演示文稿(过程控制与仪表)第12讲

故可选阀座直径为40mm，公称直径为 40mm的双座阀。
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2、调节阀的形式选择
a.气开式、气关式阀的选择
•气开式—有信号时，阀门逐渐打开； 无信号时，阀门全关。（+）
•气关式—有信号时，阀门逐渐关闭； 无信号时，阀门全开。（-）
() ()
气关(-)
()
()
气开(+)
()
()
()
()
气开(+) 气关(-)
利用实验的方法，将获取的数据进行处理，而 建立起对象的微分方程或传递函数。（一般用 于对象比较复杂的情况）
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5、两个基本关系：
物料平衡、能量平衡 静态：在单位时间内流入到对象的物料或 能量等于单位时间内流出的物料或能量；
动态：在单位时间内流入到对象的物料或能 量与单位时间内流出对象的物料或能量之差， 等于对象内物料或能量的储存量的变化率。
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b.对数（等百分比）流量特性
d( Q )
Qmax ) K ( Q )
d( l )
Qmax
L
两边取积分，有
QHale Waihona Puke lln K CQmax
L
由边界条件，解出
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Q
( l 1)
R L
Qmax
即对数调节阀在小开度时，放大倍数小，调
节平稳缓和；在大开度时，放大倍数大，调
节灵敏快速。
c.快开流量特性
即阀的流量随着开度的 增加迅速上升，很快接 近最大值。其流量特性 可表示为：
Gm2 (s)
Gm1 ( s)
主对象： TS TM 故主对象为正作用；
主调节器：使二者乘积为负，就能保证系统 为负反馈，故主调节器为负作用形式。
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3、调节阀流量特性的选择：
调节阀的流量特性系指流过阀门的相对流量 与阀门的相对开度之间的关系，即
Q f(l)
Qmax
L
其中：Q--某一开度的流量；l--某一开度行程；
Pg PT min Qmax R
由于调节阀的可调比下降，调节阀的调节性 能变差，流量特性发生畸变。(S<1)
一般使用时，S值不应低于0.3~0.5。
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b.并联管道时的工作流量特性：
设
X QT max QT max
Q
QT
Qmax Qg QT max
Qg
Qg QT max R
由于调节阀的可调比下降，调节阀的调节性 能变差，流量特性发生畸变。(X<1)
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Q 1 (1 1 )(1 l )2
Qmax
RL
(2)工作流量特性
在实际应用中，调节阀前后的压差总是变化 的，这时的流量特性称为工作流量特性。
a.串联管道时的工作流量特性
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设 S PT min
PT min
P0 Pg PT min
其中： P0--系统总压差； Pg--管道设备压差；
PT min --调节阀全开时，阀前后压差。
响应；（ex：q、y）
对象
2、通道：
调节通道： q y 的联系;
扰动通道： f y 的联系;
3、对象的数学模型：
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在输入作用下，输出响应的数学表达式；
4、建模的方法： （1）解析法
利用物料平衡、能量平衡的关系，通过数学 分析的方法，建立对象的微分方程或传递函 数。（一般仅适用于简单对象）
（2）实验法
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C' 10Q 400 0.5 20(m3 / h)
p
200
C 20 ~ 20 80 ~ 25 0.25 0.8
公称直径Dg(mm)
阀座直径dg(mm)
C
单座阀 双座阀
25 32 40 50 65 80 100 125 26 32 40 50 66 80 100 125 8 12 20 32 56 80 120 200 10 16 25 40 63 100 160 250
《自动化仪表与过程控制》 第十二讲
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根据工艺情况提供的：Qmax , max , pmin
算出：Cm a x
留有余量，使:CCmax 0.25 ~ 0.8
由厂家提供的产品目录和计算的C值，确
定：Dg，dg.
例：某一油管流过的最大体积流量为40 m3 / h , 流体密度为0.5 g / cm3, 阀门上的差压为0.2MPa ,试 选择适当型号的阀门。
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显然可以通过改变执行机构的正、反作用形式， 与阀芯的正、反装来实现气开或气关阀。
选择气开、气关的原则，完全是以生产工 艺过程的安全为原则。即系统失控时，阀 门是全开安全，还是全闭安全。
b.调节器正、反作用的选择
➢对象的正、反作用：当对象的输出信号与输
入信号变化方向一致时，为正作用对象；反之
则为反作用对象.
一般在工艺设计时，应使X不低于0.8。 这样在考虑配管情况时，仅考虑串联 管道时的影响。
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(3)调节阀流量特性的选择 a.从调节系统的调节质量考虑：
即从系统调节质量考虑,如何选择调节阀的 工作流量特性。
选择原则： 若系统的对象特性为非线性，则应选择调 节阀的工作流量特性为对数流量特性，用 以补偿对象的非线性; 若系统的对象特性为线性的，则应选择调 节阀的工作流量特性为直线流量特性。
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第二部分 过程控制
概述
SP
X 0 (s) Q(s)
Gc (s)
Gv (s)
G0 (s)
T (s)
Xm
Gm (s)
恒值系统（定值系统）、给定、偏差、控 制作用、调节参数、被调参数等概念。
第四章 调节对象的特性及实验测定
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4-1 单容对象动特性及其数学模型
一、几个概念
1、对象特性:
f
q
y
在输入的作用下，输出的
Qmax
L
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由边界条件：
l 0 Q Qmin l L Q Qmax
解出K、C，可得
Q 1 (1 1 ) l
Qmax R
RL
其中：
R
Qm ax Qm in
--可调比。
自动调节系统总希望流量小，放大倍数小；流 量大，放大倍数大。这样调节过程平稳、及时 又灵敏。而直线流量特性不具有这个特性。
的气开、气关形式，调节器的正、反作用形式。
TM C
TM T
TSC TST
原料 燃气
系统方框图如下所示：
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SP GC1(s)
X m1
GC 2 (s) X m2
Q
Gv (s)
G02 (s)
TS
G01(s)
TM
Gm2 (s)
Gm1(s)
(1)副回路：副对象 Q TS 故副对象为正作用; (+)
调节阀：从安全角度考虑，应选气开阀; (+)
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解: (1) 对象
Qi T
TC
TT
故对象是反作用形式； 进水
(2)调节阀
燃气
出水
从安全角度考虑，应
选气关阀. (-)
(3)调节器
SP Gc (s) Gv (s) G0(s) T (s)
Xm
为保证系统为负反馈，三
Gm (s)
者的乘积应为负，故调节
器应为反作用调节器。
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例2：加热炉串级系统如图所示。试选择调节阀
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➢系统中除了调节器、调节阀、对象有正、反 作用之分，而其余环节均是正作用形式。
➢对象的作用形式由调节方案确定，调节阀的 气开、气关由安全决定，所以为了保证系统是 负反馈，只有正确选择调节器的正、反作用形 式来保证。
例1：锅炉水包出水温度控制系统如图所示，
试选择调节阀的气开、气关形式，调节器 的正、反作用形式。
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b.从工艺配管情况考虑： 根据上述情况确定出调节阀的工作流量特性 后，再由工艺配管情况决定调节阀的理想流 量特性。
配管情况 S=1~0.6 S=0.6~0.3 S<0.3 工作特性 直线 对数 直线 对数 不宜控制 理想特性 直线 对数 对数 对数 不宜控制
注意：产品目录给出的流量特性均指理想流 量特性。
Qmax --全开度流量； L--全行程。
从过程控制的角度看，调节阀最重要的特 性是流量特性，它对控制系统的品质有很 大的影响。
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(1)固有流量特性（理想流量特性）
即阀前后压差一定时，得到的流量特性为 理想流量特性。
a.直线流量特性
d ( Q ) Kd ( l )
Qmax
L
两边取积分，有
Q K l C
副调节器：要使三者的乘积为负，故负调节 器应为反作用形式；
(2)主回路：
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在选择主回路调节器的形式时，把整个副回路看 为一个正环节，因而仅需确定主对象的正、反作 用，进而确定主调节器的正、反作用形式。
SP
GC1(s)
X m1
GC2 (s) X m2
Q
Gv (s)
G02 (s)
TS
G01(s)
TM
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习题: 7-1
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再见
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