过程控制_国海峰过程控制13讲

1 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） ? 调节阀与管道设备串联 ? 调节阀与管道设备并联 ? 理想流量特性：压差不变，实际上总是在 变的工作流量特性 在实际工程使用中，调节阀是安装在工艺管道系统中 的，所以调节阀两端的压力p常数，此时调节阀的 相对开度和相对流量的关系称为工作流量特性。 （2）工作流量特性（2）工作流量特性 2 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） a)调节阀与管道设备串联 串联管道压力分布 p系统总压差 pk管道设备上的压差 pv调节阀上的压差 由于串联管道设备阻力的影响，产生pk， 当总p不变时，随着管道流量q的增加, pk 增加(正比于流量的平方)，而 pv下降，引 起阀的流量特性变化。 3 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） 串联管道调节阀工作特性 mV p S p = 串联管道调节阀工作特性 a)直线b)对数 调节阀全开时的压差与系统总压差之比-阻力比 4 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） 当S1时，管道阻力为零，调节阀前后的压差等于系统 的总压差，故工作流量特性即为理想流量特性。当S1 时，由于串联管道设备阻力的影响，调节阀流量特性发生 两个变化，一个是调节阀全开时流量减小，即调节阀的可 调范围变小；另一个是流量特性曲线为向上拱，理想直线 特性变成快开特性。S值越小，畸变越严重。在工程设计 中要求S值最小不低于0.30.5。 5 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） 作用：手动操作， 维护旁路阀 a) 对数b)直线 并联管道调节阀工作特性 b)调节阀与管道设备串联 6 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） 调节阀一般都装有旁路阀，当过程控制系统失灵时可作为 手动控制用。有时因产量提高或其他原因，以致调节阀流 量满足不了工艺要求时，把旁路阀打开一些，以使管道流 量增加。但随着旁路阀的打开，虽然调节阀本身流量特性 无变化，但系统可调范围大大下降，泄露量也很大，故此 法不可取，旁路只能是总流量的百分之十几%。，S值不 能低于0.8。 7 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） （3）调节阀流量特性的选择（3）调节阀流量特性的选择 原则 一个过程控制系统，在负荷变动的情况下，为了使系 统能保持预定的品质指标(调节器整定参数不变)，则 要求系统总放大系数在整个操作范围内保持不变，可 以通过适当选择调节阀的特性来补偿被控过程的非线 性，从而使系统总的放大系数保持不变。所以当过程 特性为非线性时，应选用对数流量特性调节阀，否则 就使用直线特性的调节阀。 8 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） ? 阀门定位器是气动执行器的 主要附件； ? 与气动执行器配套使用，利 用负反馈原理来改善调节阀 的定位精度和灵敏度； ? 从而使调节阀能按调节器的 控制信号实现准确定位 6.阀门定位器6.阀门定位器 定位器执行器连接示意图 9 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） ? (1)实现准确定位：(1)实现准确定位： 克服阀杆的摩擦和消除调节阀不平衡力的影响， 保证阀门位置按调节器输出信号正确定位。 ? (2)改善调节阀的动态特性：(2)改善调节阀的动态特性： 有效地克服气压信号的传递滞后，改变原来调节阀 的一阶滞后特性，使之成为比例特性。 主要功能 10 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） ? (3)改变调节阀的流量特性：改变调节阀的流量特性： 通过改变阀门定位器中反馈凸轮的几何形状可以 改变调节阀的流量特性。 ? (4)实现分程控制：实现分程控制： 当用一个调节器的输出信号分段分别控制两只气 动执行器工作时，可用两个阀门定位器，使它们 分别在信号的某一区段完成全行程动作，从而实 现分程控制。 11 2.3.4 执行器（调节阀）2.3.4 执行器（调节阀） 电气阀门定位器的动作原理 1主杠杆 2挡板 3喷嘴 4放大器 5膜头 6反馈凸轮片 7反馈杠杆 8滚轮 9副杠 10反馈弹簧 输入 磁场 逆时针 气压升 下移 逆时针 顺时针 拉长平衡 一定开度 12 第二章小结第二章小结 ?了解建立被控过程数学模型的意义及建立方法； ? 学会用机理建模的方法建立简单过程的数学模型； ? 掌握表征被控过程特性的三个参数放大系数K、时间常 数T、滞后时间的物理意义及对控制品质的影响； ? 掌握由阶跃响应线和矩形脉冲曲线确定对象的数学模型 ? 了解常用的过程检测仪表及变送器工作原理，重点了解 DDZ-型调节器结构及工作原理； ? 掌握执行器的组成、分类； ? 了解不同执行器的流量特性。 基本要求：基本要求： 13 第二章小结第二章小结 思考题 1.什么是过程通道?什么是过程的控制通道和扰动通道? 它们的数学模型是否相同?为什么? 2.什么是机理分析法建模?该方法有何特点?它一般可应 用在何种场合? 3.什么是自衡过程和非自衡过程?什么是单容过程和多 容过程? 4.何谓试验法建模？其有何特点？ 5.试述DDZ型调节器的组成、特点、输入输出信 号，及其工作状态。 14 第二章小结第二章小结 6.试述执行器的组成、分类及其在过程控制中的作用。 7.什么叫气开式调节阀