调节阀流量特性对系统控制质量的影响

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1、长春工程学院学报(自然科学版)2009年第1O卷第2期9／32坠CN22．1323／NJ．ChangchunInst．Tech．(Nat．Sci．Edi．)，2009，V01．10，N0．227．3O调节阀流量特性对系统控制质量的影响许瓯(吉林省石油化工设计研究院，长春130021)摘要：结合华润赛力事达玉米深加工项目中的流1调节阀的结构特性量调节阎，详细分析了调节阀的流量特性在实际使用中由理想的固有流量特性畸变成工作流量特性的调节阀的流量特性分为固有特性和工作特性2因素，及其对系统控制质量所造成的影响，提出了选种。固有特性又称调节阀的结构特性，是

2、由生产制择合适流量特性改善控制质量的方法。造厂决定的，调节阀一旦制成以后，它的结构特性就关键词：调节阀；固有流量特性；工作流量特性；阀阻不变了。比；相对开度调节阀的结构特性是指阀芯与阀座问节流面积中图分类号：TH137．52文献标识码：A与阀门开度之间的关系，其数学表达式为：文章编号：1009-8984(2009)02-0027-04厂=(f)式中；产—=F∞，相对节流面积，调节阀在某一开度下节流面积，与全开时节流面积0引言Fl0D之比；Z——￡=。。。，相对开度，调节阀在某一开度调节阀是流量控制的最终执行元件，是过程控下行程与全开时行程∞之比。制

3、系统中不可缺少的一个重要环节。一个简单的控调节阀的结构特性取决于阀芯的形状，不同的制系统就是由被控对象、测量变送装置、调节器和调阀芯曲面形成不同的结构特性：直线结构特性、等百节阀等环节组成。调节阀的作用是接受调节器送来分比结构特性、快开结构特性、抛物线结构特性。的控制信号，调节管道中介质的流量，从而实现生产直线结构特性是指调节阀的节流面积与阀的开过程中温度、压力、流量、液位等参数的自动控制。度成直线关系，用相对量来表式为：自动控制系统中一切先进的控制理论、巧妙的控制j，思想、复杂的控制策略都是通过执行器对被控对象=c，c为常数U5进行作用的。执行器

4、由执行机构和调节阀构成，调若已知边界条件为：=O时，F=,to；￡=L0o时，节阀直接与流体接触，它的工作与生产工艺密切相F=F。。。解上式微分方程带人边界条件可得：关，直接影响生产过程的物料平衡与能量平衡。若=[1+(尺一1)I]IR选择不当就会造成阀的使用寿命和系统的控制质量式中：——R=F。。／，为调节阀的可调范围。降低，甚至造成全线停车。等百分比结构特性是指在任意开度下，单位行调节阀是按照工艺流体的特性参数及其工作条程变化所引起的节流面积变化与该节流面积本身成件如温度、阀前后压力、密度、最大流量、正常流量、正比，用相对量来表示为：J，最小流

5、量以及阀的结构形式、公称通径、阀的作用形：c，c为常数式、材质、压力等级及流量特性的。其中阀的流量特U‘解上式微分方程带人边界条件可得：性在管道系统中的畸变对控制系统的控制质量会带f：R‘一’来很大的影响。快开结构特性是指阀门的节流面积随行程变化，很快达到最大(饱和)，此阀适用于迅速开闭。收穰日期：2009—03—24作者简介：许瓯(1972一)，女(汉)，吉林长春，高级工程师其特性方程为：主要研究自动化控{Ii设计。=1一(1一l／R)(1一Z)长春工程学院学报(自然科学版)抛物线结构特性是指阀的节流面积与开度成抛通过调节阀的流量为：物线关系。其

6、特性方程为：Q=c,／AP／p=ClOOfV~P／-p=[1+(R一1)f]／RP为介质密度，当阀全开时，f=l，Q=Q。。。，则其特性接近等百分比特性。Q。00=c．00△尸，当△P=常数时，由以上公式可得：l0oq=l8O这表明，当阀前后压差固定时，调节阀的理想流蛔6o量特性与调节阀的结构特性完全相同。瑗但是，当一台调节阀接在管路中工作时，阀门开蒌4o度一定，随着流量的变化，阀门前后的压差是变化20的，于是理想特性就变成了工作特性在实际应用020406o80l0o中，调节阀安装在工艺管道系统中，由于除调节阀以相对行程，％外的管道、装置、设备等存

7、在阻力，并且该阻力损失图l调节阀的结构特性随通过管道的流量成平方关系变化。因此，当系统1直线；2等百分比；3快开；4抛物线两端压差AP一定时，调节阀上的压差△P就会随着流量的增加而减少，这个压差的变化也会引起通从图1可看出，对于直线结构特性的阀，只要阀过调节阀的流量发生变化，因此这时调节阀的理想芯位移变化量相同，则节流面积变化量也总是相同流量特性就会产生畸变而成为工作特性，如图2的。对于同样大的阀芯位移，小开度时的节流面积所示。相对变化量大，大开度时的节流面积相对变化量小。AP对于等百分比结构特性的阀，小开度时的节流面积一变化平缓，大开度时的节流面

8、积变化加快，可保证在一一一一各种开度下的灵敏度都一样。快开结构特性的阀其灵敏度极差，很少用做调节阀，主要用于双位控制和／，