简单介绍了
控制阀(
调节阀)的
流量特性、选用原则，以及在投入使用后控制阀(调节阀)的工作特性相对于理想特性的畸变对系统控制质量所造成的影响。通过实例分析了控制阀(调节阀)特性曲线畸变的因素以及恶化的控制效果，交提出了改善这种情况的解决办法。
关键词：控制阀(调节阀)；流量特性；负荷；相对开度
Influences on the Quality of System Control by the Distortion of Flow Properties of Control Valves
TIAN Xue—mei
(Sinopec Stock Co.Ttd,Design Office of Jinan Branch,Jinan,250101,China)
Abstract:The flow properties,the select rules of control valve and the influences of variation,which is made when valves in work comparing with its ideal condition,on the system control quality is introduced.A few examples are illustrated to analyze the influencing factors of properties curie about valves and control effect in the worse case and solutions are suggested to make improvement.
Keywords:control valves;flow properties;capacity;relative position
控制阀(调节阀)又称执行器，它的工作与生产工艺密切相关，直接影响生产过程的物料平衡与能量平衡。若选择不当或维护不善，就会降低阀的使用寿命和系统的控制质量，甚至造成全线停车。因此避免控制阀(调节阀)的低水平下运行就显得十分必要了。
关于控制阀(调节阀)的选择就是按常规根据工艺流体的特性参数及其工作条件选择，如：密度、温度、进出口压力、最大流量、正常流量、最小流量等。目前有Pccad软件可以进行计算，其选型项目有结构形式、公称直径、调节阀的作用形式、材质、压力等级及流量特征等。至于这些项目的选择，在厂家的选型手册上都有说明，就不再重复了。本文主要讨论控制阀(调节阀)在使用过程中由于流量特性的畸变给控制系统所带来的影响。
1、控制阀(调节阀)流量特性的选择 控制阀(调节阀)的流量特性是指介质通过调节阀的相对流量与相对开度之间的关系。但流量的大小不仅取决于阀的开度，还与阀前后的差压有关。当一台控制阀(调节阀)接在管路中工作时，
阀门开度一定，随着流量的变化，阀门前后的差压是变化的，于是理想特性就变成了工作特性。常用的流量特性有线性、等百分比和快开型3种。快开特性的阀主要用于双位控制和程序控制，因此流量特性的选择主要是指合理选用线性和等百分比流量特性。选择的原则是在负荷变化的情况下，结合工艺配管情况，使控制系统总的放大系数即综合特性近似于线性。
2、流量特性的畸变 在实际应用中，安装在工艺管路系统中的控制阀的差压是随着管路系统的阻力而变化的，如图1，2所示。
图1 控制阀与管路串联
由图1可知，系统的总差压△P等于管路系统的差压△Pf与控制阀的差压△Pv之和，即ΔP=ΔPf+ΔPv
若△P不变，控制阀的开茺一旦增加，△Pf将随着流量的增大而增大，分配到控制阀上的差压△Pf则相应减小，控制阀的流量特性将偏离因有特性而发生畸变。可以用S表示畸变的程度，S可用式（1）计算。
图2 控制阀与管路并联
（1）
当图2所示自动调节系统失灵时，可通过旁路阀实现手动控制。但当由于负荷增大或控制阀选得过小等原因，使控制阀的总管最大流量qVmax满足不了工艺要求时，只好把旁路阀打开一些，形成并联管道的情况。总管流量
qv
max=qv
阀全开+qv
旁 （2）
式中qv
阀全开—控制阀全开时的流量;
qv
旁—旁路阀的流量
由于旁路阀流量qv旁的存在，使控制阀的最小流量qVmin提高，并使控制阀的实际可调范围下降。同时流量特性发生畸变，其畸变程度可用X表示，X可用式（3）计算。
（3）
3、实例分析
控制阀FV—301，测量介质为瓦斯气，DN150。在负荷小时控制阀维持正常调节，在负荷增大到一定程度时，控制阀则不起控制作用，只有打开旁路阀维持生产，但一般认为旁路阀流量最多只能为总流量的百分之十几，即X值不低于0.8。这种用控制阀加旁路阀代替自动阀的办法不好，降低了控制阀的可调比，使流量特性发生畸变，控制质量降低。另一方面由于负荷的增大，管网压力降在管路上的分量增加，也使控制阀全开时的流量减小，流量特性曲线也发生了很大的畸变。一般希望S值最小不要低于0.3~0.6。
一种解决办法是保持工艺管道的直径不变，采用分程控制方案，即流量小时用一个阀单独控制，负荷增加后两个阀同时工作，使两个阀都受控。另一种办法是更换工艺管线为DN250，结合工艺配管的情况确定S的值，再根据选出的工作流量特性，参考表1选择相应的理想流量特性。
表1 理想流量特性选择表
| 配管状况 |
S=1~0.6 |
S=0.6~0.3 |
S<0.3（低S） |
选出的工作
流量特性 |
直线
等百分比 |
直线
等百分比 |
直线
等百分比 |
应选的理想
流量特性 |
直线
等百分比 |
等百分比
等百分比 |
等百分比
等百分比 |
总之选择合适的控制阀流量特性，可以延长阀的使用寿命，更好地提高控制质量。控制阀的选用可以从控制系统的调节质量、工艺配管情况、系统的负荷波动以及特殊情况（如：介质含有固体悬浮物、管道压损、外部干扰等）等进行综合考虑。
参考文献：[1]江寿基，韩德禄，化工自动化及仪表[M]。北京：中央广播电视大学出版社，1995 100—103
[2]陈世伟
调节阀选型的若干问题[J]炼油化工自动化，1997，（6）：63—66
