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調(diào)節(jié)閥流量特性的控制分析

2021-12-30 10:51:37 24

調(diào)節(jié)閥流量特性的控制分析

    調(diào)節(jié)閥是工藝管線中重要的控制元件,對部分工藝參數(shù)的控制起到至關(guān)重要的作用。正確選取調(diào)節(jié)閥的流量特性和產(chǎn)品規(guī)格,對于自控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)合理性有十分重要的作用。    

    隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,的結(jié)構(gòu)型式越來越多,主要有蝶閥和座式以及自控球閥三大類,調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)型式的選擇主要是根據(jù)工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量)、介質(zhì)性質(zhì)(粘度、腐蝕性、毒性、雜質(zhì)狀況)以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求(可調(diào)節(jié)比、噪音、泄漏量)綜合考慮來確定。一般情況下,應(yīng)首選普通單、雙座閥和套筒閥。因?yàn)榇祟愓{(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單,閥芯形狀易于加工,比較經(jīng)濟(jì);或根據(jù)具體的特殊要求選擇相應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的調(diào)節(jié)閥。結(jié)構(gòu)型式確定以后,調(diào)節(jié)閥的具體規(guī)格關(guān)系到閥的流量特性是否與系統(tǒng)特性相匹配,關(guān)系到系統(tǒng)是否穩(wěn)定性高、經(jīng)濟(jì)性好。調(diào)節(jié)閥的流量特性,是指流體流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與調(diào)節(jié)閥的相對開度之間的關(guān)系。易推知,相對流量與相對開度成正相關(guān),即閥門通道越小,相對開度越小,相對流量越小;閥門通道越大,相對開度越大,相對流量越大。閥門通道為零時(shí),這時(shí)流量為零,即閥門關(guān)閉。由流體力學(xué)可知,通過閥門的流量與閥門前后的壓差成正相關(guān)的關(guān)系,即:

壓差往往是由閥門開度所形成的流體通道決定,開度越小,相對開度越小,閥門前后壓差越大;開度越大,相對開度越大,閥門前后的壓差越小。可以說,通過調(diào)節(jié)閥的流量大小不僅與閥的開度有關(guān),而且和閥前后的壓差有關(guān)。工作中的調(diào)節(jié)閥,當(dāng)閥的開度改變時(shí),不僅流量發(fā)生了變化,閥前后壓差也發(fā)生了變化。為了便于討論,

    先假定閥前后壓差一定,即先討論理想流量特性,然后再考慮調(diào)節(jié)閥在管路中的實(shí)際情況,即討論工作流量特性。 理想流量特性是在閥前后壓差固定的情況下得到的流量特性,它決定于閥芯的形狀,因此也稱之為結(jié)構(gòu)特性。在理想情況下,流量僅隨閥門開度變化而變化,從控制的角度看,觀察調(diào)節(jié)閥的控制指標(biāo),研究流量特性,是一種常用的方法。在常用的調(diào)節(jié)閥中,有四種典型的理想流量特性,

    直線特性    調(diào)節(jié)閥流量特性的控制分析調(diào)節(jié)閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系,曲線所示。曲線斜率不變,即它的放大系數(shù)不變。可以推知,在變化相同行程情況下,閥門相對開度較小時(shí),相對流量變化值大,靈敏度高;相對開度較大時(shí),相流量變化值小,靈敏度低。這往往使直線特性閥門控制性能變壞:在小開度時(shí),放大系數(shù)相對來說很大,調(diào)節(jié)過程往往產(chǎn)生振蕩;在大開度時(shí),放大系數(shù)相對來說不大,靈敏度低,容易使閥門動(dòng)作遲緩,調(diào)節(jié)時(shí)間延長。

    對數(shù)特性  這種調(diào)節(jié)閥相對行程的變化引起的相對流量的變化與此點(diǎn)相對流量成正比例,,可以說其放大系數(shù)隨閥門的開大而增大。因此,這種閥門在小開度時(shí),放大系數(shù)小,工作得緩和平穩(wěn);在大開度時(shí),放大系數(shù)大,工作得靈敏有效。同樣,各點(diǎn)靈敏度為40%處處相等(也可稱等百分比特性),便于控制。快開特性和拋物線特性  在閥門開度小時(shí),流量變化較大,隨著開度增大,流量很快達(dá)到最大值,放大系數(shù)大,靈敏度高。在閥門開度大時(shí),流量變化不大,放大系數(shù)較小,靈敏度也較低。在壓力不太大、調(diào)節(jié)要求不高的場合應(yīng)用,開則快,關(guān)則慢,不易引起管網(wǎng)大的壓力波動(dòng)。

    拋物線特性  這種閥的單位相對行程的變化所引起的相對流量與此點(diǎn)的相對流量值的平方根成正比關(guān)系。其特性接近對數(shù)閥特性,但由于其閥芯=復(fù)雜,加工要求高,成本增加,所以在實(shí)際使用過程較少采用。

    實(shí)際使用中的工作流量特性  調(diào)節(jié)閥處于工藝管路系統(tǒng)中工作時(shí),管路系統(tǒng)的阻力變化或旁路閥的開啟程度的閥前后壓差變化,使得在同樣的閥門開度時(shí),不再像理論流量特性那樣流量保持不變,對應(yīng)的流量將有所變化。我們把調(diào)節(jié)閥前后壓差變化的流量特性稱為工作特性。在實(shí)際的使用過程中,安裝調(diào)節(jié)閥的管道系統(tǒng)中都是有一定壓力的,調(diào)節(jié)閥的前端和后端介質(zhì)壓力是不一樣的,也就是說兩端存在壓差。這個(gè)壓差會(huì)隨著流量的增加而減少

隨著閥門開大,閥前后壓差減少,因此,在閥相對開度相同的情況下,此時(shí)的實(shí)際流量比理論流量要小一些。在閥門開度較大時(shí),調(diào)節(jié)閥前后的壓差減小,實(shí)際流量比理論流量要小一些。

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