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調節閥的流量特性校正(校準)

作者:浙江揚修 發(fā)布日期:2020-09-06 11:24:01 關(guān)注次數:

  1. 調節閥的流量特性校正(校準)前言
        在控制系統的實(shí)現中,調節閥的選擇是很重要的一個(gè)環(huán)節,閥的流量特性直接關(guān)系到系統的控制質(zhì)量。


        1.1 調節閥流量特性定義
        調節閥流量特性是指流過(guò)閥門(mén)的相對流量(Q/Qmax)與閥心相對行程(L/Lmax)的關(guān)系,即:
        Q/Qmax=f(L/Lmax)
        式中:Q-某一開(kāi)度下的流量;Qmax-全開(kāi)時(shí)的流量;L-某一開(kāi)度下的閥心相對行程;Lmax-閥心全行程。
        1.2 理想流量特性
        一般說(shuō)來(lái),改變調節閥的調節閥與閥座間的節流面積便可以調節流量。但實(shí)際上節流面積改變的同時(shí),還發(fā)生閥前后壓差的變化,這種變化會(huì )引起流量的變化。
        研究閥特性時(shí),總是現假設閥前后壓差相等,即ΔP為常數,這樣可以得到調節閥的理想流量特性(圖1):(a)線(xiàn)性流量特性;(b)等百分比流量特性;(c)快開(kāi)流量特性。

        1.3 實(shí)際流量特性
        閥門(mén)串接在管路系統中,當管路兩端的總壓降固定不變時(shí),管路內的直管沿程阻力和管件局部阻力都會(huì )隨流量而變化,其結果會(huì )使調節閥的工作特性與理想特性有許多差異。

        由于閥前后壓差與管路總壓差兩者之間關(guān)系變化,在全開(kāi)時(shí)閥上壓降與管路系統總壓降值比S越小,閥流量特性曲線(xiàn)畸變越嚴重(圖2)。
        從上面對調節閥流量特性分析可知,閥在不同壓差情況下的畸變是很?chē)乐氐?,這種畸變給控制系統的設計帶來(lái)了困難,也會(huì )嚴重影響控制系統的性能指標。
        因此,考慮對調節閥在各種S情況下的畸變進(jìn)行補償和自動(dòng)校正,將是非常有意義的一件工作。本文考慮采用彈片機依據閥的流量特性和實(shí)際工作特性的關(guān)系進(jìn)行補償和校正,給出了補償校正原理,并給出了相關(guān)補償實(shí)驗。整個(gè)實(shí)現過(guò)程成本低,效果好,有很好的應用空間。
        2. 調節閥的流量特性校正(校準)的線(xiàn)性補償原理
        2.1 補償原理說(shuō)明

        圖3為補償原理圖,調節閥的畸變自動(dòng)校正由補償裝置來(lái)完成。給定器根據理想的流量特性給出閥的開(kāi)度信號L/Lmax,希望調節閥的相對流量為Qi*/Qmax=f(Li/Lmax)。由于閥在實(shí)際工作中存在特性畸變,在沒(méi)有補償裝置的情況下,實(shí)際得到的是相對流量為Qk/Qmax=f(Li/Lmax),顯然Qk/Qmax與Qi/Qmax存在很大差異。所以補償裝置的任務(wù)就是在得到給定器輸出的開(kāi)度信號L/Lmax后,通過(guò)儲存在補償裝置中的理想閥流量特性數據表或公式,轉換而得到對應的理想相對流量,再根據理想的相對流量算出實(shí)際需要的開(kāi)度行程信號控制調節閥。    2.2 補償算法實(shí)現步驟
        我們用一單片機,以查表法來(lái)補償調節閥的非線(xiàn)性,其步驟為:
        (1)將理想閥流量特性數據存入補償裝置。
        (2)取給定器輸出的開(kāi)度信號L/Lmax=0~100%之間N個(gè)值L1、L2、…、LN,采樣對應的調節閥的流量Q1、Q2、… 、QN并儲存在單片機內(圖3虛線(xiàn)所示)。
        (3)當給定器輸出開(kāi)度信號為L(cháng)i*,由補償裝置將開(kāi)度對應的理想流量Qi*找出。即從(2)步采樣得到的Q1、Q2、…、QN找出Qi、Qi+1及對應的Li、Li+1,使得Qi≤Qi*≤Qi+1。
        (4)計算出為保證輸出Qi*對應的LLi:
        當Qi≤Qi*≤Qi+1時(shí),
        當Qi=Qi+1時(shí),LLi=Li+1
        當Qi=Qi*時(shí),LLi=Li,LLi為補償后補償裝置輸出的開(kāi)度信號。
        3. 實(shí)驗結果
        我們對一線(xiàn)性閥在S≈0.5,Qmax≈25m3/h條件下,加上補償裝置和不加補償裝置時(shí)做了有關(guān)實(shí)驗,得出流量特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖4,有關(guān)實(shí)驗數據見(jiàn)表1。
    表1 補償前后調節閥有關(guān)實(shí)驗數據記錄


相對開(kāi)度L/Lmax(%)0102030405060708090100
補償前Q/Qmax(%)4.314.524.333.742.050.156.160.264.466.769.3
補償后Q*/Qmax(%)4.012.418.825.832.438.445.751.659.465.669.8


    實(shí)驗結果可以看出,補償裝置能較好地將閥實(shí)際特性曲線(xiàn)畸變校正過(guò)來(lái),使特性曲線(xiàn)直線(xiàn)度比外補償前提高了許多,可全程工作。
    閥補償裝置除了能校正調節閥的流量特性曲線(xiàn)畸變外,還能按特殊需要而設計的流量特性曲線(xiàn)工作。要做到這一點(diǎn),只要將該設計好的流量特性曲線(xiàn)代替理想流量特性曲線(xiàn)數據即可。

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