4.1.2.4控制阀增益

（1)控制阀增益   控制阀由执行机构和调节机构组成。通常，可将执行机构分为输人信因此，控制阀增益是三个组部分的环节增益之积。

环节増益是谈环节翰化变化量与输人变化量之比。如图

4-8所示.工作点处增益为1^。在控制系统分析时，都采用增量形式，因此，增益是工作点切线的斜率。而-般的增益工作点与原点连线的斜率，在图4-8中，用yj表示。

下面气动薄膜执行机掏的控制阀为侧说萌确定控制阀增益的方法。

力（矩）转换环节的增益。控制阀力（矩）转换环节用于产生推力或推力矩。该环节输人倍号是腊制器的输出，明臥是心〜20mA标准电流信 号，或20〜lOOkPa标准气情号，也可料是其他信号，例如，在现场总线智能阀口定拉器中 PID功能模块的输出数字信号等。谅环节的输出信号是推力或推力矩。

输人信号与推力或推力矩的关系是线性关系，亲示为：

式中，表示输人信号变化量，例如，气动控制阀的20〜lOOkPa信号，电动控制阀 的4〜20mA信号等；AF是推力变他量；Kd是谈环节增益。推力炬可类似推导。

需指出，当采用标准4〜20mA电流倍号作为控制阀输人信号时，需经电可转换环节或 电气廢鬥法位器的信号转换后，才能输人到气巧执行机构，它们的墻益被考虑在内。

力或力矩转换环节增益与执行机构有效面衙有关，与输人信号范围有关，应用时注意下 列事项。

a•执巧机构有效面识越大，即偕称膜头趟大，表示增益Kvi趟大，在相時输人信号T的 输出推力或推力矩越大。

b•执机构有效面骄相同的条件下，只要在允许的信号范围内，输入信号盤他范間大， 输边推力或淮方矩的变化也大。例如，20〜lOOkPa输人信号下的推力（矩）变化量是40〜 200kPa输人信号下推为（矩）变化量的一半。

随输入憤号的变化，执行机觸膜头有效面积会有微小变化，但仍可将该环节的增益 近似表示为常数。

进表明谈环节除了增益外，还簡时间常数：Tv和时滞Tv等动燕参数描述。时间常数和时 滞的大小与觀行机构的膜头气容和气阻、引压管线嘗径和长瘦等因素巧关。

©位移转换环节的增益。该环节输人信号是推力或推力矩，输出信号位移量，但该环节有扰动信号，馈括不平衡力（矩）和摩臟力（矩）等。旌些扰动信号中，不平衡力随控 嚇阀两端压降的变化而变化，摩擦为隨控制阀的宿动和运行，从静德廳转换为动摩擦，因 此，搔环节的增益随推力（矩）的变化而变化。

根据表4-2,可计算执行机构的输出推力（矩）；根黯表4-8,可计算调节机构所产生的不平衞力（矩）；根据表4-9，可确定典型填料所产生的摩撼力。通常，考慮其她附加力等余量，根据HG/T 20日07-2000规定，应选用输化推力大于不平衡力与阀座压紧为之和的 1.1借，或输出推力矩大于不平衞力矩与阀座压摸力矩之和的1.1倍。这表明约有輸人 信与转換的推力用于克服不平衞力和阀座压紧力，只有10%的输人信号被巧于作为闽也移 动的动力。

根据虎克定律，在弹黃刚度范围内，作用力与位移之间具有线性关系，即：

AL 二 K。么 F (4-22)

式中，AF是作用在阀杆上合力的变化量；AL是阀杆的行程变化量;Kvz是增益。

益哥薛體的邮度有关，与弹簧的范围有关。应用时注意下列事项。

a.弹簧刚度大，即俗称弹黄硬，或静态增益小，则在相間作用力变化时，行程的变化小。

b-弹簧范围大，表示弹簧的刚度大.为获得相同行程，需选用输人信号的范围也大。

C.弹黃刚度大，表示该环节增益小，因此，组成控澗系统时，系统容易稳定。

d.以用多个弹舞组成禪黃组，其刚度是它机刚度的合成，因此，精小型控翻阀中，

为减小起刷阀体积，常采用多组弹黃。

位移转换环节输入输出的近似关系如图4-9所示，显然，该环节增益呈现非线性恃化。从静止到开始移动1郭段，推力（矩）要克 服静摩擦，出现死区，增益接近零；关闭阶段，巾于要克服压紧力 (炬），因此增益也较小。死K是该环节的主要非线性特征。

图中，两个放大的二角形说明化合力增加和减少时，实际行程的变化呈现阶職形变化。如辟制隅在某一丄作点，输人信母有一个 增加量，使合力增加，它先需克服静摩擦，然后才开始移动；弦 之，如果输入信号有一个减少量，使合力减少，它先需要克服静薄d-谈环节的特性可近槪表示为下列传递歯数；