调节阀是供热管网系统中重要的调节装置，能对管网系统中各管段的流量进行调节与控制。在实际运行的供热管网系统中，调节阀的流量调节特性受到调节阀自身结构因素、调节阀固有流量特性因素和管路阻力特性因素等的影响，为了使管网具有更好的流量调节及控制能力，能够确定调节阀在任意相对开度下的流量计算关系式是很重要的。本文采用一种工程近似算法，该算法避开了研究调节阀内部复杂结构，而是根据调节阀的流量特性，运用数学方法推导出相对开度、流量、压力之间的关系式。

　　1、调节阀流量计算基本公式

　　从流体力学的观点看，调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对于不可压缩流体，其计算公式为：

　　式中 Q——调节阀接管内流体流量，m3/h;F——调节阀接管截面积，cm2;ξ——调节阀阻力系数，随调节阀的开度而变;ΔP——调节阀前后压力降，MPa;ρ——流体密度，kg/m3。

　　2、调节阀流通能力

　　调节阀的流通能力是调节阀的重要参数指标，它反映了流体通过调节阀的能力大小。目前国产调节阀的流通能力计算条件和单位是当调节阀全开时，阀两端压差为105Pa，流体密度为1g/cm3，每小时流经调节阀的流量，流量单位为m3/h，接管面积以cm2作单位。其计算式为

　　因此，如果确定流通能力C与相对开度之间的关系，就得到了相对开度与流量Q和ΔP的关系。

　　3、调节阀的流量计算

　　调节阀的流量特性有直线流量特性、等百分比流量特性、快开流量特性和抛物线流量特性，现在以等百分比流量特性调节阀为例，运用数学的推导方法得出相对开度、流量和压力之间的关系式。等百分比调节阀在不可压缩流体时的数学表达式为：

　　式中Q，Qmax为调节阀行程为l，lmax时的标准状态流量，m3/h;

　　l，lmax为调节阀在某一开度、全开时的行程，mm;

　　h为比例系数

令

为相对开度;

　　边界条件为：

　　l≈0时，L=0，Q=Qmin;l=lmax时，L=1，Q=Qmax;

　　对式(7)两边积分并带入边界条件可得：

　　将式(8)再结合式(6)，可得：

　　式中CL，Cmax，Cmin分别为在ΔP一定，相对开度为L，最小相对开度，最大相对开度时调节阀的流通能力。

令k0=Cmax;

再结合式(9)带入式(6)中得，

　　由式(10)便得到等百分比特性调节阀相对开度L与流量Q，压力ΔP的数学关系式。也做过相似的推导，并将数学推导出的算法计算出的实际流量与调节阀实际运行情况下的实测流量进行对比，结论是：相差很小，误差在8%以内，均在工程允许误差范围之内。故采用此算法可行，且对于调节阀的自动调节与控制提供了很便利的控制与调节技术措施。

　　同理，可以推导出直线特性、快开特性和抛物线特性调节阀的计算公式，现将各类特性的调节阀的计算公式列于表1：

　　表1 调节阀相对开度L、流量Q与压力ΔP之间的计算公式

　  从上表可知，要得出调节阀相对开度L、流量Q与压力ΔP之间的关系式，就要求出k0和k，而k0和k可由阀门样本提供的最大流通能力、最小相对开度下的流通能力确定。

　　4、电动调节阀的自动调节与控制

　　电动调节阀是自动化过程控制中的重要执行单元仪表，由电动执行机构和调节阀连接组合后经过机械连接装配、调试安装构成电动调节阀，通过接收自动化控制系统的信号来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小来控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数，实现自动化调节功能。

　　当各换热站的流量确定后，通过分析得到阀门的相对开度，由传感器将信号传递给各换热站调节阀电动执行单元，执行器再发动执行指令，自动调节阀门的阀芯行程，改变阀芯与阀座的断面积，最终将管段的流量调节到所需的“理想”流量。

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