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在化工過程控制系統中，帶控制閥的控制回路隨處可見。在確定控制閥壓差的過程中，必須考慮系統對控制閥操作性能的影響，否則，即使確定的控制閥壓差極其精確，最終確定的控制閥也是無法滿足過程控制要求的。
從自動控制的角度來講，控制閥應該具有較大的壓差。這樣選出來的控制閥，其實際工作性能比較接近試驗工作性能（即理想工作性能），即控制閥的調節品質較好，過程容易控制。但是，容易造成確定的控制閥壓差偏大，最終選用的控制閥口徑偏小。一旦管系壓降比計算值大或相當，控制閥就無法起到正常的調節作用。實際操作中，出現控制閥已處于全開位置，所通過的流量達不到所期望的數值；或者通過控制閥的流量為正常流量值時，控制閥已處于90%開度附近，已處于通�？刂崎y開度上限，若負荷稍有提高，控制閥將很難起到調節作用。這就是控制閥壓差取值過大的結果。
從工藝系統的角度來講，控制閥應該具有較小的壓差。這樣選出來的控制閥，可以避免出現上述問題，或者控制閥處于泵或壓縮機出口時能耗較低。但是，這樣做的結果往往是選用的控制閥口徑偏大，由于控制閥壓差在管系總壓降中所占比例過小，控制閥的工作特性發生了嚴重畸變，控制閥的調節品質不好，過程難于控制。實際操作中，出現通過控制閥的流量為正常流量值時，控制閥已處于10%開度附近，并處于通�？刂崎y的開度下限，若負荷稍有變化，控制閥將難于起到調節作用，這種情況在低負荷開車時尤為明顯。這就是控制閥壓差取值過小的結果。同時，控制閥口徑偏大，既是控制閥能力的浪費，使控制閥費用增高；而且控制閥長期處于小開度運行，流體對閥芯和閥座的沖蝕作用嚴重，縮短控制閥的使用壽命。
正確確定控制閥的壓差就是要解決好上述兩方面的矛盾，使根據工藝條件所選出的控制閥既能夠滿足過程控制要求，達到調節品質好、節能降耗又經濟合理。
關于控制閥壓差的確定，常見的有兩種觀點。其一認為根據系統前后總壓差估算就可以了；其二認為根據管系走向計算出控制閥前后壓力即可計算出控制閥的壓差。這兩種方法對于估算國內初步設計階段的控制閥是可以的，但用于詳細設計或施工圖設計階段的控制閥選型是不妥的，常常造成所選的控制閥口徑偏大或偏小的問題。正確的做法是對控制閥所在管系進行水力學計算后，結合系統前后總壓差，在不使控制閥工作特性發生畸變的壓差范圍內合理地確定控制閥壓差。
一般控制條件在流程確定之后即要提出，而管道專業的配管圖往往滯后，而且配管時還需要控制閥的有關尺寸，怎樣在提控制閥控制條件時先進行管系的水力學計算呢？怎樣進行管系的水力學計算，再結合系統前后總壓差，最終在合理范圍內確定控制閥壓差，這就是本文要解決的問題。
1 控制閥的有關概念
為了對控制閥壓差確定過程有一個清楚的認識，需要了解與控制閥有關的幾個基本概念。
1.1 控制閥的工作原理
如圖1所示，流體流經控制閥前后1-1和2-2截面間的流量有如下關系。
式中 qv—— 體積流量； 由于A為定值，當P1—P2不變時，流量隨ε值變化，而ε值是隨控制閥的開度發生變化的。因此控制閥是通過改變開度，使ε值發生變化，來達到調節流量的目的。 令 其中C值即儀表專業選閥時用到的一個重要參數，稱為控制閥的流通能力。 1.2 控制閥的流量特性 流體通過控制閥時，其相對流量和控制閥相對開度之間的關系，稱為控制閥的流量特性。其數學表達通式為： 1）直線流量特性。當控制閥單位相對開度變化引起的相對流量變化是一個常數時，稱控制閥具有直線流量特性。其數學表達式為 R稱為可調比，即控制閥可以調節的最大流量qvmax和可以調節的最小流量qvmin的比值。qvmin不是控制閥關閉的泄漏量，它是可調流量的下限值，當流量低于此值時，控制閥無法保證調節精度。一般qvmin=（2%～4%）qvmax，而泄漏量僅為（0.1%～0.01%）qvmax。 2）等百分比流量特性。當控制閥單位相對開度變化引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比時，稱控制閥具有等百分比流量特性。 3）快開流量特性。當控制閥單位相對開度變化引起的相對流量變化與此點的相對流量成反比時，稱控制閥具有快開流量特性。 4）拋物線流量特性。當控制閥單位相對開度變化引起的相對流量變化與此點相對流量的平方根成正比時，稱控制閥具有拋物線流量特性。 5）幾種流量特性的比較。一般控制閥，理想可調比R=30時，不同流量特性的控制閥其相對流量隨相對開度間的變化情況如圖2中的曲線所示。 對于等百分比流量特性，相同的開度變化，小開度時流量變化Δqv��；大開度時流量變化Δqv大。因此，等百分比流量特性控制閥適合于負荷變化大的場合。 對于快開流量特性，隨開度變大，流量很快達到最大，開度再增加時，流量變化幅度很小以至于不變。因此，快開流量特性控制閥不適合于調節流量，但適合于在雙位控制或程控場合中使用。 拋物線流量特性．其特性曲線介于直線流量特性和等百分比流量特性之間，而且接近于等百分比流量特性。因此常用等百分比流量特性控制閥來代替拋物線流量特性控制閥。 因此，經常用到的是直線流量特性控制閥和等百分比流量特性控制閥。 1.3 控制閥的實際流量特性 由于控制閥都是安裝在管路上，在系統總壓降一定的情況下，當流量發生變化時，管路壓降在變化，控制閥壓差也在發生變化。因此控制閥壓差變化時，得到的流量特性為實際流量特性。 a）串聯管路控制閥的實際流量特性 對于如圖3所示的控制閥與管路串聯的系統，若令S為控制閥全開時，控制閥的壓差與系統總壓差的比值，稱為控制閥的阻比，有的資料上稱之為控制閥的閥權度。則控制閥的實際流量特性表達式變為 即控制閥的實際流量待性，不但和控制閥的相對開度有關，而且與S有關。對于安裝在實際管路中R=30的控制閥，當控制閥阻比發生變化時，其實際性能曲線的變化趨勢如圖4所示。 從圖4可見： 1）當S=1時，即管道阻力為零，系統的總壓降全部落在控制閥上，此時實際流量特性和理想流量特性是一致的。 因此，隨著S的減小，實際流量曲線偏離理想流量曲線，可調比在縮小，可調節范圍在變窄。反之則說明，為了保證控制閥具有較好的調節性能，控制閥要求有一定的壓差。在實際應用中，為保證控制閥具有較好的調節性能，避免控制閥實際特性發生畸變，一般希望S≥0.3。 根據圖4和試驗測試，S對控制閥特性的影響結果如表1所列。 因此，綜合兼顧控制和工藝兩方面要求，一般S=0.3～0.5。特殊情況下： 1）高壓減至低壓時，S很容易在0.5以上。雖然S越大越好，但有時壓差很大，容易造成控制閥沖蝕或流體已呈阻塞流，此時可在控制閥前增設減壓孔板，使部分壓差消耗在孔板上�？装迳戏謸膲翰罟に嚭妥钥貙I協商確定。 b）并聯管路控制閥的實際流量特性 對于如圖5所示的控制閥與管路并聯的系統，壓差ΔP為定值。若令S并為通過調節的最大流量和系統最大流量的比值并稱為并連系統控制線的阻比可以得出： 這就是并聯管路控制閥的實際流量特性，對于不同的S并，實際性能曲線的變化趨勢如圖6所示。 從圖6可見： 1）當S并=1時，即旁路關閉，實際流量特性和理想流量特性是一致的。 這種控制閥和管路并聯的情況在實際工程中并不多見，但對于一些需要保持系統有一個最低流量，負荷變化不大（即調節比較�。┑膱龊�，為防止儀表故障時最低流量得不到保證�？梢圆捎每刂崎y和管路并聯。另外，當所選的控制閥偏小，作為一種補救措施；或者裝置有擴容能力，但控制閥已不能滿足要求時，可將控制閥的旁路稍開，使控制閥達到所期望的調節目的。此時。先關閉控制閥主管路，通過閥后總管上的流量計來標定旁路閥的開度。
（1）
A —— 控制閥接管面積；
p1，p2——節流前后壓力；
ε —— 控制閥阻力系數；
ρ—— 流體密度。
（2）
則
（3）
（4）
（5） 
從圖2中的流量特性曲線可以看出，對于直線流量特性，相同的開度變化，流量的變化Δqv是相同的，那么，在小流量時，Δqv/qv操作點大，操作靈敏不易控制；在大流量時，Δqv/qv操作點小，操作平穩易于控制。因此，直線流量特性控制閥適合于負荷變化小的場合。
（6）
2）隨著S的減小，即管道阻力增加，控制閥最大流量比管道阻力為零時理想最大流量要小，可調比在縮小。
3）隨著S的減小，實際流量特性偏離理想流量特性，S越小偏離程度越大。
4）隨著S的減小，直線流量特性趨向于快開流量特性，等百分比流量特性趨向于直線流量特性。而且隨著S的減小，可調最小流量在升高，可調比在縮小。
2）稍高壓力減至低壓或物料自流的場合，要使S在0.3以上有時有困難。此時可想辦法降低管路阻力，如：放大管徑、改變設備布置以縮短管道長度或增加位差、減少彎頭等措施，一定要確保S≥0.3。
3）低壓經由泵至高壓的場合，為了降低能耗，要求至少S≥0.15。但為獲得較好的控制閥品質，建議S≥0.3。
4）氣體管路由于阻力降很小，S很容易在0.5以上。但在低壓和真空系統中，由于容許壓力降較小，要求S≥0.15。
（7）
2）隨著S并逐漸減小，即旁路逐漸開大。通過旁路的流量逐漸增加，實際流量特性起點在上移，可調比在縮小，但流量特性曲線形狀基本不變。在實際應用中，為保證控制閥有一定的可凋比，一般希望控制閥阻比S并≥0.5，最好S并≥0.8。
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