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       在過程控制系統(tǒng)的設計階段，正確選用調(diào)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(diào)節(jié)品質(zhì)起事半功倍的作用。現(xiàn)在杜伯拉閥門技術君跟大家來分享一下：

      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(jīng)驗準則解決選用問題。然而各種文獻給出的經(jīng)驗準則并非全都一致，有些經(jīng)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(jīng)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(diào)節(jié)器已整定，則Kc為常量，選用的理論依據(jù)為

     Ko = Kv*Kp*Km≈常量           （1）

     式中：Ko、Kv、Km—分別為系統(tǒng)廣義對象、調(diào)節(jié)閥、被控對象、檢測變送器的放大系數(shù)。

     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(diào)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(jù)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(shù)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(zhì)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(shù)，快開流量特性調(diào)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(jù)；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(jù)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(diào)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(jù)，根據(jù)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(shù)、快開流量特性調(diào)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(diào)節(jié)閥的最大流通能力，實質(zhì)上即為根據(jù)工藝參數(shù)計算所得的系統(tǒng)最大流量下的C值，在閥的標準產(chǎn)品系列中經(jīng)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(jīng)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(jù)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(diào)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(diào)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(shù)關系定義。定義式為

      Q/Qmax=f（L/Lmax）      （4）

      對各閥流量特性、Kv的論述可歸納如表1所述。

表中K為比例常數(shù)，線性閥K=1-1/R，對數(shù)閥K=InR，快開閥K=（1-1/R2）/2；R為閥的理想可調(diào)范圍，R=Qmax/Qmin=Cmax/Cmin=30。

     文獻所稱的各閥理想流量特性曲線見圖2。

 結合圖2分析文獻對閥流量特性的定義，是用Q/Qmax與L/Lmax兩個相對無因次變量之間的函數(shù)關系來表征，實質(zhì)上是表征閥的相對流量特性。所以（4）式應確切地稱為閥的相對流量特性定義式；圖2應確切地稱為各閥的理想相對流量特性曲線圖；在圖2曲線上的各點作切線，其斜率的變化反映了以Q/Qmax表征的各閥相對放大系數(shù)（記為K'VQ）的變化規(guī)律；切線的數(shù)學式，即為閥相對放大系數(shù)的定義式

      K'VQ =d（Q/Qmax）/d（L/Lmax）   （5）

      因而表1中的流量特性表達式，應確切地稱為調(diào)節(jié)閥相對流量特性表達式。由式（5）可知，即為各閥的K'VQ表達式（見表2），反映了理想工況下，以Q/Qmax表征的各閥K'VQ變化規(guī)律，由式（3）知，理想工況下Qmax為常量，由此方可把各閥的K'VQ變化規(guī)律表達為如表1所述，以有因次變量Q所表征的各閥放大系數(shù)K，變化規(guī)律的形式。所以，表1給出的Kv變化規(guī)律的形式。所以，表1給出的K，變化規(guī)律，實質(zhì)上出自各閥的K'VQ變化規(guī)律，其成立條件為理想工況。

      因此，表1給出的各閥Kv變化規(guī)律用于選用，適用范圍不清，需明確對干擾的適用范圍。

      （1）定值系統(tǒng)負荷為主要干擾：已知Δpv，Qmax可視為常量，與以上分析給出的各閥K'VQ或KV變化規(guī)律的成立條件相同，可適用于選用。

      （2）定值系統(tǒng)Δpv為主要干擾；已知Δpv、Qmax為變量，與各閥K'VQ或KV變化規(guī)律的成立條件不符，圖2也不成立，所以不能適用于選用。

       由此，從選用角度看表1，應如表2所示。

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