调节阀是自控系统的一个重要环节，也是自控设备中的一个主要耗能部件。以一炼油厂某常压塔的塔顶回流为例，在正常工作流量下，工艺系统总压降为7.713kg/cm2，而调节阀上压降为7.247kg/cm2，折算功率为16KW，其S值是0.5。若将S降为0.07,则调节阀上压降为3.695kg/cm2，减少压损3.552kg/cm2，功率为7.9KW。对一些流量大、
阀门上压降大的系统，其耗能情况更为严重，因此调节阀的节能是大有潜力可挖的。采用低S值运行是调节阀节能的主要途径之一。
一、几个问题的讨论 所谓S值是指调节阀全开时阀前后压降与相邻相恒压源间压降之比。S值越大，则调节阀上损失的能量越多。要降低S值，会涉及很多问题，主要是（1）低S值时调节阀的灵敏性，实质上是调节阀的静态放大系数能否满足的问题；（2）低S值时的可调比能否满足；（3）低S值时系统的控制质量能否保证。
1、调节阀的静态放大系数K，是指阀的工作特性的斜率。调节阀是依据对象的性质来选取的。
若对象的静态增益及动态特性随负荷而变化，则应选适当的调节阀工作特性进行补偿，以保持
，即系统线性。因此对调节阀工作特性各点的放大系数（或灵敏度）的要求，是由对象的特性所决定的，低S值时调节阀工作特性严重畸变，（如图1所示），使得各点放大系数偏离对象的要求，但我们可以对各点的放大系数进行补偿，使之满足系统线性的要求。因此，对低S值时调节阀的灵敏性是不必担心的。
a.线性阀工作特性 b. 对数阀工作特性
图1 调节阀的工作特性曲线
2、可调比的问题，在调节系统中，调节阀的实际可调比为
式中R为S=1JF ，调节阀的可调比。
加水表27台，电表55台，汽表10台，氮气表4台，氢气表7台，使水的计量率达到97.8%,电达95.4%,汽达93.3%。
为提高计量质量，在计量仪表方面我们还要求做到准、稳、全、细。例如，我们对蒸汽流量表要求，每周回“零”一次，半月排污一次，每月标定一次，半年定检一次。对能源统计数字要求十天必须返回车间一次，为车间掌握生产、采取措施提供依据。这些要求都对加强能源管理，减少浪费，提高利用率发挥了重要作用。有一段时间，合成车间的日用水量突然增加近一倍，车间的同志怀疑计量表出了问题，经过我们检定，表是准确的。在查找原因中发现一段上水管腐蚀漏了，因此大量上水流入人井，及时采取措施，堵住了漏洞。
过去，我们厂用两台50氧压机生产供全厂使用的氮气，没有计量仪表也不进行成本核算，车间管理不严，氮气随意使用，因而造成全厂氮气供不应求。为了使生产不受影响，每月需支出四千元，购进四万立方米的氮气作补充。安装计量表后，同是两台氧压机，同样的产量，满足了全厂生产的需要。取消了外购氮气，一年可节约外购氮气的开支五万七千多元。
三、采用新技术
在设备改造中，我们注意采用新技术，不断提高自控水平，使计量工作发挥更大作用。过去烧碱蒸发冷凝器用的冷却水，按工艺要求应把水温控制在四十度，但是，由于过去是手动操作，不能及时调节，水温经常在四十度以下，而且波动幅度较大，生产条件不稳定，浪费了大量的水，安装了水温自动调节仪表后，使出口水温稳定在四十二度（正负二度），每吨烧碱用水由一百吨下降至九十吨，我们还将回收水供锅炉使用，一年节水八十四万吨，节约燃料油一千二百吨。
目前，计量科的工作已经在全厂生产中发挥了重要作用，不仅提供的数据成为节约能源、分析生产动态、计算产品成本、编制生产计划、以及竞赛考核等的基本依据，成为厂领导分析形势、采取决策、指挥生产的有力助手，而且，为全厂实现技术更新，起着重要的作用。
四、今后打算
1、结合技术改造，综合利用电厂直接供汽。采用TRS—80微处理机，搞好蒸汽计量和控制，使蒸汽温度、流量、压力、加水达到瞬时显示，按小时累计和打印，把蒸汽计量提高到新水平。
2、进一步修订和完善各项管理制度，适应岗位责任制的需要。
3、努力使水、电、汽、油的计量器具检测率均达到100%。
4、结合生产特点，做好特殊气体的计量。如氯气、氢气、氮气、氧气、盐酸气等，实现全部计量。
5、逐步提高仪表精度。对电计量采取以下措施：（1）、直流电计量，将现有的直流互感器更新为防磁式直流互感器，实现直流电压、电流和电量的自动显示，提高直流电计量的准确性。（2）、将进厂有功电度表精度2.0级、无功电度表2.5级改为0.2级，以减少误差。
6、对仪表工人进行技术培训，扩大检定员的队伍。
将水池中的水送到距地面9m的高位槽，利用溢流作用保持水位。容器直径为0.5m左右，入口处距地2m，水力容器与出口调节阀组成一阶惯性环节。液位控制系统由变送器、调节器、记录仪、色带指示仪、调节阀、
定位器等组成。采用ZMAN—16B、Cg=16,Dg=32的线性阀芯，等百分比阀芯各一个。通过管路上阻力调节阀调节，使S=0.07，最大流量Qm=32T/h.。液位量程Hm=0.4m试验中，我们分别采用给定值变化和外加流量（用
电磁阀控制）两种干扰，经分析给定值变化需调节阀的线性工作特性、外加干扰需等百分比工作特性补偿。
图5 试验装置流程示意图
（2）试验结果分析。过程曲线如图6所示。其中（a）是线性阀在S=0.07时已畸变为快开特性的情况，在低液位时出现振荡，在高液位时过程缓慢。（b）是用等百分比阀实现低S值下的线性工作特性。在H/HM=0.2处，整定调节器参数后，在整个液位量程内，控制情况是令人满意的。（c）是施加外干扰的情况，在低液位时波动稍强，表现出对象的非线性，但对于外干扰来说，其非线性并不太严重，因此一次整定后在各个不同工作点上仍能较好地克服外干扰。（d）是用阀门定位器补偿后的控制情况，对外干扰，系统的线性都比较好。
3、生产装置的低S值运行情况 在某炼油厂的热裂化装置的轻油塔液面控制系统进行低S值运行。轻油塔液面是一积分环节。在相应的主干扰下，流量和液位经试验和研究都是线性对象，。因此都选用了等百分比阀实现低S值 下的线性工作特性。经观察记录，施加干扰，运行情况良好。
节能效果：轻油塔液面正常进料量为24M3/h，原用、Cg=16,Dg=32调节阀，调节阀上压降9.4kg/cm2。换用Dg=65,Cg=50的调节阀后，S=0.07，调节阀上减少压损4kg/cm2；
图六 液位调节系统的低S值运行
线性调节阀，无补偿，给定值变化 对数调节阀，无补偿，给定值变化 对数调节阀，无补偿，外干扰 对数调节阀定位器补偿，外干扰
折算功率为2.6KW。流量调节系统原用Dg=40阀，全开时流量为32T/h，压损1.64kg/cm2，换用Dg=65的阀后，S=0.07，调节阀上减少压损1.37kg/cm2，折算功率1.15KW。但由于条件限制，不能改动泵，我们采用了关小泵出口调节阀的办法，使调节阀上减少的压降消耗在泵出口调节阀上，由此证明了调节阀上确实是降低了能耗，并且减少了噪音。
五、结论 1、我们可以通过调节阀的低S值运行降低其能耗；对调节阀工作特性畸变，在采取相应的补偿手段后，控制系统的调节质量能够保证。
2、对要求线性工作特性补偿的对象，在S≤0.1时，可以选用等百分比调节阀。对要求等百分比工作特性补偿的，可以采用阀门定位器凸轮片进行补偿。按S=0.07设计凸轮片，即使由于阻力计算不够精确，若实际S在0.5~0.1之间变化，也能起到较好的补偿作用。且用定位器补偿实施方便、灵活、投资少、见效快。
3、鉴于炼油及化工中一些控制对象多数可按线性对象考虑，因而直接用等百分比调节阀来实现低S时的线性工作特性，可以很快见到效果。
4、降低调节阀上能耗必须和原动机一起考虑，否则达不到节能目的。由于调节阀上节能是有限的，有时不足以换下一等级的泵，可以采用改换叶轮的办法。由离心泵的切割定律：N/NO=(D/D)3，则
。根据上式可以计算所需的叶轮直径，进行切削或更换，这样就可达到节能的目的。
参考文献1.F.G.Shinkey《Energy Conservation Through Control》P30~36 1976
2.F.G.Shinkey《Distillation Control for Prodactivity and Energy Conservation》
3.浙江大学等合编《化工过程控制工程》，化学工业出版社，1978
4.《石油化工自动控制设计手册》，石油化学工业出版社，1978
5.张玉润、祝和云“减少调节阀的能耗”《化工自动化及仪表》,No.6,1981
6.上海工业自动化仪表研究所《定位器设计计算书》，1974.8
