控制仪表第三章

控制仪表及装置第三章运算器和执行器

第一节运算器一、乘除器二、开方器

第二节执行器一、电动执行机构二、气动执行机构三、阀门定位器四、调节机构五、执行器的选型运算器接受来自变送器或转换器的统一标准信号，可对一个或几个输入信号进行加、减、乘、除、开方、平方等多种运算，以实现各种算法，满足自动检测和控制系统的要求。本章介绍两种典型的运算器：乘除器和开方器第一节运算器（一）概述一、乘除器可对两个或三个1～5V的直流电压信号进行四种运算,结果以1～5V直流电压或4～20mA直流电流输出。乘除运算关系式为：U0

=N(Ui1–1)(Ui2+K2)Ui3+K3+

1式中：Ui1、Ui2、Ui3—

乘除器的输入信号；

U0

—

乘除器的输出信号；

N

—

运算系数；

K2、K3

—

可调偏置电压。另可实现乘后开方、乘法和除法三种运算。对于单向矩形脉冲（图3-1），其直流分量为：矩形脉冲周期矩形脉冲幅值矩形脉冲宽度直流分量UmTt0tpU图3-1单向矩形脉冲乘法运算的实现方法滤波取直流分量，完成乘法运算控制矩形脉冲的宽度（调宽）控制矩形脉冲的幅值（调高）调宽电路k1滤波电路调高电路k2x1sUDx2M图3-2简单乘法电路方框图

x2滤波电路调高电路k2调宽电路k1SUDM1放大器Kx3调高电路k3滤波电路xfM2－x1图3-3乘除器构成方框图乘除器的构成原理－负反馈x2滤波电路调高电路k2调宽电路k1SUDM1放大器Kx3调高电路k3滤波电路xfM2－x1输入电路1N1乘法电路1比较器比例放大电路N0输出电路输入电路2N2附加偏置电路1乘法电路2附加偏置电路2输入电路3N3Ui1Ui2Ui3Uo3+－UfSU22Uo2UoU11U31U21U23图3-4乘除器方框图自激振荡时间分割器U22＝U11U21/U31（二）工作原理U11UFUT+－IC1R3C1R1R2R4C2Ui1－+U’B=UB－0.5VUB=10V图3-5输入电路（三）线路分析输入电路UFUTR26R27Ui2++IC5U02UB1VR29C19R28R32VZ1R52R53C20R30**8765R31附加偏置电路13141516R36R33R34R35VBV21Vo2R55R54W6MNP*Vp2-C22+-IC6实线连接时，虚线连接时，

（a）原理电路自激振荡时间分割器（b）等效电路U11UfU22U21K1K3K4U31R9R6C12C5C7K2abcd+-IC2Q当U11≥Uf+h→Q为正→K1、K3通→K2、K4断→U31通过R6向C7充电→Uf增加→直至Uf>U11→IC2翻转→Q为负→K1、K3断→K2、K4通→C7通过R6放电→Uf降低→直至Uf<U11→Q又为正调整电位器RP1，可改变N0的大小，借此改变仪表量程。比例放大电路U22UF+－IC3U23R10R11R12RP1将U23转换成整流输出信号Uo和Io输出电路VT5874524vVD3R18R15R16R14C14R13U23UBUp=9vR17–41U+IC4开方器对1～5V直流电压信号进行开方运算,结果以1～5V直流电压或4～20mA直流电流输出，运算关系为：（一）概述二、开方器开方器主要是用于构成流量监测或控制系统，即当采用差压方式测量流体流量时，通过开方器对差压变送器的输出信号进行开方运算，从而得到与被测流量成正比关系的信号，供其它仪表使用。开方器在节流装置流量测量中的应用差压变送器节流装置开方器指示记录仪比例积算器控制器瞬时流量累计流量qPxy即使开放器的输出信号与流量信号q成正比。开放器的实现方法

在模拟式仪表中有许多种方法可以实现开放运算。如利用二极管的开关作用构成折线电路，并通过调整电路元件的参数，使其输入与输出之间呈开放运算特性，如图（a）所示。

另外，也可以利用负反馈原理，将此折线电路先设计为平方特性，并将其放置在反馈通道中，从而实现整机输入与输出之间的开放运算特性，如图（b）所示。开方特性实现原理

在单元组合仪表中，还有一种开方器是由乘除器演变来的，这种乘除器构成比较复杂，但其运算精度比较高，所以在控制系统中得到较为广泛的应用。其构成原理如图。由图可知由于电路采用了深度负反馈，所以有由上两式可得而把S代入，可得

设，则有

若使为常数，则可实现与的乘法运算；若使为一常数，则可实现与的除法运算；若使，则有，即开方器就是利用这一原理来实现的。

对于实际的开方器，除上图所示的核心电路外，还需要加入一些电路。以DDZ-Ⅲ型开方器为例，其开方运算式为式中，为输入信号；为输出信号；为开方系数。

其中的就是要把与运算无关的1V零点值除去，所以在电路中要加入输入电路对此进行处理。还有，为实现整机系数的调整和提高带负载能力，还需加入比列放大电路和输出电路等。另外，在开方器中还需要加入小信号切除电路，以便解决开方器对小信号运算精度较低，可引起较大误差的问题。对上式两边求导后可得

可视为开方器的放大倍数。由上式可知，开方器的放大倍数与Ui有关。当输入信号Ui很小时，开方器的放大倍数将很大。这时，如果Ui稍有波动，则开方器的输出将发生很大的变化，这将引起较大的运算误差，从而对测量或控制系统造成不利影响。因此，在信号小于输入满量程的1%时，应将输出信号切除，使之为零点值。而当信号足够大时，再将输出信号重新接入，当输入信号高于小信号切除值时，小信号切除电路相当于信号直通电路。

DDZ-Ⅲ型开方器的作用是对1-5VDC的输入信号进行开方运算，运算结果以1-5VDC或4-20ADC输出，其运算关系式为主要技术指标：输入信号1~5VDC；输出信号1~5VDC或4~20mABC；电源24VDC；基本误差±0.5%(输入信号＞10%时)；小信号切除输入信号＜1.04V时，输出切除。UiUo输入电路1N1乘法电路1K2比较器乘法电路2K3+－UfSU22U21比例放大电路N2小信号切除电路输出电路N0U23U23开方运算部分U11图3-13开方器方框图

（二）工作原理

振荡条件：U23U21（4.5V）U11自激振荡时间分割器的起振条件

实际的切除值可通过UL来调整调RP5，改变UL小信号切除电路开方器的输入输出特性执行器在控制系统中的作用

执行器接受来自控制器的控制信号,通过其本身开度的变化,从而达到控制流量的目的。它是自控系统中一个重要的、必不可少的组成部分。

执行器直接与介质接触，常常在高压、高温、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、高压差等状况下工作，使用条件恶劣，因此，它是控制系统的薄弱环节。如果执行器选择或应用不当，会导致自动控制系统的控制质量下降、控制失灵，甚至因介质的易燃、易爆、有毒，而造成严重的生产事故。为此，对于执行器的正确选用以及安装、维修等各个环节，必须给予足够的注意。第二节执行器执行器由执行机构和调节机构两个部分构成。执行机构F，L（M，θ）调节机构被控介质流量（流量截面积）执行器的构成框图

执行机构是执行器的推动装置，它根据输入控制信号的大小，产生相应的输出力F（或输出力矩M）和位移（直线位移L或角位移θ），推动调节机构动作。调节机构是执行器的调节部分，在执行机构的作用下，调节机构的阀芯产生一定位移，即执行器的开度发生变化，从而直接调节从阀芯、阀座之间流过的被控介质的流量。

执行器还可以配备一定的辅助装置，常用的辅助装置有阀门定位器和手操机构。阀门定位器利用负反馈原理改善执行器的性能，使执行器能按控制器的控制信号，实现准确定位。手操机构用于人工直接操作执行器，以便在停电或停气、控制器无输出或执行机构失灵的情况下，保证生产的正常进行。执行器的构成：

执行机构－产生推力或位移的装置。

调节机构－直接改变能量或物料输送量的装置，通常称为控制阀或调节阀。

执行器的分类：

气动、电动和液动执行器的分类和特点按使用的能源形式可分为气动、电动和液动三大类。工业生产中多数使用前两类。

气动执行机构具有薄膜式、活塞式两种类型，它们的输出均为直线位移L，用于和直行程式调节机构配套使用。活塞式执行机构的输出力F比薄膜式执行机构大。电动执行机构具有直行程式和角行程式两种类型，前者输出为直线位移L；后者输出为角位移θ，分别用于和直行程式或角行程式的调节机构配套使用。执行器的分类和特点按使用的调节机构又可分为直通双座调节阀、直通单座调节阀、笼式（套筒）调节阀、角形调节阀、三通调节阀、高压调节阀、隔膜调节阀、波纹管密封调节阀、超高压调节阀、小流量调节阀、低噪音调节阀、碟阀、凸轮挠曲调节阀、V形球阀、O形球阀等。其中，碟阀、凸轮挠曲调节阀、V形球阀、O形球阀为角行程式；其余为直行程式。

气动调节机构（调节阀）具有结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维修方便、价格便宜和防火防爆等优点，在工业生产中使用最广，特别是石油、化工等生产过程。气动执行阀的缺点是响应时间大，信号不适于远传（传输距离限制在150M以内）。为了克服此缺点可采用电/气转换器或电/气阀门定位器，使传送信号为电信号，现场操作为气动信号。

电动调节阀具有动作较快、特别适于远距离的信号传送、能源获取方便等优点；其缺点是价格较贵，一般只适用于防爆要求不高的场合。执行器的作用方式

执行器有正、反作用两种方式，当输入信号增大时，执行器的流通截面积增大，即流过执行器的流量增大，称为正作用；当输入信号增大时，流过执行器的流量减小，称为反作用。

执行器的作用方式气动调节阀的正、反作用可通过执行机构和调节机构的正、反作用的组合实现，通常，配用具有正、反作用的调节机构时，调节阀采用正作用的执行机构，而通过改变调节机构的作用方式来实现调节阀的气开和气关；配用只具有正作用的调节机构时，调节阀通过改变执行机构的作用方式来实现调节阀的气关和气开。

对于电动调节阀，一般通过改变执行机构的作用方式实现调节阀的正、反作用。一、电动执行机构电动执行机构有角行程和直行程两种，是以两相交流电机为动力的位置伺服机构，它接受4--20mADC的的输入直流电流信号并将其转换成相应的输出力F和直线位移l或输出力矩M和角位移θ，以推动调节机构动作。伺服放大器将输入信号和反馈信号相比较，得到差值信号ε，并将ε进行功率放大。ε>0时，伺服放大器的输出驱动伺服电机正转，再经机械减速器减速后，使输出轴向下运动（正作用执行机构），输出轴的位移经位置发送器转换成相应的反馈信号，反馈到伺服放大器的输入端使ε减小，直至ε=0时，伺服放大器无输出，伺服电机才停转，输出轴也就稳定在输入信号相对应的位置上。ε<0时，伺服放大器的输出驱动伺服电机反转，输出轴向上运动，反馈信号相应减小，直至ε=0伺服电机才停转，输出轴稳定在另一新的位置上。伺服放大器位置发送器伺服电机操作器减速器阀位指示放大器执行机构4～20mAIiIfθ电动执行机构方框图0~90O（二）伺服放大器组成：信号隔离器、综合放大电路、触发电路、固态继电器等。信号隔离器采用光电隔离电路，实现信号隔离和电流—电压转换。综合放大和触发电路见图。动力部件，其作用是将伺服放大器输出的电功率转换成机械转矩，并且当伺服放大器没有输出时，电机又能可靠地制动。（三）执行机构组成：伺服电机、减速机构、位置发送器等。

伺服电机减速器把伺服电机高转速、小转矩的输出功率转换成执行机构输出轴的低转速、大力矩的输出功率，以推动调节机构。采用正齿轮和行星齿轮机构相结合的机械传动机构。i＝－(——)z1－摆轮的齿数z2

－内齿轮的齿数行星齿轮机构的减速比：z2–z1

z1位置发送器作用：将输出轴0~90°的转角转换成4~20mADC直流电流，作为阀位信号和反馈信号。气气二、气动执行机构接受电/气转换器(或电/气阀门定位器)输出的气压信号，将其转换成相应的输出力和推杆直线位移量，以推动调节机构动作。有薄膜式执行机构和活塞式执行机构：薄膜式：气压推动薄膜并带动连杆运动,结构简单,动作可靠，维修方便，价格较低，但输出行程小，最常用；活塞式：气压推动活塞并带动连杆运动，允许操作压力可达500KPa，输出推力大，行程长，但价格较高，只用于特殊需要的场合。气动执行机构又可分为有弹簧和无弹簧两种，有弹簧式气动执行机构较之无弹簧式气动执行机构输出推力小、价格低。有弹簧式薄膜执行机构又分为单弹簧和多弹簧两种，后者与前者相比，具有重量轻、高度小、结构紧凑、装较简便、输出力大等特点，被称为轻型或精小型气动执行机构。输入信号气体压力：0.02~0.1MPa输出连杆位移—行程，规格有：10，16，25，40，60，100mm气动薄膜式执行结构有正作用(信号压力增加时推杆向下动作，ZMA)和反作用(信号压力增加时推杆向上动作，ZMB)两种。结构结构见右图。当信号压力通过上膜盖1和波纹膜片2组成的气室时，在膜片上产生推力,使推杆5下移并压缩弹簧

6。当弹簧力与膜片推力相平衡时，推杆稳定在相应的位置上。膜片的有效面积有：200、280、400、630、1000、1600cm2等。（1）气动薄膜式执行机构的结构以正作用气动执行机构为例，主要由膜片、压缩弹簧、推杆、膜盖、支架等组成。膜片为较深的盆形，采用丁腈橡胶作为涂层以增强涤纶织物的强度并保证密封性，工作温度为-40~85℃，压缩弹簧采用多根组合形式，其数量为4根、6根或8根，这种组合形式可有效降低调节阀的高度。也有采用双重弹簧结构，把大弹簧套在小弹簧的外面；推杆的导向表面经过精加工，以减少回差和增加密封性。反作用式执行机构的结构大致相同，区别在于信号压力是通入膜片下方的薄膜气室，因此压缩弹簧在膜气的上方，推杆采用O形密封圈密封。

当信号压力通入由上膜盖和膜片组成的气室时，在膜片上产生一个向下的推力，使推杆向下移动压缩弹簧，当弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡时，推杆稳定在一个对应的位置，推杆的位移即为执行机构的输出，也称行程。静态特性在平衡状态时，气动薄膜式执行机构的力平衡方程式可表示如下：式中：P1CsAeL

=

L—推杆位移；

Ae—

膜片有效面积；P1—

输入压力；Cs—

弹簧刚度。输入输出特性见右图。存在非线性偏差和正反行程偏差。由于在动作过程中膜片有效面积Ae和弹簧刚度Cs会发生变化，同时阀杆与填料之间存在磨擦，因此会使执行机构产生非线性偏差和正反行程变差，即回差。通常，非线性偏差小于±5%，回差3%~5%。减小非线性偏差和回差的一个方法是配用阀门定位器，可使两项误差均小于±1%~2%。动态特性在动态情况下，输入信号管线存在阻力，管线和薄膜气室近似作为气容，故执行机构可看成一个阻容环节，薄膜气室压力P1与控制器输出压力P0关系为：RCS+11

=

=P1P0TS+11式中R、C分别为气阻、气容，T为时间常数。可得控制器输出压力P0与推杆位移L之间的关系为：(TS+1)CsAe

=

=LP0TS+1K式中T为执行机构的放大系数。气动执行机构的动态特性为一阶滞后环节。其时间常数的大小与薄膜气室大小及引压导管长短粗细有关，一般为数秒到数十秒之间。活塞在气缸内随活塞两侧压差而移动。两侧可以分别输入一个固定信号和一个变动信号，或两侧都输入变动信号。它的输出特性有比例式及两位式两种。两位式是根据输入执行活塞两侧的操作压力的大小，活塞从高压侧推向低压侧，使推杆从一个位置移到另一极端位置。比例式是在两位式基础上加有阀门定位器后，使推杆位移与信号压力成比例关系。三、阀门定位器阀门定位器与气动控制阀配套使用，它接受控制器的输出信号，成比例地输出压力至执行机构，推杆移动后的位移量反馈至定位器，构成一闭环系统。定位器控制器P0气源位置反馈P1阀门定位器示意图三、阀门定位器定位器控制器P0气源位置反馈P1阀门定位器示意图将来自控制器的控制信号成比例地转换成气压信号输出至执行机构，使阀杆产生位移，其位移量通过机械机构反馈到阀门定位器，当位移反馈信号与输入的控制信号相平衡时，阀杆停止动作，调节阀的开度与控制信号相对应。采用阀门定位器可提高执行机构的线形度，实现准确定位；阀门定位器可以采用更高的气源压力，从而可增大执行机构的输出力、克服阀杆的摩擦力、消除不平衡力的影响和加快阀杆的移动速度；阀门定位器与执行机构安装在一起，因而可减少控制信号的传输滞后。此外，它还可以接受不同范围的输入信号，因此采用阀门定位器还可实现分程控制。电气阀门定位器具有电

/

气转换器和阀门定位器的双重作用，

它接受电动控制器输出的420电流信号，成比例地输出20100kPa(或40200kPa)气动信号至执行机构。组成转换组件：永久磁钢、线圈、杠杆、喷嘴、挡板及调零装置等。气路组件：气动放大器、气阻、压力表、手

-

自动切换阀。反馈组件：反馈弹簧、反馈拉杆、反馈压板等。接线盒组件：接线盒、端子板及电缆引线等。工作原理见下图应用场合推力大，可用于高差压、大口径、高压、高温、低温及介质中含有固体悬浮物或粘性流体的场合。动作速度快，可用于控制器与执行机构距离较远的场合。可用于需分程控制的场合，两台定位器由一个控制器操纵，每台定位器的工作由分程点决定。可改善控制阀的流量特性，通过改变反馈凸轮的几何形状，使定位器的输出特性发生变化，从而达到修正流量特性的目的。四、调节机构又称控制阀(或调节阀)，是一个局部阻力可变的节流元件。阀芯移动改变了阀芯与阀座间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，使被控介质流量相应改变。（一）控制阀结构由上阀盖、下阀盖、阀体、阀座、阀芯、阀杆、填料和压板等构成。为适应多种使用要求，阀芯和阀体有不同的结构，使用的材料也各不相同。阀的结构型式直通单座阀直通双座阀角形阀三通阀蝶阀套筒阀偏心旋转阀高压阀阀芯型式有直行程阀芯和角行程阀芯两类。直行程阀芯又分为：平板型、柱塞型、窗口型和多级阀芯。各种阀芯的形式见P108页，图3－31。角行程阀芯有偏心旋转型、蝶型和球型。见右。流体对阀芯作用形式：流开阀和流闭阀阀芯的安装形式：正装阀和反装阀（二）控制阀特性控制阀的流量方程：Q=式中Q

－体积流量，m3/hAξ

ρ2(P1–P2)P1、P2

－阀前后压力，100kPa

ρ－流体密度，g/cm3

A－阀接口流通面积，cm2

ξ

－阀阻力系数，与阀门结构、开度等有关=5.09Aξ

ρP在阀口径一定（即A一定）和P、ρ不变时，流量Q仅随阻力系数ξ变化。ξ减小，则Q增大；ξ增大，Q减小。调节阀就是根据输入信号的大小，通过改变阀的开度即行程，来改变ξ，从而达到调节流量的目的。流量系数上式可改写为：)(KV

ρPQ=KV=5.09AξKV称为流量系数，其大小反映了通过阀门的流量，即流通能力的大小。KV与流体性质、阀结构尺寸有关，根据KV值可确定阀门口径。采用国际单位制时，流量系数定义为：在阀全开，阀前后压差为100kPa，流体密度为1g/cm3(5400C的水)时，每小时通过阀门的流量数(m3)。流量系数的计算：将上式中P的单位取为kPa，可得不可压缩流体KV值的计算公式为：

ρ10QKV=P在计算流量系数时，应考虑不同流体的影响因素，例如液体的粘度、气体的压缩因数等。流体的流动状态也影响KV的大小，当阀前后压差达到某一临界值时的阻塞流状态，KV计算要引入压力恢复系数、临界压差比等。流量系数见教材表3-1计算公式,也可参阅控制阀工程设计手册。流体的流动状态也将影响流量系数K的大小。当调节阀前后压差达到某一临界时，通过调节阀的流量将达到极限，这时即使进一步增加压差，流量也不会再增加，这种达到极限流量的流动状态称为阻塞流。当介质为气体时，由于它具有可压缩性，因此会出现阻塞流；当介质为液体时，一旦阀前后压差增大到足以引起液体气化，即产生闪蒸或空化，也会出现阻塞流。阻塞流和非阻塞流的K计算是不同的。对于气体和蒸汽，由于具有可压缩性，通过调节阀后的气体密度将小于阀前的密度，因此对气体和蒸汽的K值计算，要用压缩系数加以修正。对于气液两相混合流体，必须考虑两种流体之间的相互影响。当液相为主时，气相成为气泡而夹杂在液相中间，这时具有液相的性质；而当气相为主时，液相成为雾状，这时具有近似于气相的性质，同时相与相之间还存在相对运动和能量、质量、动量的传递。当液体和气体（或蒸汽）均匀混合流过调节阀时，其中液体的密度保持不变，而气体或蒸汽由于膨胀而使密度下降，因此要用膨胀系数加以修正。控制阀的可调比控制阀所能控制的最大与最小流量之比。以R

表示，也称可调范围，它反映了调节阀的调节能力。理想可调比控制阀前后压差不变时的可调比：QmaxR

=Qmin=KVmaxKVmin实际可调比(考虑阀前后压差变化时的可调比)

s串联管道时的实际可调比Rr

=R=RPminPmax

P

P1Q令S

=PminPmaxPmin：调节阀全开时的阀前后压差，Pmax：最小流量时的阀前后压差。随着流量Q的增加，管道的阻力损失也增加。若系统的总压差△P不变，则调节阀上的压差相应减小，这就使调节阀所能通过的最大流量减小，从而调节阀的实际可调比将降低。由上式可见，理想可调比等于调节阀的最大流量系数与最小流量系数之比，它是由结构设计决定的。可调比反映了调节阀的调节能力的大小，因此希望可调比大一些为好，但由于阀芯结构设计和加工的限制，Kvmin不能太小，因此理想可调比一般不会太大，目前我国调节阀的理想可调比主要有30和50两种。并联管道时的可调比并联管道相当于旁路阀打开一定开度令阀全开时的流量与总管最大流量之比：x

Q1maxQmax则：Rr

=RR–

(R-1)x≈11–xQ1Q

P并联管道可调比特性串联管道可调比特性S

x

RrRr30

30

1.0

1.0

0

0

控制阀的流量特性指介质流过控制阀相对流量(与相对位移(Q1maxQmax)

之间的关系(l为某一开度阀芯位移，L为全开度阀芯位移，即：lL)

Q1maxQmax=f(lL)

理想流量特性(阀前后压差不随阀的开度而变)直线特性：

Q/Qmax=K(

l/L

)+C

K—常数，即调节阀的放大系数

，C－积分常数

直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对位移成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。具有直线特性的调节阀放大系数是一个常数，即调节阀单位位移的变化所引起的流量变化是相等的。但它的流量相对变化值（单位位移的变化所引起的流量变化与起始流量之比）是随调节阀的开度而改变的，在开度小时，流量相对变化值大；而在开度大时，流量相对变化值小。因此，直线特性的调节阀在小开度时，灵敏度高，调节作用强，易产生振荡，在大开度时，灵敏度低，调节作用弱，调节缓慢。理想流量特性(阀前后压差不随阀的开度而变)对数特性：Q/Qmax=R

(l/L-1)

相对位移与相对流量成对数关系，在直角坐标上是一条对数曲线。由于流量相对变化值是相等的，又称等百分比特性。曲线的斜率是随着流量增大而增大，即它的放大系数是随流量增大而增大，但流量变化的百分比是相等的。因此，具有等百分比特性的调节阀，在小开度时，放大系数小，调节平稳缓和；在大开度时，放大系数大，调节灵敏有效。理想流量特性(阀前后压差不随阀的开度而变)抛物线特性：Q/Qmax=

1/R[1+(–1)l/L

]2

指单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系，在直角坐标上为一条抛物线，它介于直线与对数特性曲线之间。为了弥补直线特性在小开度时调节性能差的缺点，在抛物线特性基础上派生出一种修正抛物线特性，它在相对位移30%及相对流量20%这段区间内为抛物线关系，而在此以上的范围是线性关系。理想流量特性(阀前后压差不随阀的开度而变)快开特性：阀在开度较小时就有较大的流量，随着开度的增大，流量很快达到最大；此后再增加开度，流量变化很小。指单位相对位移的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的倒数成正比关系。各种流量特性及其阀芯形状如图所示。1快开；2

直线；3

抛物线；3‘

修正抛物线；4

等百分比。在实际使用中，调节阀所在的管路系统的阻力变化或旁路阀的开启程度不同将造成阀前后压差变化，从而使调节阀的流量特性发生变化。调节阀前后压差变化时的流量特性称为工作流量特性。工作流量特性(阀前后压差随阀的开度而变)串联管道时的工作流量特性Qmax表示管道阻力等于零时的阀全开流量。并联管道时的工作流量特性串并联管道都会使理想流量特性发生畸变,串联管道尤为严重,放大系数随开度增大而减小,并联管道总比原来小。

串并联管道都会使控制阀可调比降低，并联管道尤严重。

串联管道使总流量减少，并联管道则增加。结论（二）空化作用及其避免闪蒸与空