冶金过程控制基础及应用第四章新.ppt

即行程小时，流量变化小；行程大时，流量变化大。只要阀杆行程变化相同，所引起的流量变化的相对值近似相等。因此，具有等百分比特性的调节阀，在小开度时，放大系数小，调节平稳缓和；在大开度时，放大系数大，调节灵敏有效。所以，具有对数流量特性的调节阀，适应能力强，在工业过程控制中应用广泛。 阀位％ 10 50 80 流量变化量/流量 1.91/7 8/21 18/53 相对变化％ 27.3 38.1 34 对于等百分比特性的阀门，仍然以图4-61中阀位的10％、50％、80％三点为例，当行程变化10％时，所引起的流量变化量和相对变化量。 ●快开流量特性 当调节阀在较小开度时，流量就达到很大。随着行程增加，很快达到最大流量。这种特性称为快开流量特性。表示为 具有快开特性的阀芯形式是平板型的。主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。 ●抛物线流量特性 当单位行程的相对流量变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量的平方根成正比时，称阀具有抛物线流量特性。 2 调节阀的工作流量特性 在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 ●串联管道工作流量特性 当调节阀串联在管路中时，系统的总压差等于管路系统的压差与调节阀的压差之和 串联管道系统的压差△p1与通过的流量的平方成正比。若系统的总压差△p不变，调节阀一旦动作， △p1将随着流量的增大而增加，调节阀两端的压差△pv则相应减少。若以s表示调节阀全开时阀上的压差△pv与系统总压差△p之比，即s=Δpv/Δp，以qvmax表示管道阻力等于零时调节阀的理想流量特性下的全开流量，此时Δpv＝Δp，因此可以得到串联管道以qvmax作为参比值的调节阀工作流量特性。 s＝1时，管道阻力损失为零，系统总压降全落在阀上，工作特性与理想特性一致。随着s值的减小，管道阻力损失增加，调节阀流量特性发生畸变，实际可调比减小，调节阀由直线特性趋向快开特性，等百分比特性渐趋向于直线特性。这就使小开度时放大系数变大，控制不稳定；大开度时放大系数变小、控制迟钝。若s选取过大，阀上压降很大，能量消耗过多。通常希望s值不低于0.3～0.5。 ●并联管道的工作流量特性 调节阀一般都装有旁路，以便于手动操作和备用。当生产量提高而阀选得过小时，需要打开一些旁路阀，这就是并联管道的情况。此时，调节阀的理想特性就畸变为工作特性。这时管道总流量随调节阀开度的变化规律称为并联管道时的工作流量特性。 设x为并联管道时调节管道阀全开流量与总管最大流量qvmax之比（X=qv1max/qvmax），可以得到压差一定，x不同的并联工作流量特性如图4-65。 当x＝1时，表示旁路阀全关，调节阀特性为理想流量特性。随着x值的减小，即旁路阀的逐渐开大、调节阀的可调比大大降低。而且在实际使用中总有串联管道阻力的影响，调节阀上的压差还会随着流量的增加而降低，使可调范围进一步减小。因此，要尽量避免开通旁路阀的调节方式，以保证调节阀有足够的可调比。若要打开旁路阀，旁路流量最多只能为总流量的百分之十几，即x≥0.8。 综合上述串、并联管道的情况，可得如下结论。 ①串、并联管道都会使阀的理想流量特性发生畸变，串联管道的影响尤为严重。 ②串、并联管道都会使控制阀的可调范围降低，并联管道尤为严重。 ③串联管道使系统总流量减少，并联管道使系统总流量增加。 ④串、并联管道会使控制阀的放大系数减小，即输入信号变化引起的流量变化值减少。串联管道时控制阀若处于大开度，则S值降低对放大系数影响更为严重，并联管道时控制阀若处于小开度，则x值降低对放大系数影响更为严重。 五 调节阀的流量系数和口径计算 (1) 流量系数 通过调节阀的流量与阀芯阀座的结构、阀前后的压差、流体的性质等因素有关。通常用流量系数表示通过调节阀的流体流通能力。 流量系数的定义：在给定行程下，阀两端的压差为0.1MPa、流体密度为1000kg／m3时每小时流经调节阀的流量数(m3/h)，以C表示。 当调节阀全开时的流量系数称为额定流量系数，以C100表示。 C100反应了调节阀容量大小，是确定调节阀口径大小的主要依据，由阀门制造厂提供给用户。 流量系数的计算： 流过调节阀的流体遵循调节阀的流量方程。即： 式中A为阀流通截面的面积；ξ为调节阀的阻力系数；a为与单位制有关的常数。 上式令P1-P2=1, ρ=1，由调节阀流量系数C的定义可得：