调节阀广泛应用于石油化工、电力、航空航天、冶金等工业领域,在流体控制系统中占有重要地位。目前调节阀的体积庞大,给其安装、维护带来不便,而且调节阀在调节过程中由于阀两端压降比的变化,使得其实际工作流量特性与设计流量特性不符,导致调节品质变差,且耗能严重。针对这些问题,本文从调节阀的执行机构和能耗方面进行研究,主要完成了以下工作。首先,对集成式电液执行机构进行设计。根据实际工况对执行机构进行力学分析,设计了执行机构泵控液压驱动系统,通过液压油路块将系统油路及其元件集成,全封闭式液压油源,内置齿轮泵,减少了管路布置,提高了执行机构的集成度和可靠性。根据液压系统及功能需求对器件进行选型及计算,设计出一款满足调节阀轻量化需求的高集成度调节阀电液执行机构。其次,推导了执行机构数学模型,并通过MATLAB建模及仿真分析,在频域和时域内判定了系统的稳定性。推导了低能耗调节阀阀芯型线理论表达式,并由此设计低能耗调节阀阀芯,展开了相关数值模拟研究,验证了低能耗调节阀的节能效果。对调节阀原有阀座进行优化分析,从流场的角度发现对阀座进行倒圆角后更适合流体流动,降低流体在调节阀上的动能损耗。研究了调节阀稳态和动态条件下的流量特性,揭示了调节阀流量特性畸变机理。结果表明在不同的阀芯运动速度下,动态条件下的流量特性偏离于稳态条件下的流量特性。从激波的角度对调节阀流量特性畸变机理进行研究分析,发现调节阀在动态调整过程中,调节阀内部产生非线性流动现象,流体的动能和压力能相互转化,导致阀门两端压降发生突变,进而造成流量特性畸变,影响控制精度。最后对调节阀执行机构进行实验研究,对所设计的调节阀电液执行机构进行实物搭建,分析其在某开度下的定位精度。结果表明,执行机构在开度定位过程中满足工况需求。