Понимание характеристик потока регулирующего клапана

Распространение ваших файлов cookie помогает нам улучшить функциональность сайта и оптимизировать ваш опыт. Нажмите здесь, чтобы прочитать нашу политику использования файлов cookie.

Во время эксплуатации станции создается впечатление, что настройка контуров управления является постоянной задачей, которая может постоянно разочаровывать инженеров и техников по управлению. Характеристики потока регулирующего клапана процесса делают необходимость регулярной настройки контура. Понимание основ может облегчить разочарование и обеспечить стабильность цикла. Но сначала несколько фактов о том, почему это происходит.

Обычно стратегии обратной связи контура управления процессом используют «поток» в качестве управляемой переменной для управления желаемой переменной. Для этого выходной сигнал контроллера отправляется на регулирующий клапан расхода, который будет подавать необходимую величину потока (управляемую переменную), чтобы поддерживать регулируемую переменную как можно ближе к заданному значению.

Идеальным ожиданием является то, что поток через регулирующий клапан пропорционален выходному сигналу контроллера, так что «коэффициент усиления» обратной связи контура остается почти постоянным для всех условий технологического потока, а необходимые параметры настройки контура остаются одинаковыми для всех условий эксплуатации. Однако это происходит не во всех случаях.

Что касается примера регулирования температуры на рисунке 1, давление пара на входе обычно постоянное. Поэтому перепад давления (Δp) на клапане также практически постоянен, а величина расхода пара через регулирующий клапан примерно пропорциональна положению открытия клапана (если характеристика клапана линейна) или, следовательно, пропорциональна выходному сигналу регулятора. сигнал. Это желаемая операция контура управления.

Если обратиться к примеру управления расходом насоса на рисунке 2, то давление на выходе насоса будет снижаться по мере увеличения расхода. Кроме того, падение давления в трубопроводе будет увеличиваться по мере увеличения расхода. Следовательно, Δp на клапане будет уменьшаться по мере увеличения расхода. Величина потока через клапан не будет иметь пропорциональной зависимости от положения открытия клапана, если используется тот же тип клапана, что и в примере с контролем температуры (рис. 1). Это означает, что соотношение между выходным сигналом контроллера и расходом регулирующего клапана будет меняться во всех различных рабочих условиях, и параметры настройки контура необходимо будет перенастраивать в зависимости от фактического рабочего состояния процесса.

Некоторые современные цифровые системы управления имеют функцию самонастройки/автонастройки, которая может уменьшить или свести к минимуму неудобства, связанные с настройкой контура. Однако правильный выбор расходных характеристик клапана сэкономит массу хлопот и денег.

Для клапанов непрерывного регулирования процесса существуют три характерные характеристики потока, которые можно указать при заказе клапана. Важно отметить, что существует разница между «собственными характеристиками клапана» и «установленными характеристиками клапана».

«Собственная характеристика» клапана (рис. 3) — это характеристика, опубликованная производителем и основанная на испытаниях, проведенных в системе, в которой уделяется большое внимание тому, чтобы перепад давления на испытательном клапане оставался постоянным при всех открытиях клапана и скорости потока. «Установленная характеристика» (рис. 4) представляет собой взаимосвязь между положением клапана и расходом в конкретной рассматриваемой системе с учетом любых изменений Δp, доступных для регулирующего клапана, из-за приблизительно квадратичного соотношения между расходом и потерями давления в трубопроводе и/или или кривая напора центробежного насоса.

Три характеристики регулирующего клапана:

Собственные характеристики потока регулирующего клапана устанавливаются при условии постоянного Δp на клапане. Если Δp клапана уменьшается по мере увеличения расхода, что означает снижение перепада давления на клапане (vpdd), тогда «установленная характеристика регулирующего клапана» будет другой, изменяя пропорцию выходного сигнала контроллера и расхода регулирующего клапана.

Некоторые современные цифровые системы управления имеют функцию самонастройки/автонастройки, которая может уменьшить или свести к минимуму неудобства, связанные с настройкой контура.