控制阀流量特性的补偿

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1、控制阀流量特性的补偿沈阳电力高等专科学校杨庆柏刊载于《辽宁电机工程科普》2000年第2期控制阀也称调节阀，它也是自动控制系统中一个重要环节。实践表明，控制系统的控制品质不好或控制系统发生故障，经常是由于控制阀有问题造成的。一、补偿的意义控制阀的流量特性，是指介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系。在控制阀前后压差恒定情况下得到的流量特性称为理想流量特性；在控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为工作流量特性。为了使系统具有线性控制特性，有些系统将控制阀的理想流量特性选择成线性，期望其工作流量特性也为线性；也有些系统将控制阀的理想流量特性选择为非线性，期望其特性对系统进行非线性补偿。

2、但是，在实际生产过程中，由于管道阻力损失的变化、控制阀两端压差变化、低s(控制阀全开时压差与系统总压差之比)值使用或介质对阀芯、阀座的长期冲刷和腐蚀，使控制阀的理想流量特性畸变为工作流量特性。而且流量变化越大，畸变得越厉害，使控制系统的控制质量下降，甚至无法正常工作。因此，研究和探索对控制阀特性的补偿方法，对自动控制系统的顺利投入和正常运行有着十分重要的意义。二、补偿的原理一个负反馈控制系统主要由控制器、控制阀、控制对象和测量装置组成，设控制器、控制阀、控制对象和测量装置的增益分别为Kc、Kv、Kp、Km，现设计一个补偿装置，其增益为Kf。根据线性控制理论，控制系统的开环增益在全负荷变化范

3、围内应保持不变。为了这一目的,控制系统采用了多种方案。其中，用Kc补偿Kp(控制器采用变参数),用Kf补偿Kv,就是方案之一。Km通常是不变的，尽管Kp随负荷变化，Kv随控制阀前后压差变化，但是有Kc和Kf给予补偿,其结果使得整个控制系统的开环增益不变。现讨论Kf对Kv的补偿。现将Kf与Kv看成两个环节串联，设μ为控制器输出，L为控制阀开度，q为流过控制阀的流量。在实际系统中。由于q与L已成为非线性关系，这可以通过在现场实测得到。要使q与μ成线性关系，就需要用Kf补偿Kv。使Kf与Kv的乘积为常量，从而使整个控制系统的开环增益不变。这就是控制阀流量特性补偿的基本原理。三、补偿的方法对控制阀

4、流量特性进行补偿，过去采用的方法是重新设计和制造新阀芯,或改变阀门定位器的反馈凸轮形状,或正确选择控制阀的结构特性，不但费时费力,而且可变性和灵活性差。现在普遍采用的方法是采用函数器功能块。在自动控制系统中，函数器功能块的应用十分广泛。由于它可以实现各种非线性函数特性，因此在复杂控制系统中，常常利用它产生定值信号、反馈信号、比较信号和补偿信号等等。在目前的分散控制系统(DCS)中，函数器功能块均采用5～12段的折线逼近方式。用户必须根据所实现的函数功能，选取折线的折点，逐一输入折点坐标，才能近似实现所要逼近的非线性函数。图解法是采用四象限绘图法确定Kf，它在第二象限绘出控制阀流量特性，在第

5、四象限绘出控制阀理想流量特性，然后用四象限作图法，在第一象限得出控制阀流量特性的补偿特性。公式法是主要由折线方程逐点求出Kf。智能法是采用具有较高逼近精度的自动调整函数器，如采用神经网络等。