發(fā)布于:2019/7/11 10:22:40 點擊量:210
如何正確選用調節(jié)閥的流量特性?杜伯拉閥門技術君跟大家分享一下:
在過程控制系統(tǒng)的設計階段,正確選用調節(jié)閥的流量特性(以下簡稱選用),是一個必須要解決的技術問題,對提高系統(tǒng)的調節(jié)品質起事半功倍的作用。
從現(xiàn)有文獻看,理論選用方法尚在研究探索之中,設計中大都采用經驗準則解決選用問題。然而各種文獻給出的經驗準則并非全都一致,有些經驗準則對適用范圍交待不清。例如常見的換熱器出口溫度控制系統(tǒng),有相變傳熱與無相變傳熱的選用結論不全相同。若不明白選用理論,機械地套用經驗準則,有可能會導致選用失誤。因此,對選用的理論、及方法進行研究很有必要。
由圖1可知,當調節(jié)器已整定,則Kc為常量,選用的理論依據為
Ko = Kv*Kp*Km≈常量 (1)
式中:Ko、Kv、Km—分別為系統(tǒng)廣義對象、調節(jié)閥、被控對象、檢測變送器的放大系數。
從選用角度分析式(1):
(1)選用的目的是以Kv補償Kp、Km,對Ko作非線性校正。若系統(tǒng)運行中無干擾施入,即Kp、Km的工作點不變,則不需作非線性校正,選用任何一種流量特性調節(jié)閥都能符合式(1)要求。所以,無干擾就不存在選用問題,研究選用的理論與方法,必須聯(lián)系干擾因素來了解其適用性。
(2)選用的過程是根據系統(tǒng)主要干擾作用下的Kp、Km變化規(guī)律,選定符合式(1)要求的,在該干擾作用下的Kv變化規(guī)律。由于Km的變化規(guī)律決定于檢測、變送器整機輸出入信號之間的固有函數關系,與干擾因素無關。因此,解決選用的關鍵,在于對系統(tǒng)主要干擾作用下的Kv、Kp變化規(guī)律的求取與了解。
(3)從現(xiàn)有的各種理論選用方法看,實質上都是采用定性分析的方法,來解決選用問題。所以對選用有實用意義的是了解常用的線性、對數,快開流量特性調節(jié)閥在各種干擾作用下所反映的Kv變化規(guī)律,以用作選用依據;了解常用的各種理論選用方法,求取干擾作用下Kp變化規(guī)律的可行性與適用性,這將對設計人員選擇選用的方法,具有指導意義。
根據以上分析,文獻通常給出的關于選用的論述,存在的問題主要表現(xiàn)為:對調節(jié)閥流量特性、Kv的論述,偏重一種形式,從選用角度看,有值得商榷之處;只給出理想工況(即閥前閥后壓降ΔPv為恒值)下的各閥Kv變化規(guī)律,用于選用,對干擾的適用范圍不清;沒有聯(lián)系干擾因素來論證求取Kv變化規(guī)律的可行性,以及對選用方法的適用性。因此,對選用缺乏實用意義,需加以修正與補充。
本文旨在解決上述問題,下文將探討文獻對閥流量特性、Kv的論述;從討論閥流量特性與Kv的四種表達形式著手,以推導所得的用變量Q/Qmax、Q、C/Cmax或C所表征的各閥四種Kv表達式為依據,根據分析給出的有關變量在干擾作用下的狀態(tài),給出線性、對數、快開流量特性調節(jié)閥在干擾作用下所呈現(xiàn)的Kv變化規(guī)律,以及對選用的適用范圍;論證求取干擾作用下Kp變化規(guī)律的可行性,及對選用方法的適用性。
2、探討文獻對閥流量特性、Kv的論述
2.1 分析有關變量在干擾作用下的狀態(tài)
為方便下文的討論,需先了解有關變量在干擾作用下的狀態(tài)。某一開度或全開時閥的流量方程分別為:
式中:
g—重力加速度,是恒值;
ρ—密度,不可壓縮流體p為恒值;
C—閥的流通能力;
Cmax—已確定通徑調節(jié)閥的最大流通能力,實質上即為根據工藝參數計算所得的系統(tǒng)最大流量下的C值,在閥的標準產品系列中經設計人員合理圓整、選定的閥公稱流通能力Cg,Cg為恒值,即Cmax為恒值。
無論用經驗準則、或是理論方法選用,通常都是在眾多干擾中,確定一個出現(xiàn)最頻,對被控變量y影響最大的干擾,作為系統(tǒng)主要干擾變量來考慮選用,其它次要干擾則均視為常量。
干擾形式眾多,一般可等效視為廣義的負荷(即非Δpv干擾)或Δpv干擾兩種類型。
由此,依據式(2)、(3)可知:
(1)定值系統(tǒng)負荷為主要干擾,Δpv等次要干擾可視為常量;Qmax為常量;Cmax為恒值;Q,C為變量。
(2)定值系統(tǒng)Δpv為主要干擾,負荷等次要干擾可視為常量;Δpv為變量;Cmax為恒值;由式(3)知,Qmax∝Δpv,即Qmax為變量;Q的狀態(tài)可作如下分析,因給定值X為恒值,由工藝操作的物料或能量平衡原理,以及系統(tǒng)的調節(jié)過程可知,Δpv干擾施入之初引起Q的變化,會很快被系統(tǒng)的調節(jié)作用改變閥的開度所克服,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時Q仍為Δpv干擾施入前的流量值不變,所以Q仍可視為常量;C隨閥的開度而變,所以C為變量。
以上結論,下文討論中作為已知條件引用。
2.2、探討文獻通常采用的論述形式
對閥的流量特性,通常都以流體流過閥的相對流量Q/Qmax與閥桿相對行程L/Lmax之間的函數關系定義。
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