自控工程設(shè)計中控制閥流量特性的選用問題

自控工程設(shè)計中掌握閥流量特性的選用問題作者：管豐年徐森摘要：分析了掌握閥的抱負流量特性到工作流量特性的畸變緣由及其畸變過程，介紹了流量特性的選擇步驟及方法，并就如何提高掌握閥的適應(yīng)性和掌握閥選用中應(yīng)留意的問題進展了探討。關(guān)鍵字：掌握閥流量特性壓降比掌握系統(tǒng)1問題的提出掌握閥作為過程掌握的終端元件，已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，其技術(shù)和使用條件比較成熟，但由于生產(chǎn)中不確定因并且掌握閥的性能指標如何又直接影響到過程掌握的質(zhì)量好壞，尤其是流量特性確實定。在此，就掌握閥抱負流量特性的選擇問題進展探討。2掌握閥的流量特性掌握閥出廠時所標明的都是抱負流量特性，是按閥兩端1[1]4l/L示相對開度，qV/qVmax但實際應(yīng)用過程中，由于多種因素的影響，如管道內(nèi)壁壓降、管件局部阻力壓降等的存在和變化，使得掌握閥在不同開度下的壓降發(fā)生變化，抱負的流量特性會畸變?yōu)楣ぷ髁髌涔ぷ魈匦砸话阋彩遣灰粯拥?。通常用壓降比S特性的畸變程度。式中ΔpVΔps生產(chǎn)過程中，由于掌握閥通常串聯(lián)在管路系統(tǒng)中，閥門開度的變化自然會引起流量的變化。依據(jù)流體力學(xué)原理，管道中流體壓力的損失與流速的平方成正比。因此，掌握閥的開度一旦轉(zhuǎn)變，流量就會變化，管路系統(tǒng)各處的壓力降也都相2[2]ΔpViΔpV，開度l/L降比S式中qVmax--qV--l/LS響的。在S=1在掌握閥上，實際的工作流量特性與抱負流量特性全都。但S值變小，不僅掌握閥全開時的流量削減，曲線下移，而且流量特性也發(fā)生了很大畸變，抱負的直線特性畸變?yōu)榭扉_工作特性，抱負的對數(shù)特性畸變?yōu)橹?[3]掌握閥抱負流量特性的選擇方法依據(jù)一般對象的特性，掌握閥流量特性的選擇問題，實際上就是如何選擇直線型和對數(shù)型流量特性的問題。應(yīng)首先依據(jù)工藝過程狀況確定工作特性，然后依據(jù)工作特性和管路系統(tǒng)的配置等狀況選擇適宜的掌握閥抱負流量特性。確定掌握閥的工作流量特性關(guān)于工作特性確實定，應(yīng)滿足在整個調(diào)整過程中，對象特性的變化能通過掌握閥的特性變化得到補償，使調(diào)整系統(tǒng)中廣義對象的特性盡可能穩(wěn)定，保證調(diào)整質(zhì)量。假設(shè)無視對象動態(tài)特性的變化，則掌握閥的工作特性確定應(yīng)能使廣義對象總的放大系數(shù)為恒定值，即適中選擇閥的特性，以閥的放大系數(shù)的變化來補償對象放大系數(shù)的變化，從而保持廣義對象的靜特性呈線性。假設(shè)對象的動態(tài)特性不能無視，則不僅要考慮放大系數(shù)的補償，還需要考慮動態(tài)特性的補償，即還要考慮用閥的放大系數(shù)的變化來補償系統(tǒng)動態(tài)特性的變化，以維持系統(tǒng)應(yīng)有的穩(wěn)定性。如對象的滯后、時間常數(shù)隨著負荷的增大而減小時，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會降低，此時掌握閥的放大系數(shù)應(yīng)隨之變小才能使系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到恢復(fù)。實際應(yīng)用過程中，主要是依據(jù)對象的靜態(tài)特性確定掌握4當對象的工作點比較穩(wěn)定、掌握閥兩端的壓差也比較穩(wěn)定時，閥門的開度根本上保持在一個固定的位置上，閥門的KVKo種狀況下，不管是線性特性還是對數(shù)特性都可以?！痴莆臻y兩端的壓差是主要的干擾時，要確保工作點的穩(wěn)定，則必需通過轉(zhuǎn)變閥門開度來維持調(diào)整介質(zhì)的流量穩(wěn)KV對于線性閥，它的流量特性方程：式中k--ΔqVmax變化。因此，KV對于對數(shù)閥，流量特性方程是式中k′--常數(shù)。由于qVKV有變化。因此，當閥兩端的壓差是主要干擾時，應(yīng)中選用工作特性為對數(shù)型的閥門?！钞斢糜陔S動系統(tǒng)時，即給定值是主要作用時，應(yīng)比較Ko41，2，3點。假設(shè)KoKo值是隨調(diào)整介質(zhì)流量的增加而下降的，則選對數(shù)工作特性，否則選快開特性?！钞斢糜诙ㄖ迪到y(tǒng)，且負荷是主要干擾時，應(yīng)比較在同一被調(diào)變量測量值但是不同負荷下的對象放大系數(shù)Ko41，4，5的狀況一樣。由于實際狀況簡單，影響因素多，掌握閥選擇時應(yīng)抓住主要沖突，考慮最主要的外來作用。依據(jù)理論分析，結(jié)合實際11掌握閥的工作流量特性確定表依據(jù)配管狀況和工作特性推斷閥的抱負流量特性當S=0.6~1.0需要什么樣的工作特性就選擇什么樣的抱負流量特性。當S=0.3~0.6工作特性應(yīng)選擇對數(shù)的抱負特性；對數(shù)的工作特性則仍舊選擇對數(shù)的抱負特性。當S<0.3性對于保證調(diào)整性能已不適宜。但可以通過以下方法進展處理?！承拚y芯曲面，使其抱負特性曲線彎曲的更甚，以滿足低S承受串級掌握系統(tǒng)，用1個流量調(diào)整的副回路代替閥的流量特性對于主被控變量的調(diào)整不再產(chǎn)生明顯的影響。實際工作過程中，在對系統(tǒng)的調(diào)整性能要求不是很高的狀況下，也可以直接依據(jù)被控變量與過程狀態(tài)選擇掌握閥的2[1]表2掌握閥抱負特性選用表3.2依據(jù)配管狀況和工作特性推斷閥的抱負流量特性當S=0.6~1.0需要什么樣的工作特性就選擇什么樣的抱負流量特性。當S=0.3~0.6工作特性應(yīng)選擇對數(shù)的抱負特性；對數(shù)的工作特性則仍舊選擇對數(shù)的抱負特性。當S<0.3性對于保證調(diào)整性能已不適宜。但可以通過以下方法進展處理。〕修正閥芯曲面，使其抱負特性曲線彎曲的更甚，以滿足低S承受串級掌握系統(tǒng)，用1個流量調(diào)整的副回路代替閥的流量特性對于主被控變量的調(diào)整不再產(chǎn)生明顯的影響。實際工作過程中，在對系統(tǒng)的調(diào)整性能要求不是很高的狀況下，也可以直接依據(jù)被控變量與過程狀態(tài)選擇掌握閥的2[1]2掌握閥抱負特性選用表特性選擇時應(yīng)留意的問題[2，4]1〕由于可供選擇的掌握閥的抱負流量特性的形式有限，因此，對象特性的變化很難到達完全補償，這時可以考慮通過閥門定位器的反響凸輪進展改善。〕對于操作參數(shù)不能準確確定的設(shè)計工藝裝置，或掌握閥的計算數(shù)據(jù)過于保守時，最好選用對數(shù)抱負特性的掌握閥。由于對數(shù)特性的閥門具有很強的適應(yīng)性。〕當掌握閥常常工作在小開度時，應(yīng)選用對數(shù)特性的閥；當掌握閥的使用壽命是主要考慮的因素時，應(yīng)選用抱負特性為直線的掌握閥?！秤袝r，由于流體輸送機械的力量有限，掌握閥必需s〕由于構(gòu)造上的緣由，閥門兩端的壓降不能超過肯定的極限值，由于高壓差下的減壓閥很簡潔破損。這時往往允許加限流孔板，適當進展分壓，此時S近年來，節(jié)能問題越來越受到重視，減小S值有利于節(jié)約能耗。如對于高壓系統(tǒng)，考慮到節(jié)約動力，允許S=0.15完畢語掌握閥的流量特性與生產(chǎn)中過程的狀態(tài)親熱相關(guān)，合理地選用其抱負特性，對于提高