2.3. РАСХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Расходная характеристика определяется как функциональная зависимость коэффициента расхода от положения затвора регулирующего элемента.
Av = Av (H), Kv = Kv (H)
Относительный коэффициент расхода это отношение между моментальным коэффициентом расхода Аv, Kv и условным коэффициентом расхода Аvs, Kvs, заданным производителем. 
Относительная расходная характеристика это функциональная зависимость относительного коэффициента расхода Ф от относительного положения затвора регулирующего элемента h, который образован отношением между моментальным ходом арматуры H и ее условным ходом H100
Ф=Ф(h)
2.3.2. Линейная расходная характеристика
Идеальной линейной относительной расходной характеристикой регулирующей арматуры является такая характеристика (см. рис. 2.2, L), в которой одинаковые приросты относительного хода h вызывают одинаковые приросты относительного коэффициента расхода Ф.
Ф=Ф0+mh
где Ф0 — это относительный коэффициент расхода при ходе h = 0, m кривизна характеристики.
Обычно производится линейная расходная характеристика
Ф = 0,0183 + 0,9817.h,
Которая полностью удовлетворяет при теоретическом регулирующем отношении до 50 : 1, см. параграф 2.4.
Линейная характеристика является идеальным инструментом при регулировании технологических процессов, когда рабочая точка колеблется в относительно узкой области длины хода, и если существует более или менее прямая зависимость между процессом управляемой величиной и потоком среды.
2.3.3. Равнопроцентная расходная характеристика
Идеальной равнопроцентной относительной расходной характеристикой регулирующей арматуры является такая характеристика (см. рис.2.2, R), в которой одинаковые приросты относительного хода h вызывают одинаковые процентные приросты относительного коэффициента расхода Ф.
где Ф0 — это относительный коэффициент расхода при ходе h = 0, n — кривизна равнопроцентной характеристики, выраженной в координатах h – lnФ.
Математическое выражение: n=ln(1/Ф0)
При достижении теоретического регулирующего отношения 50:1, см. гл. 2.4., необходимо применить минимальную 4-процентную характеристику согласно соотношению
где n=4
Такая характеристика в регулирующих вентилях применяется чаще всего. Ее математическое выражение 
Вид этой кривой изображен на рис. 2.2, где условному ходу, равному 70%, соответствует почти точно 30% расхода. При достижении теоретического регулирующего отношения, например, 100:1, уже требовалось бы применить характеристику с кривизной 5, когда 70% хода соответствуют только 22% расхода. 
Рис. 2.2. Характеристики регулирующих клапанов
Чем выше кривизна, тем больше прогиб кривой в линейных координатах.
Равнопроцентная характеристика теоретически подходит как для регулирования при низком авторитете (см. параграф 2.5) клапана, где в реальной системе больше проявляется как падение давления, поставляемого источником при полной производительности, так и там, где имеется высшее влияние гидравлических потерь трубопровода. Оба фактора приводят к снижению доступного (имеющегося в распоряжении) перепада давления на вентиле с возрастающим расходом. В результате этого происходит деформация характеристики вентиля и потеря кривизны кривой в области больших сдвигов.
Например, в 4-% характеристике при авторитете вентиля 0,1 при 70% -ом открытии получаем такое значение расхода, как при линейной характеристике (когда авторитет равен 1), — примерно 70%. Наоборот, при таком же авторитете вентиля у линейной характеристики при 70% хода получаем уже 95% полного расхода это означает практическую потерю регулирующей способности в данной области хода. Здесь в диапазоне хода 50 — 100% и авторитете вентиля а = 0,1 находимся в области 88 — 100% расхода.
Равнопроцентная характеристика с успехом используется в областях, где требуется регулировать в диаметрально противоположных расходных состояниях, где, кроме того, регулируемая величина опосредствована другим техническим оборудованием (например, эквитермная регуляция), которое деформирует зависимость регулируемой величины в процессе от расхода среды через вентиль. Практическим примером может послужить отопительная система в зимнем режиме и переходном периоде вместе с характеристикой подсоединенного теплообменника.
2.3.4. Параболическая расходная характеристика
Следующая характеристика не часто применяемая параболическая расходная характеристика (см.рис.2.2, Р), форму которой можно считать компромиссом между линейной и равнопроцентной характеристиками.
Математическое выражение 
где
Ф0 — относительный коэффициент расхода при ходе h = 0,
n кривизна параболической характеристики, выраженной в координатах h2 — Ф.
Соотношение для теоретического регулирующего отношения 50 : 1
Ф = 0,0183 + 0,9817.h2
Преимуществом данной характеристики является компромисс между свойствами линейной и равнопроцентной характеристик, когда требуется осуществлять регулирование при большем количестве состояний, которые не слишком удалены друг от друга, где регулирование в области максимума при помощи равнопроцентной характеристики было бы слишком крутым, а в области минимума, наоборот , не подходила бы излишняя кривизна линейной кривой.
2.3.5. Расходная характеристика LDMspline®
На практике, главным образом в области отопления и кондиционирования, часто используются так называемые модифицированные характеристики, исходящие в принципе из равнопроцентной характеристики, которые могут больше соответствовать характеру регулируемого оборудования, особенно теплообменникам типа вода-вода и элементам на горячий воздух. Такие кривые часто называют модифицированными равнопроцентными характеристиками (EQM), см.рис.2.5.
Характеристика LDMspline® (см.рис 2.2, S) это специально разработанная и оптимизированная форма характеристики для применения в области отопления, а именно, для регулирования с использованием теплообменников типа вода-вода.
Полиномическое выражение для теоретического регулирующего отношения 50 : 1
Преимуществом данной характеристики является более точное регулирование указанных тепловых установок по всей длине хода по сравнению с равнопроцентной характеристикой, и более того, в расчете уже предусмотрена ее рабочая деформация при работе с низшим авторитетом (см. параграф 2.5). Остальные свойства и область применения приближаются к равнопроцентной характеристике, только с той разницей, что здесь акцентируется внимание на способности регулирования в области первых 15 до 50% ходов, что статистически соответствует самому распространенному режиму отопительных систем в переходном периоде.
В предыдущих абзацах были указаны формы нескольких, чаще всех использованных характеристик и целесообразность их применения. Но прежде всего, необходимо уяснить себе тот факт, что более важным для исправной работы вентиля является правильное определение коэффициента расхода Kvs (не завышать размеры), чем идеальная форма его характеристики, так как завышенные размеры вентиля не всегда могут быть компенсированы его характеристикой. (см. параграф 2.5).
2.3.6. Отклонения от формы характеристики
В серийно производимой арматуре стандартами определенны допустимые отклонения от формы расходной характеристики (см. параграф 2.2.6). Определена зона допустимых отклонений от заданного производителем значения (h), которое представляет 
. Далее определенны допустимые отклонения от кривизны расходной характеристики. Толерантная зона расположена между половинным — двукратным уклоном прямой, соединяющей две соседних точки на расходной характеристике от склона прямой, соединяющей эти две точки на заданной кривой.
Источник
Технические характеристики регулирующих клапанов
Пропускная способность регулирующего клапана Kvs — значение коэффициента пропускной способности Kvs численно равно расходу воды через клапан в м³/ч с температурой 20°C при котором потери давления на нём составят 1бар. Расчёт пропускной способности регулирующего клапана под конкретные параметры системы вы можете выполнить в разделе сайта Расчёты.
DN регулирующего клапана — номинальный диаметр отверстия в присоединительных патрубках. Значение DN применяется для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры. Фактический диаметр отверстия может незначительно отличаться от номинального в большую или меньшую сторону. Альтернативным обозначением номинального диаметра DN, распространённым в странах постсоветского пространства, был условный диаметр Ду регулирующего клапана. Ряд условных проходов DN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)».
PN регулирующего клапана — номинальное давление — наибольшее избыточное давление рабочей среды с температурой 20°C, при котором обеспечивается длительная и безопасная эксплуатация. Альтернативным обозначением номинального давления PN, распространённым в странах постсоветского пространства, было условное давление Ру клапана. Ряд номинальных давлений PN трубопроводной арматуры регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)».
Динамический диапазон регулирования, это отношение наибольшей пропускной способности регулирующего клапана при полностью открытом затворе (Kvs) к наименьшей пропускной способности (Kv), при которой сохраняется заявленная расходная характеристика. Динамический диапазон регулирования ещё называют регулирующим отношением.
Так, например, динамический диапазон регулирования клапана равный 50:1 при Kvs 100, означает, что клапан может управлять расходом в 2м³/ч, сохраняя зависимости присущие его расходной характеристике.
Большинство регулирующих клапанов обладают динамическими диапазонами регулирования 30:1 и 50:1, но существуют и клапаны с очень хорошими регулирующими свойствами, их диапазон регулирования равен 100:1.
Авторитет регулирующего клапана — характеризует регулирующую способность клапана. Численно значение авторитета равно отношению потерь давления на полностью открытом затворе клапана к потерям давления на регулируемом участке.
Чем ниже авторитет регулирующего клапана, тем сильнее его расходная характеристика отклоняется от идеальной и тем менее плавным будет изменение расхода при движении штока. Так, например, в системе управляемой клапаном с линейной расходной характеристикой и низким авторитетом — закрытие проходного сечения на 50% может уменьшить расход всего лишь на 10%, при высоком же авторитете закрытие на 50% должно снижать расход через клапан на 40-50%.
Рекомендуется терять на регулирующем клапане с линейной характеристикой не менее 50% располагаемого напора на участке, а на клапане с логарифмической характеристикой не менее 10%.
Расходная характеристика регулирующего клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.
Линейная расходная характеристика — одинаковые приросты относительного хода штока вызывают одинаковые приросты относительного расхода. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой применяются в системах, где существует прямая зависимость между управляемой величиной и расходом среды. Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой идеально подходят для поддержания температуры смеси теплоносителя в тепловых пунктах с зависимым подключением к тепловой сети.
Равнопроцентная расходная характеристика (логарифмическая) — зависимость относительного прироста расхода от относительного прироста хода штока — логарифмическая. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой применяются в системах, где управляемая величина нелинейно зависит от расхода через регулирующий клапан. Так, например, регулирующие клапаны с равнопроцентной расходной характеристикой рекомендуется применять в системах отопления для регулирования теплоотдачи отопительных приборов, которая нелинейно зависит от расхода теплоносителя. Регулирующие клапана с логарифмической расходной характеристикой отлично регулируют теплоотдачу скоростных теплообменных аппаратов с низким перепадом температур теплоносителя. Рекомендуется применять клапана с равнопроцентной расходной характеристикой в системах где требуется регулирование по линейной расходной характеристике, а поддерживать высокий авторитет на регулирующем клапане нет возможности. В таком случае сниженный авторитет искажает равнопроцентную характеристику клапана приближая её к линейной. Такая особенность наблюдается при авторитетах регулирующих клапанов не ниже чем 0,3.
Параболическая расходная характеристика — зависимость относительного прироста расхода от относительного хода штока подчиняется квадратичному закону (проходит по параболе). Регулирующие клапаны с параболической расходной характеристикой применяются как компромисс между клапанами с линейной и равнопроцентной характеристиками.
Источник
ПОДБОР РАСХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
МЕТОДИКА РАСЧЁТА РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
Двухходовые регулирующие клапаны в инженерных системах имеют массу применений, самым распространённым из них стало использование в комплекте с контроллером и датчиками температуры, в качестве регулятора теплопотребления систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
Независимо от поставленной задачи, расчёт регулирующего клапана сводится к определению его пропускной способности, при которой на заданном расходе будет дросселирован заданный избыток напора. Кроме соответствия по пропускной способности, подобранный регулирующий клапан должен быть проверен на возможность возникновения кавитации и шумообразование из-за высокой скорости течения воды через него.
Регулирующий клапан необходим, прежде всего, — для регулирования, поэтому подбираться он должен таким образом, чтобы максимально приблизить зависимость регулируемой величины от хода штока к линейной, при этом следует учесть важность таких параметров как расходная характеристика клапана и авторитет регулирующего клапана.
РАСЧЁТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
Зависимость потерь напора от расхода через регулирующий клапан называется пропускной способностью — Kvs.
Kvs — пропускная способность численно равная расходу в м³/ч, через полностью открытый регулирующий клапан, при котором потери напора на нём равны 1бар.
Kv – то же, при частичном открытии затвора клапана.
Зная, что при изменении расхода в «n» раз потери напора на клапане изменяются в «n²» раз не сложно определить требуемый Kv регулирующего клапана подставив в уравнение расчётный расход и избыток напора.
Некоторые производители рекомендуют выбирать регулирующий клапан с ближайшим большим значением Kvs от полученного значения Kv. Такой подход выбора позволяет с большей точностью регулировать расходы ниже заданного при расчёте, но не даёт возможности увеличить расход выше заданного значения, которое довольно часто приходится превышать. Мы не критикуем вышеописанный метод, но рекомендуем подбирать двухходовой регулирующий клапан таким образом, чтобы требуемое значение пропускной способности находилось в диапазоне от 50 до 80% хода штока. Регулирующий клапан, рассчитанный таким образом, сможет с достаточной точностью как уменьшить расход относительно заданного, так и несколько увеличить его.
Выше приведенный алгоритм расчёта выводит список регулирующих клапанов, для которых требуемое значение Kv попадает в диапазон хода штока от 50 до 80%.
В результатах подбора приведен процент открытия затвора регулирующего клапана, при котором дросселируется заданный избыток напора на заданном расходе. Приведенные значения процента открытия учитывают кривизну расходной характеристики регулирующего клапана и её искажение за счёт отклонения авторитета от 1.
ПОДБОР РАСХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРУЮЩЕГО КЛАПАНА
Расходная характеристика регулирующего клапана отображает зависимость изменения относительного расхода через клапан от изменения относительного хода штока регулирующего клапана при постоянном перепаде давления на нём.
Регулирующие клапаны с линейной расходной характеристикой рекомендуется применять для регулирования процессов в которых изменение регулируемой величины линейно зависит от расхода, они могут применяться в качестве исполнительных клапанов регуляторов расхода и для регулирования температуры смеси в с тепловых пунктах систем отопления с зависимым присоединением к тепловой сети.
Регулирующие клапаны с логарифмической (равнопроцентной) расходной характеристикой рекомендуется применять в системах изменение регулируемой величины в которых нелинейно зависит от расхода и в системах с низким авторитетом регулирующего клапана. Регуляторы с равнопроцентной расходной характеристикой отлично подходят для регулирования теплоотдачи теплообменников независимых систем отопления и систем горячего водоснабжения со скоростными теплообменными аппаратами. При авторитете регулирующего клапана 0,1 — 0,3 логарифмическая характеристика искажается на столько, что регулирование происходит практически по линейному закону (линейная характеристика).
Основной задачей подбора регулирующего клапана, является создание линейной зависимости между регулирующим воздействием и изменением регулируемой величины, поэтому при выборе расходной характеристики следует учитывать её искажение за счёт отличия авторитета клапана от единицы.
Источник
