(shù)。小開度時(shí)流量變化大，大開度時(shí)流量變化??；小負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)過于靈敏易振蕩，大負(fù)荷時(shí)調(diào)節(jié)平緩不及時(shí)，適應(yīng)能力較差。
快開流量特性
在閥行程較小時(shí)，流量就有比較大的增加，很快達(dá)最大。小開度時(shí)流量很大，隨著行程的增大，閥門開度流量很快達(dá)到最大。常用在位式和程序控制的場合。
等百分比流量特性
單位行程變化引起流量變化的百分率是相等的。在全行程范圍內(nèi)工作較平穩(wěn)，尤其在大開度時(shí)，放大倍數(shù)大、靈敏。應(yīng)用廣泛，適應(yīng)性強(qiáng)。
拋物線流量特性
特性介于直線特性和等百分比特性之間，使用上常以等百分比特性代之。調(diào)節(jié)性能較理想。
在實(shí)際應(yīng)用中，調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口的壓差是變化的，這時(shí)調(diào)節(jié)閥相對(duì)流量與相對(duì)開度之間的關(guān)系稱為工作流量特性?？煞譃榇?lián)管道時(shí)和并聯(lián)管道時(shí)的工作流量特性。
調(diào)節(jié)閥與管道串聯(lián)時(shí)，調(diào)節(jié)閥開度的變化會(huì)引起流量的變化，流量改變，系統(tǒng)阻力也相應(yīng)改變，由于閥門壓降分配的原因，會(huì)使理想的直線特性畸變?yōu)榭扉_特性，理想的等百分比特性畸變?yōu)橹本€特性。流量特性的畸變，將影響控制質(zhì)量。
調(diào)節(jié)閥與管道并聯(lián)時(shí)，由于旁路的作用，雖然調(diào)節(jié)閥流量特性無變化，但系統(tǒng)的可調(diào)范圍縮小了，調(diào)節(jié)閥能控制的流量變化范圍也大大減小，嚴(yán)重時(shí)甚至起不到調(diào)節(jié)作用。因此一般旁路流量不能超過總流量的20%。
為了實(shí)現(xiàn)控制，調(diào)節(jié)閥通過調(diào)整開度來改變流量，而流量的改變將使調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口的壓降發(fā)生變化。如果把上述過程繪制成流量與開度的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線，再利用流量與壓降相交的軌跡就可以得到一條曲線，這條曲線就表示了閥門的實(shí)際流量特性。如果把流量與開度的對(duì)應(yīng)關(guān)系理解成增益和靈敏度的關(guān)系，假定壓降△P為常數(shù)，從下圖可看出，線性閥的靈敏度是常數(shù)；而快開閥和等百分比閥的靈敏度則是變化的。為使控制系統(tǒng)穩(wěn)定，總希望系統(tǒng)的增益為常數(shù)。調(diào)節(jié)閥是系統(tǒng)的組成部分，當(dāng)然是常數(shù)增益最好。但實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)的增益大多不是常數(shù)。從理論上看，選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性，是為了補(bǔ)償控制系統(tǒng)中的非線性增益，要進(jìn)行理論分析和計(jì)算很復(fù)雜。
調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇
調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇一般都采用經(jīng)驗(yàn)法，即從控制質(zhì)量、工況條件、負(fù)荷及特性幾個(gè)行方面進(jìn)行考慮：
1、根據(jù)系統(tǒng)的控制質(zhì)量來選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性
按控制的特性補(bǔ)償原理，為達(dá)到好的控制質(zhì)量，應(yīng)盡量使開環(huán)放大系數(shù)與各環(huán)節(jié)放大系數(shù)的乘積為常數(shù)。因此，選擇好調(diào)節(jié)閥的流量特性，以閥的放大系數(shù)變化來補(bǔ)償對(duì)象放大系數(shù)的變化，以達(dá)到系統(tǒng)的總放大系數(shù)保持不變的目的。
2、根據(jù)工況條件來選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性
工況條件中具體的就是管道系統(tǒng)壓降變化情況，而調(diào)節(jié)閥的流量特性與壓降比有密切的關(guān)系。因此應(yīng)根據(jù)管道系統(tǒng)壓降比的大小，來選擇閥門的流量特性。
3、根據(jù)負(fù)荷變化來選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性
直線閥在小開度時(shí)流量變化大，調(diào)節(jié)過于靈敏，易振蕩。在大開度時(shí)，調(diào)節(jié)作用又顯得微弱，造成調(diào)節(jié)不及時(shí)，不靈敏。因此在壓降比較小，負(fù)荷變化大的場合不宜采用直線閥。等百分比閥在接近關(guān)閉時(shí)工作緩和平穩(wěn)，而接近全開狀態(tài)時(shí)，放大系數(shù)大，工作靈敏有效，因此適合用在負(fù)荷變化大的場合?？扉_閥在行程小時(shí)，流量較大，隨著行程的增大，流量很快達(dá)到最大，常用在位式和程序控制的場合。
4、按被控對(duì)象來選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性
有自平衡能力的控制對(duì)象，可選擇等百分比流量特性的調(diào)節(jié)閥，不具有自平衡能力的控制對(duì)象，應(yīng)選擇直線流量特性的調(diào)節(jié)閥。
