一個管路系統(tǒng)的液體流量取決于這個系統(tǒng)的總阻力。由此可知，除非管路系統(tǒng)不變，否則在相同開度下，調(diào)節(jié)閥也不可能總是保持相同的流量值。作為自動化元件，調(diào)節(jié)閥的這一特性是不方便的。這將要求每一系統(tǒng)考慮一個專門的調(diào)節(jié)閥。這個缺陷就導(dǎo)致出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥固有特性的概念，即不管安裝調(diào)節(jié)閥的管路系統(tǒng)情況，而在標(biāo)準(zhǔn)條件下來確定調(diào)節(jié)閥的固有特性。
如果在式中，令
則式可寫成：
式中 KQ——調(diào)節(jié)閥的參數(shù)。
從式(2)中可獲得KQ的表達式：
引入KQ的目的是確定調(diào)節(jié)閥的特性。如果假設(shè)△Pr和ρ都等于1，則從式(3)就可以得出KQ=qv。在這種情況下，調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)用符號Kv表示，即KQ≡K。
如上所述，Kv被定義為在介質(zhì)的密度ρ=1kg/L，介質(zhì)通過調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的壓力損失△Pr=105 Pa的流量，單位是m3/h。因為水在5～30℃之間的密度為1kg/L，且用以進行試驗的水易于獲得，定義就限定在這一介質(zhì)。這是所談的標(biāo)準(zhǔn)條件。由此可見，Kv值與要安裝的調(diào)節(jié)閥的管路系統(tǒng)無關(guān)，而僅與閥門的結(jié)構(gòu)(ζ和開度H(即流通面積Ar)有關(guān)。由此可寫成函數(shù)：
式(4)表達了調(diào)節(jié)閥的固有特性。
流量系數(shù)Kv很容易通過實驗精確確定，即在標(biāo)準(zhǔn)條件下，測量通過調(diào)節(jié)閥的水量來確定。
調(diào)節(jié)閥的生產(chǎn)廠和用戶，按計算的流量系數(shù)Kv來選定調(diào)節(jié)閥。
1．理論固有特性
不同形式的固有特性是通過不同的節(jié)流結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。對于自動調(diào)節(jié)技術(shù)來說，對數(shù)(等百分比)和線性特性的調(diào)節(jié)閥，是能夠滿足需要的。
調(diào)節(jié)閥的固有特性見圖1。對于線性特性，其表達式為
其中h=H/H100Kv=Kv/Kvs
對于對數(shù)特性，其表達式為
其中n=ln(Kvs/Kvo)
從圖2中可以看出，在整個工作范圍內(nèi)，線性特性曲線的斜率是常數(shù)。對數(shù)特性曲線的斜率是變化的，在開始時斜率小，接近全開時斜率大。
為了說明式(5)和式(6)，要定義一些與Kv值有關(guān)的特殊值，即
Kvs——在全開度(H100)時的公稱Kv值；
Kv100——在全開度(H100)時，測定的Kv值，即按定義實測的Kvmax；
Kvo——理論特性曲線與Kv/Kvs軸的交點，它代表最小可調(diào)理論流量系數(shù)；
Kvs/Kvo——理論可調(diào)比，它代表可調(diào)范圍。
三通調(diào)節(jié)閥的固有特性(圖2)必須這樣：總流量與流路無關(guān)，這在于恰當(dāng)?shù)剡x擇尺寸和固有特性。
如果有一個閥芯的固有特性是對數(shù)的，那么其他的閥芯的固有特性必須是補償對數(shù)的，這樣才能互相配合，如圖3。只有這樣，各種開度下兩個Kv值相加才是個常數(shù)。
值得注意的是，三通閥的Kvs值和直通閥的Kvs值相當(dāng)。
蝶形調(diào)節(jié)閥的固有特性，不是由于閥芯和閥座的特殊性，而是由于結(jié)構(gòu)確定的。因此需要用實驗的方法來確定其固有特性。實驗發(fā)現(xiàn)蝶形調(diào)節(jié)閥的固有特性近似于一個拋物線，見圖4。
一般用下列公式表示蝶形調(diào)節(jié)閥固有特性。
當(dāng)φ100=75°時：
當(dāng)φ100=60°時：
式中φ是蝶閥旋轉(zhuǎn)角度。
其他類型的調(diào)節(jié)閥和蝶形調(diào)節(jié)閥一樣，它們的固有特性是由結(jié)構(gòu)確定的，而不取決于結(jié)構(gòu)元件的特殊性。這類調(diào)節(jié)閥運用閥門定位器來實現(xiàn)線性化或模式化。
這些閥門主要用于兩位式調(diào)節(jié)。這時重要的不是特性曲線形式，而是穩(wěn)定性。各種閥門的固有特性曲線見圖5。
2．實際固有特性曲線
實際固有特性曲線只能通過實驗確定，它在閥門接近全關(guān)閉時，與理論特性曲線相差更大。調(diào)節(jié)閥的特性曲線允許偏差是規(guī)定的，并且規(guī)定了接近實際固有特性曲線的公差范圍。比如由H的每間隔10%的點，其各點連線的變化與H/H100=0.1～1的理論特性曲線的偏差，不超過±30%，見圖6。
同樣，可調(diào)比Kvl00/Kvr不能小于理論可調(diào)比最大值的10%。在開度是H100時得到的真實Kv值，不能偏離Kvs值的±10%。
關(guān)于固有特性的公差，要作以下規(guī)定：
1)理論固有特性曲線的變化定義如下：
但在每個試驗段上，對于實際固有特性曲線的變化定義為：
在縱座標(biāo)采用對數(shù)，橫座標(biāo)是百分刻度的系統(tǒng)中、對數(shù)特性曲線nlog為一直線。在上述條件下，特性曲線的變化經(jīng)過數(shù)學(xué)變換。對于線性變成下式：
對于對數(shù)特性變成下式：
由這些關(guān)系式可知，曲線的變化是由于偏離了Kv的理論值。試驗證明：特性曲線的偏離，是由于閥座和閥芯的制造公差，以及閥芯表面形狀引起的。在法定的條件下，對不同測定點，在表1中給出了比率H100/△H的標(biāo)準(zhǔn)值。對于可調(diào)比Kvs/Kvo或Kvo/Kvs，最常用的比值列于表2中。
| h(%) | h5 | h10 | h20 | h30 | h40 | h50 | h60 | h70 | h80 | h90 | h100 |
| H100/△H | 20 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Kvs/Kvo | 50/1 | 40/1 | 30/1 | 25/1 | 20/1 |
| (Kvo/Kvs)*100 | 2 | 2.5 | 3.33 | 4 | 5 |
典型系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥，理論可調(diào)比為Kvs/Kvo=30/1。輕系列調(diào)節(jié)閥的可調(diào)比為Kvs/Kvo=50/1。
2)在調(diào)節(jié)閥的工作范圍內(nèi)，建議采用較大的可調(diào)比。但這在制造上受到一系列的限制。因此在正常情況下，制造廠只能給出可調(diào)比的下限偏差。作為一個系列，要考慮結(jié)構(gòu)、工藝、經(jīng)濟效益等。在特殊需要時，不論對哪種結(jié)構(gòu)系列，都可以制造具有上限可調(diào)比的調(diào)節(jié)閥。
3)對于一定公稱尺寸的調(diào)節(jié)閥，Kv100值越大，閥引起的能量損失越小。實際上，這個數(shù)值不僅各個系列不同，而且在同系列內(nèi)，同一公稱尺寸的各個閥門也不一樣。引入下限偏差的目的，是不降低調(diào)節(jié)閥的水力性能。引入上限偏差的目的，是不影響工作特性。
考慮這些公差和精度，就確定了實際固有特性的最大變化。它可用來確定工作特性的范圍。圖7示出在試驗臺上測定的某個調(diào)節(jié)閥的實際特性曲線。
3．試驗確定流量系數(shù)Kv值
實際特性曲線是根據(jù)不同開度下的Kv值實驗數(shù)據(jù)繪制的。下面討論流量系數(shù)Kv值的工業(yè)測定方法?？紤]到流量系數(shù)Kv的定義及實際情況，為了簡化，只對湍流狀態(tài)下進行測定。
在測定中，當(dāng)閥門的公稱尺寸DNl5～200mm時，對于不同閥門開度規(guī)定了如下標(biāo)準(zhǔn)條件：試驗介質(zhì)為水，溫度t=5～30℃，密度ρ=lkg/L，運動粘度ν=10-6m2/s；閥門的壓力損失△Pr=0.035～0.1MPa。
按圖8的安裝簡圖安裝調(diào)節(jié)閥。在計算中要求考慮L1和L2段的壓力損失，即
為保持水的溫度，以使水的密度和粘度不變，以消除調(diào)節(jié)閥的振動和噪聲。試驗臺安裝在專用房間內(nèi)。差壓計的安裝要求由壓差測量值△pr測量直接給出△pr。
流量的測量，在大直徑的管路中，一般用孔板測量；在小直徑的管路中，或開度小時，用體積法或重量法測量。
對于每個開度值測量出△pr和qν值后，再確定流量系數(shù)Kv值。
4．可調(diào)比增大的可能性
如前所述?？烧{(diào)比越大越好，這能使系統(tǒng)有一個大的口了訶范圍。應(yīng)采用較小口徑的調(diào)節(jié)閥，以及預(yù)留發(fā)展余地，以便將來調(diào)整裝置的生產(chǎn)能力時，不更換調(diào)節(jié)閥。
定義可調(diào)比的關(guān)系式指出，當(dāng)系數(shù)Kvs和Kv100增大時，可調(diào)比增加：而當(dāng)系數(shù)Kvo和Kvr下降時，可調(diào)比也增加。
從這方面研究得出結(jié)論：若使Kvs值大，能使理論可調(diào)比急劇增大；減小Kvo值，也可使可調(diào)比增大：并且可調(diào)比與調(diào)節(jié)閥的型式及內(nèi)部節(jié)流元件緊密聯(lián)系。
增大可調(diào)比的實際方法如下：
1)在當(dāng)前生產(chǎn)的調(diào)節(jié)閥系列中，開發(fā)可調(diào)比接近理論真實值的類型。
2)通過改變調(diào)節(jié)閥的類型，或者改變調(diào)節(jié)閥內(nèi)部閥芯的結(jié)構(gòu)，使理論可調(diào)比增大。
上面指出的第一種方法，主要是使流量系數(shù)Kv100值增大。
研究結(jié)果表明，絕不允許噴嘴收縮口的通道有(毛刺、凹陷、偏心等)缺陷。特別對鑄件，要防止收縮口及圓柱區(qū)的材料出現(xiàn)缺陷。
另一種使實際可調(diào)比接近理論可調(diào)比的方法，取決于閥芯結(jié)構(gòu)。它使系數(shù)Kvr和Kvo十分接近。從這個意義上講，要求閥座和閥芯的制造符合設(shè)計圖樣，其圓度和偏心的誤差應(yīng)盡量小。典型的閥芯-閥座的幾何要素如圖9所示，圖中A、B、C、D1、D2尺寸應(yīng)準(zhǔn)確。
當(dāng)然，為了使實際可調(diào)比與理論可調(diào)比接近，要求嚴格執(zhí)行其他規(guī)定，如：閥桿與閥芯連接處無間隙；閥芯和閥芯的導(dǎo)向機構(gòu)在運動中是同軸的；在閥體和閥蓋之間使用薄墊片，以避免由于安裝中螺釘擰得不均勻而帶來的缺陷等。
第二種使可調(diào)比增大的方法是設(shè)計高可調(diào)比的閥門。這可通過改變典型閥芯的線型和采用新型的閥門來實現(xiàn)。
