自控設計中調節閥（fá）流量特性及液位計廠（chǎng）家選擇

自控（kòng）設計中（zhōng）調節閥流量特性及液位計廠家的選擇

1 引言（yán）

調節閥作為過程控製（zhì）的終端元件，已廣泛（fàn）應用於（yú）生產過程中，其（qí）技術和使用（yòng）條件也比較成熟（shú），但由於生產中不確定因素多，對象的特性又多種多樣，使得調（diào）節閥的選（xuǎn）用比較複雜，並且（qiě）調節閥的性能指標如何又（yòu）直接影響（xiǎng）到過程控製的質量好壞，尤其是流量特性的確定。在此，就調節閥（fá）理想流量特性的選擇問題進行探討。

2 調節（jiē）閥（fá）的流量特性

調節閥出廠時所標明（míng）的都是理想流量（liàng）特性，是（shì）按閥兩（liǎng）端壓降（jiàng）固（gù）定不變的理想狀（zhuàng）況來設計的，主要（yào）有圖1所示的直線型、對數型、拋物線型和快開型四種（zhǒng）形（xíng）式。圖中的I/L（%）表（biǎo）示相對開度對Q/Qmax（%）表示相對流量。

但實際（jì）應用過程中，由於多種因素的影響，如管道內壁壓降、管件局部阻力壓降等的存在和變（biàn）化，使得調節閥在不同開度下的壓降發生變化，理想（xiǎng）的流量特性會畸變為工作流量特性。即使相同的調節閥，當應用於不（bú）同的管路係統中時，其（qí）工作（zuò）特性一般也是不一樣的。通常用壓（yā）降比s來反映流量特性的畸變程度。

式中：

Δpv全開表示調節閥全開時閥上的壓力降；

Δpv總（zǒng）  表示包括（kuò）調節閥在內的全部管路係（xì）統的總（zǒng）壓降（jiàng）。

 生產過程中，由於調（diào）節閥通常串聯在管（guǎn）路係統（tǒng）中，閥門（mén）開度的變化自然（rán）會引（yǐn）起流（liú）量的變化。根據流體力學原理，管道中流體壓力的損失與流速的平方成正（zhèng）比，因此，調節閥的開度一旦改（gǎi）變，流量就（jiù）會變化，管路係統各處的壓力（lì）降也都相應地變化，其變化情況如圖2所示。

由調節閥上壓差的變化量△Pvi、壓差（chà）△Pv、開度l/L及壓（yā）降比s的關係公式式中，Qmax表示管道壓力降（jiàng）等於（yú）零時調節閥的全開流量；

Q表示調節閥在l/L開度（dù）的流（liú）量。

從上式可以看出，調節閥的工作流量特性是受壓降比s直接影響的（de）。在s=1時，管道阻力降為零，係統（tǒng）的總壓降全部降落在調節閥上，實際的工（gōng）作流量特性與理想流量特性一致。但隨（suí）著管道阻力（lì）降的增加，s值變小，不僅調節閥全開時的流量減少，曲線下移，而且流量特性也發（fā）生了很（hěn）大畸變，成為一（yī）係列（liè）向上拱的曲線，理（lǐ）想的直線（xiàn）特性畸變為快開工作特性，理想的對（duì）數特性畸變為直線工作特（tè）性，如圖3所示。

3 調節用理想（xiǎng）流量特性的選擇方法

根據一般對象的特性，調節閥流量（liàng）特性的選擇問題，實際上就是如何選擇直線型和（hé）對數型（xíng）流量特（tè）性的問題。應先根據工藝過（guò）程情況確定工（gōng）作特性，然後根據工作特（tè）性和管路係統的配（pèi）置（zhì）等情（qíng）況選擇合適的（de）調節閥理想流量特性。

3.1 確定調節閥的工作流量（liàng）特性

關於工作（zuò）特性的確定，應滿足在整個調（diào）節過程中，對象特性的（de）變化能通過調節閥的（de）特性（xìng）變化（huà）得到補償，使調節係統中廣義對象的特（tè）性盡（jìn）可能穩定，保證調節質量。

如（rú）果（guǒ）忽略對象動態特性的變化，則調節閥（fá）的工作特（tè）性確定應能使廣義對象總（zǒng）的放大係數為恒定值，即適（shì）當選擇閥的（de）特性，以閥的放大係數的變化來補償對象放大如果對象（xiàng）的動（dòng）態特（tè）性不能忽略，則不僅要考慮放（fàng）大係數的補償，還需要考慮動態特性（xìng）的補償，也就是說，還要考慮用閥的放大係數的變（biàn）化來補償係統動態特性的變化，以維持係統應有的穩定性。如（rú）對象的滯後（hòu）、時間常數隨著負荷（hé）的增大而減小時，係統（tǒng）的（de）穩定性就會降（jiàng）低，此時調節閥的放大係數應隨之變小才能使係統的穩定性得到恢複。

實際（jì）應（yīng）用過程中，主要是根據對象的靜態特性確定調節閥的工作特性。圖4示（shì）意（yì）的是不同負荷下的對象特性曲線。

（1）當對象的工作點比較穩（wěn）定、調節閥（fá）兩端的壓差也比較穩定時，閥門的開度（dù）基本上保持在一個固定的位置上，閥門的放大係數Kv變化不大，對象的放大係數Kv也（yě）變化不大，此種情況下，不（bú）論是線性特性還是對數特性都可以。

（2）控製閥兩（liǎng）端的壓差是主要的幹擾時，要確保工作點的穩定，則必須通過改變閥門開度來維持（chí）調節介質的流量穩定，並且Kv還不應發生變化。

對（duì）於線性閥，它（tā）的流（liú）量特（tè）性方程是：

k為（wéi）常數。但由於閥門兩端的壓（yā）差（chà）是（shì）主要幹擾，導（dǎo）致Qmax發生變（biàn）化。因此，Kv也發生了變化。

對於對數閥（fá），流量（liàng）特性方程是：k′為常（cháng）數（shù）。由（yóu）於調節介質的流量Q要（yào）求不變，雖（suī）然閥門的開度發生（shēng）了變化，但Kv並沒有變化。因此，當（dāng）閥兩端的（de）壓差是主（zhǔ）要幹擾時，應該選用工作特性為對數型的閥門。

（3）當用於（yú）隨（suí）動係統（tǒng）時，即給定值是主要作用時，應比較同一負荷但不同測（cè）量值z下的對（duì）象放大係數K0值，如圖（tú）4中的1、2、3點。如果K0值比較恒定（dìng），則選線性工作特性；如果K0值是隨調節介（jiè）質流量的增（zēng）加而下降（jiàng）的，則選對數工作特性。否則選快（kuài）開特（tè）性。