调节阀流量特性补偿算法的实现及应用

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调节阀流量特性补偿算法的实现及应用
李山，王民慧
（贵州大学电气工程学院，贵州贵阳５５００２５）
摘要：调节阀是自动控制系统的重要组成部分。调节阀由于外界环境的不同，引起压降比显著降低，使阀的
ＬＩＳｈａｎ，ＷＡＮＧＭｉｎｈｕｉＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｖａｌｖｅｃａｕｓｅｄｂｙｅｘｔｅｒｎａｌｅｎｖｉ－
工作流量特性与其固有特性相差很大，引起特性畸变，这种畸变给控制系统的设计带来了困难。本文利用Ｍａｔｌａｂ软件对调节阀的流量特性畸变进行检测与判定，通过改变理想流量特性函数，将调节阀改变为任意符合一定要求的流量特性，实现对调节阀流量特性进行补偿。通过列举了几种畸变情况，利用该算法进行补偿，对仿真过程进行分析，得出该算法具有快速、灵活、容易编程实现且应对复杂多变能力强的特点。
ｒｏｎｍｅｎｔｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｒａｔｉｏｄｅｃｒｅａｓｅｄｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｌｙ，ｔｈｅｖａｌｖｅｗｏｒｋｉｎｇｌｆｏｗｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃａｎｄｉｔｓｉｎｈｅｒｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｖａｒｙｗｉｄｅｌｙ，ｃａｕｓｅｃｈｒａａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｂｒｏｕｇｈｔｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂｙｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｔｅｓｔｔｈｅｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｒｅｕｌｇａｔｉｎｇ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｖｌｖａｅｗｉｔｈｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ，ｂｙｃｈａｎ —
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关键词：调节阀流量特性补偿Ｍａｔｌａｂ
中图分类号：ＴＰ００１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２— ６８８６（２０１３）０４一ｏ０２３～０４
ＴｈｅＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｏｎｔｒｏｌＶａｌｖｅＦｌｏｗＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎＡｌｇｏｉｔｒｈｍ

调节阀流量系数计算公式和选择数据

调节阀流量系数计算公式和选择数据调节阀是工业生产过程中常用的一种流量控制设备，通过改变阀门开度实现流量的调节和控制。

调节阀的流量特性是一个非线性曲线，通常通过流量系数来描述。

流量系数是指，在单位压差下，通过阀门所能流过的液体的流量与阀门的开度之间的关系。

调节阀流量系数计算公式通常包含两个主要参数：阀门的开度和压差。

常见的调节阀流量系数计算公式有两种：流量系数计算公式和修正流量系数计算公式。

1.流量系数计算公式流量系数计算公式通常为以下形式：Cv=Q/√ΔP其中，Cv是调节阀的流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差。

2.修正流量系数计算公式修正流量系数计算公式是对流量系数计算公式进行修正，考虑了液体的特性、密度、黏度等因素，通常为以下形式：Cv=Q/√(SG*ΔP)其中，Cv是修正流量系数，Q是通过调节阀的液体流量，ΔP是压差，SG是液体的相对密度。

选择数据通常包括以下几个方面：1.流量范围根据实际工艺要求和流体特性，确定调节阀的流量范围。

包括最小流量、额定流量和最大流量。

2.压差范围根据实际工艺情况和管路布局，确定调节阀的压差范围。

包括最小压差、额定压差和最大压差。

3.流体特性根据液体的物理、化学特性，选择适合的调节阀型号。

包括液体的温度、压力、粘度、相对密度等参数。

4.调节特性根据实际工艺要求，选择适合的调节阀调节特性。

常见的调节特性有线性、等百分比、快开、快关等。

5.阀门材质根据液体的化学性质，选择适合的阀门材质。

常见的阀门材质有铸钢、不锈钢、铸铁、黄铜等。

调节阀的流量特性校正

调节阀的流量特性校正作者：王根平摘要：由于在控制系统设计时一般都假定调节阀前后压差为常数，而实际上压差总会随着阀的开度变化而变化，这种误差会导致调节阀流量特性的畸变，对系统的控制性能有一定的影响。

通过设计调节阀的流量特性校正装置，可以较好地克服调节阀的畸变，使调节阀的工作特性维持在比较理想的工作状态。

实验证明这种校正对阀的工作特性改善非常明显。

关键字：调节阀流量特性压差校正1. 前言在控制系统的实现中，调节阀的选择是很重要的一个环节，阀的流量特性直接关系到系统的控制质量。

1.1 调节阀流量特性定义调节阀流量特性是指流过阀门的相对流量（Q/Qmax）与阀心相对行程（L/Lmax）的关系，即：Q/Qmax=f（L/Lmax）式中：Q-某一开度下的流量；Qmax-全开时的流量；L-某一开度下的阀心相对行程；Lmax-阀心全行程。

1.2 理想流量特性一般说来，改变调节阀的调节阀与阀座间的节流面积便可以调节流量。

但实际上节流面积改变的同时，还发生阀前后压差的变化，这种变化会引起流量的变化。

研究阀特性时，总是现假设阀前后压差相等，即ΔP为常数，这样可以得到调节阀的理想流量特性（图1）：（a）线性流量特性；（b）等百分比流量特性；（c）快开流量特性。

1.3 实际流量特性阀门串接在管路系统中，当管路两端的总压降固定不变时，管路内的直管沿程阻力和管件局部阻力都会随流量而变化，其结果会使调节阀的工作特性与理想特性有许多差异。

由于阀前后压差与管路总压差两者之间关系变化，在全开时阀上压降与管路系统总压降值比S越小，阀流量特性曲线畸变越严重（图2）。

从上面对调节阀流量特性分析可知，阀在不同压差情况下的畸变是很严重的，这种畸变给控制系统的设计带来了困难，也会严重影响控制系统的性能指标。

因此，考虑对调节阀在各种S情况下的畸变进行补偿和自动校正，将是非常有意义的一件工作。

本文考虑采用弹片机依据阀的流量特性和实际工作特性的关系进行补偿和校正，给出了补偿校正原理，并给出了相关补偿实验。

调节阀流量特性介绍

调节阀流量特性介绍1. 流量特性调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。

其数学表达式为式中：Qmax-- 调节阀全开时流量L---- 调节阀某一开度的行程Lmax-- 调节阀全开时行程调节阀的流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。

理想流量特性是指在调节阀进出口压差固定不变情况下的流量特性，有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性(表1)流量特性性质特点直线调节阀的相对流量与相对开度呈直线关系，即单位相对行程变化引起的相对流量变化是一个常数①小开度时，流量变化大，而大开度时流量变化小②小负荷时，调节性能过于灵敏而产生振荡，大负荷时调节迟缓而不及时③适应能力较差等百分比单位相对行程的变化引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比①单位行程变化引起流量变化的百分率是相等的②在全行程范围内工作都较平稳，尤其在大开度时，放大倍数也大。

工作更为灵敏有效③ 应用广泛，适应性强抛物线特性介于直线特性和等百分比特性之间，使用上常以等百分比特性代之①特性介于直线特性与等百分比特性之间②调节性能较理想但阀瓣加工较困难快开在阀行程较小时，流量就有比较大的增加，很快达最大①在小开度时流量已很大，随着行程的增大，流量很快达到最大②一般用于双位调节和程序控制在实际系统中，阀门两侧的压力降并不是恒定的，使其发生变化的原因主要有两个方面。

一方面，由于泵的特性，当系统流量减小时由泵产生的系统压力增加。

另一方面，当流量减小时，盘管上的阻力也减小，导致较大的泵压加于阀门。

因此调节阀进出口的压差通常是变化的，在这种情况下，调节阀相对流量与相对开度之间的关系。

称为工作流量特性[1]。

具体可分为串联管道时的工作流量特性和并联管道时的工作流量特性。

（1）串联管道时的工作流量特性调节阀与管道串联时，因调节阀开度的变化会引起流量的变化，由流体力学理论可知，管道的阻力损失与流量成平方关系。

调节阀一旦动作，流量则改变，系统阻力也相应改变，因此调节阀压降也相应变化。

减温水调节阀流量特性预补偿

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办
通
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减温水调节阀流量特性预补偿
中核苏阀科技实业股份有限公司（江苏苏州２１５１２９）陈刚丁纪文吴辉
【摘
要】介绍了高压差、低值工况下流量特性
曲线的预补偿及实现方法。
【关键词】阀门流量特性
一
预补偿
预防的。同时在采取有效的处理手段下，磨瓦事故所造
成的危害也是可以减轻的。在安装和调试阶段，如果能
有效地进行控制，处理好各个可能导致磨瓦的细节，将能大大地降低磨瓦事故发生的概率，实现常规岛调试汽轮机首次冲转一次成功的目标，保证整个核电厂按时并
网发电。ＧＭ
（收稿日期：２０１３／０５／０９）
理想特性为直线和等百分比（对数）流量特性的调节
阀，工作特性如图５所示。Ｎｓ＜１时，相对理想流量特性而言，工作特性发生了畸变，成为一组向上拱起的曲
一一蛹蜷茁
ｉＩ
∞
舳
∞
∞
如
图４典型串联系统
日对行程
．
图２理想流量特性
般情况要求工作在小开度、低流量以保证机组运行经济胁旃性，此时系统压差基本上是作用在减温水调节阀上，
Ｇ就会使阀门的流量增加，超出预期；当系统处于紧急Ｍ情况，阀门要处于大开度、多喷水以保证安全性时，压
差主要作用于喷嘴及管线其他部分，减温水调节阀上作用的压差要低很多，会大幅削弱调节阀的调节功能。一

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