科普学堂 | 烧脑的阀门EQM特性，你知道多少？

在了解等百分比特性前,先了解一下控制阀的静态特性定义，即在恒定压差下阀门的水量与其行程之间的关系。这两个量均用***大值的百分数表示。

末端装置一般呈现非线性特性(接近快开特性)，在配合线性特性的阀门（水量与阀门的行程呈正比关系）时，当处于低负荷和中等负荷下，稍微打开一点控制阀就会显著地增加热力输出，因而在低负荷时控制回路存在不稳定的风险。

不过，如果控制阀的特性选择能使末端装置的散热量与阀门的行程成正比，这个问题就可以解决。

解决该问题的思路是：末端装置在20%设计流量时的热输出量如果能达到设计值的50%，那么阀门的特性可以描述为，在50%开度时仅允许通过***大流量的20%。这样就做到了阀门50%开度时的热输出量为50%(见图)。

将此推理扩展到整个流量范围，我们就能得到一个阀门，它的特性能对受控末端的非线性特性进行补偿。符合该曲线的阀门，也就是所谓的“等百分比阀门”(EQ%)——当然也可能用其他同义词表示——是指它具有指数或对数的特性，形成了一个熟知的标准。

这种特性的缺点在于关闭后仍有4%的理论流量。由于这样的剩余流量是不可接受的，因此生产厂家都放弃了阀门在接近全关位置时的理论特性，使阀门关闭后就可以密闭。这种修正的等百分比特性就称为EQM特性。

对于EQM特性的阀门而言，当小于理论***小流量时，流量就不可控制。可控制流量的***大值与***小值之比RF就称为该阀门的可调范围。

二、同是EQM特性，效果竟截然不同？

控制阀通过阀体和执行器共同实现功能，市场上99%的执行器电压和行程的特性都是线性的，如果配套快开特性或者线性特性的阀门使用，所叠加的开度和热力输出特性较差，不能满足高精度控制的要求。

一个想法是把执行器特性调整为等百分比特性，这种执行器配合线性特性的阀体理论上也可以实现整体的等百分比特性输出。这种方式的优点在于可以降低阀体的造价和要求，对于执行器来说，通常来讲造价是要更高的，如果仍需要具备这种功能的执行器保持较好的价格，就必须在其他性能上做出牺牲。

以下图为例，两款线性阀门，分别对应分辨率为0.01mm的执行器，以及分辨率为0.1mm的执行器。当分辨率降低到0.1mm时，其模拟的等百分比特性曲线可以看到明显的锯齿和形变。 

执行器分辨率为0.01mm时，阀门特性曲线

执行器分辨率为0.1mm时，阀门特性曲线

这似乎不难理解，以音频采样来说，采样频率越高的声音还原度越好。同样的，以执行器来模拟等百分比特性，执行器的性能越高，其特性曲线越接近一条***的曲线，反正则会出现锯齿。

单是从上图来看，锯齿化后的曲线似乎并不太难被接受。不过，让我们再来深入了解一下控制阀或一体阀的工作状态。

下图是一个典型的盘管流量及对应负荷，不难发现，当负荷小于等于一半(50%)时，对应流量为仅***大流量的20%及以下。事实上，我们在之前的文章中曾经提及，大部分的城市，其一年中的极端温度很少，使空调系统在大约80%的时间中工作在低于一半的负荷，也就是说，控制阀或者一体阀，在大部分时间工作在阀门开度较小的状态下，而对应的EQM执行器也会长时间工作在很小的行程内。

50%的工作负荷=系统20%的流量

再把上面两张图放大，审视其一般流量状态下的曲线形态，大致会如下图显示：0.01mm分辨率的执行器曲线较为平滑，但是接近线性。而0.1mm分辨率的执行器，曲线难以辨认，且这种形变，在设定值越小的时候，越是尤为突出(见曲线Setting=20%)。

分辨率为0.01mm时，曲线尚未平滑，但是接近线性

分辨率为0.1mm时，我们看到了执行器的力不从心

虽然客户可以尽可能选择分辨率更佳的执行器来避免这样的问题产生，但是执行器作为执行机构，其持续保持高性能的稳定性值得关注。此外，选择高性能高稳定性的执行器，本身就必然会提高采购成本，而万一未能挑选到合适的执行器，那么控制阀很可能就处于完全失效的状态。这显然不是令人满意的解决方式。

在今年年初时，IMI TA品牌推出了TA-Modulator压差无关型平衡控制阀，该阀门***大的特点即通过阀门本身结构来实现EQM特性，而执行器只需选择普通的线性特性的即可。这种已经申请专利的技术工艺使阀体本身在小开度的情况下拥有了非常精准的调节特性，配套普通的执行器，凭借自身压差无关型的膜片不见，可实现***稳定的热力调节。