《《过程控制系统设计》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《过程控制系统设计》PPT课件.ppt（80页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、estest3 过程控制系统设计3 3 过程控制系统设计过程控制系统设计本章学习内容本章学习内容v3.1 过程控制系统设计步骤过程控制系统设计步骤v3.2 确定控制变量与控制方案确定控制变量与控制方案v3.3 过程控制系统硬件选择过程控制系统硬件选择v3.4 节流元件计算节流元件计算v3.5 调节阀选择调节阀选择v3.6 计算举例计算举例过程控制的设计任务、步骤和系统设计方法流量计和调节阀的计算方法 3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.1 过程控制系统设计步骤过程控制系统设计步骤具体步骤:3 过程控制系统设计过程控制系统设计1根据工艺要求和控制目标确定根据工艺要求和控制目标确定系统变量系统
2、变量2建立数学模型建立数学模型3确定确定控制方案控制方案4选择选择硬件设备硬件设备5选择控制算法，进行控制器设计选择控制算法，进行控制器设计6软件设计软件设计7.设备安装、调试与整定、运行设备安装、调试与整定、运行3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.2 确定控制变量与控制方案确定控制变量与控制方案根据控制目标确定控制变量n定性控制目标：稳定性、安全性和经济性被控变量n是工业过程的输出变量n选择原则针对目标、直接关系到质量、建模简单、可测输入变量n分控制输入和扰动输入n控制输入的选择原则对被控量影响大、变化范围大、作用快、直接作用确定控制方案确定控制方案控制结构反馈控制、前馈控制、推断控制控
3、制算法PID、串级控制、比值控制、补偿控制、解耦控制、预测控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、鲁棒控制3 过程控制系统设计过程控制系统设计3 过程控制系统设计过程控制系统设计前馈控制 利用扰动量的直接测量值，调节控制变量，使被控变量保持在预期值。3 过程控制系统设计过程控制系统设计(3)推断控制推断控制 当被控变量不能直接测量使用，利用辅助变量的测量值来调节控制变量，使不可测的被控变量保持在预期值。3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.3 过程控制系统硬件选择过程控制系统硬件选择根据过程控制的输入输出变量以及控制要求，可以选定系统硬件，包含：v控制装置v测量仪表、传感器v执行机构v报警、
4、保护、连锁等部件3 过程控制系统设计过程控制系统设计保护保护装置装置检测检测/变送变送控制控制器器执行执行机构机构被控被控对象对象3.3.2 控制装置控制装置3 过程控制系统设计过程控制系统设计用于过程控制的计算机控制设备多采用DCS（集散控制系统）或PLC（可编程序控制器）。模拟量控制回路较多，开关量较少的过程控制系统宜采用DCS控制；模拟量控制回路较少，开关量较多的过程控制系统宜采用PLC控制。v检测部件一般宜采用定型产品，设计过程控制系统时，根据控制方案选择测量仪表和传感器v选型原则：可靠性实用性先进性3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.3.2 测量仪表和传感器的选型原则测量仪表和传
5、感器的选型原则 3.4 流量计选择流量计选择 3.4.1 流量计算有关的基本概念流量计算有关的基本概念(1)流量Q 流体在单位时间内流过管道或设备某处横断面的数量成为流量。v体积流量Qv单位：米3/小时（m3/h）等v质量流量Qm单位：吨/小时（t/h）;千克/小时（kg/h）等Qm=Qv3 过程控制系统设计过程控制系统设计(2)雷诺数Rev管道内流量小时压差与流量成正比流体的流动状态为v流量变大后压差大致与流量的平方成正比流体的流动状态为紊流v从层流到紊流的分界线取决于流量、流体的密度、粘度和管道内径v雷诺数ReRe2300 层流Re4000 紊流3 过程控制系统设计过程控制系统设计46微米
6、厚的液晶层的流动。微米厚的液晶层的流动。当电场强度平缓增加时当电场强度平缓增加时层流（右上）层流（右上）弱的湍流（左下）弱的湍流（左下）方格状对流（右下）方格状对流（右下）下侧两图混沌下侧两图混沌湍流湍流(2)雷诺数Re（续）3 过程控制系统设计过程控制系统设计式中：式中：管道中流体的平均轴向流速，管道中流体的平均轴向流速，m m/s/s流体的运动粘度，流体的运动粘度，m m2 2/s/s，=/流体的动力粘度，流体的动力粘度，Pa/sPa/sD 工作条件下，上游管道的内径，工作条件下，上游管道的内径，mm（3）等熵指数kv当气体流过节流装置时，会产生膨胀，其压力和体积间有关系：v等熵指数k值表
7、如双原子气体及空气的k=1.41常数常数3 过程控制系统设计过程控制系统设计(4)气体的压缩系数Zv根据理想气体定律求得的气体密度和实际密度值，在高压和低温的情况下，有一定的偏差，必须引入气体压缩系数加以校正。3 过程控制系统设计过程控制系统设计其中：其中：理想气体定律求得的工作状态下的气体密度理想气体定律求得的工作状态下的气体密度 工作状态下的实际气体密度工作状态下的实际气体密度 3.4.2 流量计类型流量计类型 四类：(1)压差式流量计 流量 节流装置前后压差(2)速度式流量计：管道内流体的速度 叶轮旋转速度(3)容积式流量计 流量累计(4)其他类型流量计 电磁流量计、超声波流量计等3 过
8、程控制系统设计过程控制系统设计 3.4.3 节流元件节流元件 3 过程控制系统设计过程控制系统设计节流元件（节流装置）节流元件（节流装置）在直线管道中设置的使流束产生局部收缩的装置在直线管道中设置的使流束产生局部收缩的装置孔板孔板 3 过程控制系统设计过程控制系统设计文丘里管文丘里管 3 过程控制系统设计过程控制系统设计喷喷 嘴嘴3 过程控制系统设计过程控制系统设计3 过程控制系统设计过程控制系统设计v差压式流量计检测原理式中：式中：流量系数流量系数可膨胀系数可膨胀系数 a a节流装置开孔截面积节流装置开孔截面积1 1流体流过节流装置前的密度流体流过节流装置前的密度pp 节流元件前后压力差节流
9、元件前后压力差v标准节流装置的取压方式3 过程控制系统设计过程控制系统设计径距取压径距取压法兰取压法兰取压角接取压角接取压测量与计算方法v流出系数Cv可膨胀系数v流量与压差的关系3 过程控制系统设计过程控制系统设计 在已知管径的管道中设置测量流量的节流装置时，首先要确定以下几项：v 采用的节流装置的类型孔板、文丘里管、喷嘴 v 命题确定所要求取的参数流量、孔径、压差v 计算事先需确定除去待求参数外的其他参数的值3 过程控制系统设计过程控制系统设计选择标准节流装置时直径比的确定v求解依据流量与压差的关系其中，v事先可知道的量有：v未知量有3 过程控制系统设计过程控制系统设计是是的函数的函数是是的
10、函数的函数关于关于的的非线性方程非线性方程v根据流量与压差的关系方程v求直径比两种方法手工计算迭代计算计算机计算采用MATLAB的fsolve函数3 过程控制系统设计过程控制系统设计最大刻度流量的确定v流量一般分为正常流量（操作流量）、最大流量、最小流量v流量的单位不可压缩流体（液体）质量流量（常用）或体积流量蒸汽质量流量气体体积流量v气体的体积流量与气体所处的状态（温度、压力、湿度）有关，所以须注明单位的状态3 过程控制系统设计过程控制系统设计最大刻度流量的确定（续）v对于气体流量工艺专业委托设计时，提出的流量往往为标准状态值节流装置计算时，采用的是工作状态下的流量值v气体流量换算公式标准状
11、态下的干气体工作状态下的干气体3 过程控制系统设计过程控制系统设计3 过程控制系统设计过程控制系统设计v什么是调节阀什么是调节阀v调节阀的工作原理调节阀的工作原理v调节阀的静、动态特性调节阀的静、动态特性v调节阀的选择调节阀的选择（调节阀口径的选择）（调节阀口径的选择）3.5 调节阀选择调节阀选择3 过程控制系统设计过程控制系统设计v调节阀调节阀是过程控制系统中最常用的执行机构；是过程控制系统中最常用的执行机构；是是按按照照控控制制器器（调调节节器器或或操操作作器器）所所给给定定的的信信号号大大小小和和方方向向，改改变变阀阀的的开开度度，以以实实现现调调节节流流体体流量流量的装置的装置。3 过
12、程控制系统设计过程控制系统设计控制控制器器执行执行机构机构手动手动气动或电动气动或电动v调节阀（续）调节阀（续）调节阀实际上是一个局部阻力调节阀实际上是一个局部阻力可以改变可以改变的节流的节流元件。元件。3 过程控制系统设计过程控制系统设计阀杆阀杆阀芯阀芯阀座阀座v调节阀的分类调节阀的分类根据执行器的能量形式分：根据执行器的能量形式分：电动、气动、液动电动、气动、液动v电动调节阀电动调节阀由伺服电机控制执行机构由伺服电机控制执行机构v气动调节阀气动调节阀气源气源气动薄膜气动薄膜推动阀推动阀气动薄膜单座调节阀气动薄膜单座调节阀电动调节阀电动调节阀3 过程控制系统设计过程控制系统设计v气动调节阀（
13、续）气动调节阀（续）由执行机构和控制机构组成由执行机构和控制机构组成p执行机构根据推力作用方向分为：执行机构根据推力作用方向分为：正作用正作用有压，阀杆下移有压，阀杆下移反作用反作用有压，阀杆上移有压，阀杆上移p控制机构可分为：控制机构可分为：正作用正作用阀杆下移，阀门关阀杆下移，阀门关反作用反作用阀杆下移，阀门开阀杆下移，阀门开气动调节阀可分为气动调节阀可分为气开式气开式有压时阀开，无压时阀关有压时阀开，无压时阀关气关式气关式有压时阀关，无压时阀开有压时阀关，无压时阀开3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.5.1 调节阀计算基础调节阀计算基础1 1调节阀的工作原理和流量方程式调节阀的工作原
14、理和流量方程式v伯努利定理（伯努利定理（BernoulliBernoulli方程式）方程式）流体几方面的能量总量保持不变，即流体几方面的能量总量保持不变，即比压能比动能比势能常数比压能比动能比势能常数稳定气流中，在同一管道的各个切面上，空气稳定气流中，在同一管道的各个切面上，空气的静压和动压之和保持不变，即的静压和动压之和保持不变，即流速大（动能大），压力小（势能小）流速大（动能大），压力小（势能小）伯努利方程式伯努利方程式3 过程控制系统设计过程控制系统设计1 1调节阀的工作原理和流量方程式（续）调节阀的工作原理和流量方程式（续）v伯努利方程式伯努利方程式3 过程控制系统设计过程控制系统设计
15、v流量方程式流量方程式1.1.当当和和给定时，给定时，Q Q流量系数流量系数值反映了阀的流通能力（阀的容量）。值反映了阀的流通能力（阀的容量）。2.2.流量系数流量系数C C截面积截面积A A成正比成正比阀全开时，阀的口径越大，其流通能力也越大。阀全开时，阀的口径越大，其流通能力也越大。3.3.流量系数流量系数C C与阀的阻力系数与阀的阻力系数的平方根成反比的平方根成反比增增大大，会会使使阀阀的的流流通通能能力力减减小小，若若阀阀的的口口径径一一定定，则不同结构的阀阻力系数不同，其则不同结构的阀阻力系数不同，其C C值也各异值也各异。3 过程控制系统设计过程控制系统设计由流量方程式可知由流量方
16、程式可知1.1.调节阀额定流量系数的定义（调节阀额定流量系数的定义（KvKv或或CvCv）（1 1）温温度度为为5 51010的的水水，在在1010PaPa的的压压降降下下，每每小小时时流流过过调节阀水量的立方米数，以符号调节阀水量的立方米数，以符号KvKv表示，国际（我国）通用。表示，国际（我国）通用。（2 2）温温度度为为6060的的水水，在在1psi(1psi(磅磅/平平方方英英寸寸）的的压压降降下下，每分钟流过调节阀水量的加仑数，以符号每分钟流过调节阀水量的加仑数，以符号CvCv表示。表示。（3 3）KvKv=0.8569Cv =0.8569Cv 或或 CvCv=1.167Kv=1.1
17、67Kv 3 过程控制系统设计过程控制系统设计调节阀计算中用到的若干概念调节阀计算中用到的若干概念2 2阻塞流阻塞流v 阀前压力阀前压力p p1 1一定时一定时 v 此时，压差比此时，压差比X 达到极限：达到极限：3 过程控制系统设计过程控制系统设计XT压差比系数压差比系数k绝热指数（比热容）绝热指数（比热容）v在阻塞流情况下，计算流量系数在阻塞流情况下，计算流量系数C时，对不可压缩时，对不可压缩流体、低雷诺数流体、特别是可压缩流体皆需进行流体、低雷诺数流体、特别是可压缩流体皆需进行修正修正3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.3.压力恢复系数压力恢复系数F FL L 调节阀在缩流断面前后的
18、静压力调节阀在缩流断面前后的静压力变化：变化：v断面前断面前 流速流速v v1 1，静压力，静压力p p1 1v断面处断面处 流速最大，静压力流速最大，静压力p pvcvc最小最小v断面后断面后 流速减缓，静压力恢复到流速减缓，静压力恢复到p p2 2 p p2 2pp1 1 压力恢复程度受以下因素影响：压力恢复程度受以下因素影响：v阀的结构阀的结构v阀的开度阀的开度 压力恢复程度由压力压力恢复程度由压力恢复系数恢复系数F FL L度度量量3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.3.压力恢复系数压力恢复系数F FL L（续）（续）v对不可压缩流体（液体），在非阻塞流工况下：对不可压缩流体（液体
19、），在非阻塞流工况下：v对不可压缩流体（液体），在阻塞流工况下：对不可压缩流体（液体），在阻塞流工况下：v对可压缩流体（气体），求压力恢复系数对可压缩流体（气体），求压力恢复系数的方法相同，的方法相同，只是阻塞流产生的条件不同：只是阻塞流产生的条件不同：4 4调节阀的可调比调节阀的可调比R R（1 1）可调比定义）可调比定义 指指该该阀阀所所能能调调节节的的最最大大流流量量Qmax和和最最小小流流量量Qmin的比值的比值:关于关于Qmin的说明：的说明：vQmin是是调调节节阀阀可可控控流流量量的的下下限限值值，通通常常为为最最大大流流量量的的10%10%左右，最低约为左右，最低约为2%2%4
20、%4%3 过程控制系统设计过程控制系统设计4 4调节阀的可调比调节阀的可调比R R（续）（续）v理想可调比理想可调比调节阀两端压差不变时的可调比调节阀两端压差不变时的可调比此时，此时，是阀的最大和最小流通能力之比是阀的最大和最小流通能力之比使用时希望大，但实际做不到（使用时希望大，但实际做不到（Qmin受限制）受限制）v实际可调比实际可调比实际使用时，阀前后的压差会变化，如实际使用时，阀前后的压差会变化，如随管道阻力的变化而变化随管道阻力的变化而变化随有无旁路阀而变化随有无旁路阀而变化3 过程控制系统设计过程控制系统设计串联管道串联管道v串联管道上调节阀的实际可调比会降低。串联管道上调节阀的实
21、际可调比会降低。在串联管道系统的总压降在串联管道系统的总压降一定时，随着流量的一定时，随着流量的增加，串联管路的阻力损失相应增大，调节阀上的压降增加，串联管路的阻力损失相应增大，调节阀上的压降相对减少，从而调节阀所能流通的相对减少，从而调节阀所能流通的最大流量减少最大流量减少。3 过程控制系统设计过程控制系统设计串联管道（续）串联管道（续）v串联管道上调节阀的实际可调比串联管道上调节阀的实际可调比v近似公式近似公式3 过程控制系统设计过程控制系统设计p pminmin-调节阀全开时阀上的压降调节阀全开时阀上的压降p pmaxmax-最小开度时阀上的压降最小开度时阀上的压降接近于管路总压降接近于
22、管路总压降p pp pv v/p pT T压降比压降比小小可调比小，可调比小，不可太小，通常为不可太小，通常为0.30.30.60.6并联管道并联管道v并联管道上调节阀的实际可调比也会降低。并联管道上调节阀的实际可调比也会降低。旁旁路路流流量量的的存存在在，相相当当于于通通过过调调节节阀阀的的最最小小流流量量增增大大，使调节阀的实际可调比降低。使调节阀的实际可调比降低。3 过程控制系统设计过程控制系统设计并联管道（续）并联管道（续）v设实际可调比为设实际可调比为R Rp p，则，则3 过程控制系统设计过程控制系统设计其中其中QTmax 总管最大流量总管最大流量Q1min 阀体部件最小流量阀体部
23、件最小流量Q2 旁路流量旁路流量越大，旁路流量越大，旁路流量Q2越小，可调比越小，可调比p越越大大设旁路程度设旁路程度Q1maxQTmax，则，则.调节阀的流量特性调节阀的流量特性v指指流流体体流流过过阀阀门门的的相相对对流流量量和和相相对对开开度度之之间间的的函函数关系，即数关系，即 式中：式中：Qr 相对流量相对流量Lr 相对开度相对开度3 过程控制系统设计过程控制系统设计阀在某一开度下的流量阀在某一开度下的流量全开时流量全开时流量阀在某一开度的行程阀在某一开度的行程全开时行程全开时行程流量系数反映调节阀的静特性流量系数反映调节阀的静特性流量特性刻画调节阀的动特性流量特性刻画调节阀的动特性
24、二者对调节阀的选二者对调节阀的选用均具有重要意义用均具有重要意义流量特性的分类：流量特性的分类：v理想流量特性理想流量特性阀前后压差不变阀前后压差不变v工作流量特性工作流量特性真实情况（阀前后压差）真实情况（阀前后压差）串联管道串联管道并联管道并联管道3 过程控制系统设计过程控制系统设计1 1理想流量特性理想流量特性（阀前后压差不变）（阀前后压差不变）v直线（）直线（）v对数（）对数（）v抛物线（）抛物线（）v快开（）快开（）3 过程控制系统设计过程控制系统设计(1)(1)直线流量特性直线流量特性v指指调调节节阀阀的的单单位位相相对对位位移移的的变变化化所所引引起起的的相相对流量的对流量的变化
25、变化是是常数常数，即，即 3 过程控制系统设计过程控制系统设计K为常数，调节阀的放大系数。为常数，调节阀的放大系数。解微分方程得：解微分方程得：为可调比，为可调比，R=Qmax/Qmin起点起点(0,1/R)终点终点(100,100)(1)(1)直线流量特性（续）直线流量特性（续）在调节阀开度变化在调节阀开度变化 dl 相同的情况下相同的情况下，当当流流量量小小时时，流流量量的的变变化化值值 dQ 相相对对较较大大，调调节节作作用用较强，易产生超调和引起振荡；较强，易产生超调和引起振荡；3 过程控制系统设计过程控制系统设计当当流流量量大大时时，dQ相相对对较较小小，调调节作用进行缓慢，不够灵敏
26、。节作用进行缓慢，不够灵敏。（2 2）对数流量特性（百分比特性）对数流量特性（百分比特性）v调调节节阀阀单单位位相相对对开开度度的的变变化化所所引引起起的的相相对对流流量量的变化和此点的相对流量成正比关系。的变化和此点的相对流量成正比关系。v数学表达式为数学表达式为v解微分方程得解微分方程得 3 过程控制系统设计过程控制系统设计（2 2）对数流量特性（百分比特性）（续）对数流量特性（百分比特性）（续）在同样的开度变化值在同样的开度变化值dl下下流量小时（小开度时）流量的变化流量小时（小开度时）流量的变化dQ也小，调节平也小，调节平稳缓和；稳缓和；流量大时（大开度时）流量的变化流量大时（大开度时
27、）流量的变化dQ也大，调节灵也大，调节灵敏有效。敏有效。v无论是小开度还是大开度，相对流量的变化率无论是小开度还是大开度，相对流量的变化率都是相等的，流量变化的百分比是相同的。都是相等的，流量变化的百分比是相同的。3 过程控制系统设计过程控制系统设计（3 3）抛物线流量特性）抛物线流量特性v阀阀的的相相对对流流量量与与相相对对流流量量的的平平方方根根成成正正比比的的关关系的特性系的特性v其数学表达式为其数学表达式为v解微分方程得：解微分方程得：v抛抛物物线线流流量量特特性性介介于于直直线线流流量量特特性性和和对对数数流流量量特性之间特性之间3 过程控制系统设计过程控制系统设计（4 4）快开流量
28、特性）快开流量特性v阀在开度很小时，就已经将流量放大，随着开度的增阀在开度很小时，就已经将流量放大，随着开度的增加，流量很快就达到最大（饱和）值，以后再增加开加，流量很快就达到最大（饱和）值，以后再增加开度，流量几乎没有变化。度，流量几乎没有变化。v适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。v其数学表达式为其数学表达式为v解微分方程得解微分方程得 3 过程控制系统设计过程控制系统设计（5 5）蝶阀流量特性）蝶阀流量特性v蝶阀的理想流量特性是一条近似对数（等百分蝶阀的理想流量特性是一条近似对数（等百分比）的特性曲线，在整个角行程内蝶阀都起着比）的特性曲线，在整个
29、角行程内蝶阀都起着控制流量的作用。控制流量的作用。v若蝶阀直径选得太大若蝶阀直径选得太大特性成快开型特性成快开型阀只在小的行程内操作，阀只在小的行程内操作，易引起振荡，使控制不稳定。易引起振荡，使控制不稳定。v若蝶阀直径选得过小若蝶阀直径选得过小特性曲线下移特性曲线下移要正确选择蝶阀的直径要正确选择蝶阀的直径3 过程控制系统设计过程控制系统设计2 2工作流量特性工作流量特性v在在实实际际生生产产中中，调调节节阀阀前前后后压压差差总总是是变变化化的的，这时的流量特性称为工作流量特性。这时的流量特性称为工作流量特性。v工作流量特性与管道系统阻力有关。工作流量特性与管道系统阻力有关。串联管道的工作流
30、量特性串联管道的工作流量特性并联管道的工作流量特性并联管道的工作流量特性3 过程控制系统设计过程控制系统设计（1 1）串联管道的工作流量特性串联管道的工作流量特性v理想流量特性畸变为工作流量特性理想流量特性畸变为工作流量特性管管道道损损失失变变大大，阀阀全全开开流流量量变变小小，压压降降比比变变小小,实实际际可可调调比比变变小小v阀上压差的变化规律阀上压差的变化规律3 过程控制系统设计过程控制系统设计(a)阀的理想特性为直线特性阀的理想特性为直线特性 (b)阀的理想特性为对数特性阀的理想特性为对数特性 结论：结论：随着随着s值减小值减小直线特性直线特性快开特性快开特性对数特性对数特性直线特性直
31、线特性实际使用中，一般希望实际使用中，一般希望s值不低于值不低于0.30.5。（2 2）并联管道的工作流量特性）并联管道的工作流量特性3 过程控制系统设计过程控制系统设计式中式中旁路程度，旁路程度，可以看出可以看出:旁路阀全关时，旁路阀全关时，B=1，实际工作特性理想特性，实际工作特性理想特性旁路阀逐渐开启，旁路阀逐渐开启，2增加，则增加，则B值减小，可调比下降；值减小，可调比下降；希望希望B值不低于值不低于0.5，最好不低于，最好不低于0.8。v首首先先根根据据给给定定的的条条件件计计算算出出流流量量系系数数C C的的值值，然然后根据后根据C C值查表决定阀的口径。值查表决定阀的口径。流量系
32、数流量系数CC阀口径阀口径v我国当前使用的流量系数值是按我国当前使用的流量系数值是按K Kv v制列出的。制列出的。3 调节阀口径计算调节阀口径计算 计算选定调节阀口径的方法，是流通计算选定调节阀口径的方法，是流通能力法能力法(简称简称C C值法值法)。3.5 3.5 调节阀口径计算调节阀口径计算1 1调节阀流量系数调节阀流量系数K Kv v值的计算值的计算v有两种方法：有两种方法：调节阀口径计算指南调节阀口径计算指南推荐的方法推荐的方法平均密度修正法平均密度修正法v两种计算两种计算K Kv v值的方法均有相关公式可查。值的方法均有相关公式可查。见教材表见教材表3.23.2v在实际使用时还需要
33、进行修正在实际使用时还需要进行修正包包括括低低雷雷诺诺数数修修正正、管管件件形形状状修修正正以以及及平平均均密密度度修修正等。正等。3 调节阀口径计算调节阀口径计算1 1调节阀流量系数调节阀流量系数K Kv v值的计算值的计算v计算计算K Kv v值的方法值的方法1 1（教材表（教材表3.23.2）：3 调节阀口径计算调节阀口径计算调节阀流量系数调节阀流量系数Kv值的计算方法值的计算方法1精度较高，但较复杂。精度较高，但较复杂。调节阀流量系数调节阀流量系数Kv值的计算方法值的计算方法22 2调节阀口径的选定调节阀口径的选定v思想：思想：计算出实际工作所需的计算出实际工作所需的K Kvmaxvm
34、ax后后,选标准规格阀的额定选标准规格阀的额定K Kv v值相近且稍大于值相近且稍大于K Kvmaxvmax该该K Kv v值所对应的阀的口径即为应选的阀径。值所对应的阀的口径即为应选的阀径。3 调节阀口径计算调节阀口径计算v阀径计算步骤：阀径计算步骤：根据工艺初选阀型、流向及流量特性、根据工艺初选阀型、流向及流量特性、K Kv v的计算方法；的计算方法；确确定定计计算算值值的的各各项项参参数数值值，如如阀阀前前后后压压力力，最最大大、常常用用、最小流量，阀前后压差，密度以及其他辅助修正系数；最小流量，阀前后压差，密度以及其他辅助修正系数；判别工况是阻塞流，还是非阻塞流；判别工况是阻塞流，还是
35、非阻塞流；选定合适的选定合适的KvKv值计算公式，计算最大流量下阀的值计算公式，计算最大流量下阀的K Kvmaxvmax值；值；按按K Kvmaxvmax值找靠近的额定值找靠近的额定KvKv值，从而查到对应的阀径；值，从而查到对应的阀径；校验校验进进行行压压力力校校验验、压压差差校校验验、开开度度校校验验和和可可调调比比校校验验，以以验验证证所所选选调调节阀口径的正确性。节阀口径的正确性。3 调节阀口径计算调节阀口径计算（2 2）计算参数的确定）计算参数的确定v最大工作流量最大工作流量Q Qmaxmax调节阀调节阀K Kv v值的计算公式中最大工作流量值的计算公式中最大工作流量Q Qmaxma
36、x是一是一个重要参数。个重要参数。Q Qmaxmax选得过小，将不能满足生产要求选得过小，将不能满足生产要求Q Qmaxmax选选得得过过大大，将将会会使使调调节节阀阀经经常常处处于于小小开开度度工工作作，可可调调范范围围变变小小，严严重重使使会会引引起起系系统统振振荡荡，噪噪声声大大，系系统统不不稳稳定定和和降降低低阀阀芯芯的的寿寿命命，尤尤其其是是高高压压控控制制阀阀，更要注意这一点。更要注意这一点。最大流量可为正常操作流量的最大流量可为正常操作流量的1.25-21.25-2倍。倍。3 调节阀口径计算调节阀口径计算阀上的压差阀上的压差PPv调节阀对流量进行控制必然有一定的阻力损失，即调节阀
37、对流量进行控制必然有一定的阻力损失，即阀上的压差阀上的压差PP。vPP的确定要综合考虑的确定要综合考虑从节省能耗和工艺设备投资考虑从节省能耗和工艺设备投资考虑希望阀上的阻力损失尽可能小些，即希望阀上的阻力损失尽可能小些，即PP要小要小从阀的工作流量特性考虑从阀的工作流量特性考虑必须使阀在系统中占有一定的压差，才能保证调节阀有较好的必须使阀在系统中占有一定的压差，才能保证调节阀有较好的调节性能，即调节性能，即PP要大要大v根据已知条件的不同，根据已知条件的不同，PP的确定方法有很多的确定方法有很多3 调节阀口径计算调节阀口径计算（3 3）开度验算）开度验算v验证阀的实际开度是否在正确的开度上。验
38、证阀的实际开度是否在正确的开度上。一一般般希希望望在在计计算算的的Q Qmaxmax下下，开开度度Kmax为为90%90%，不宜过小（不宜过小（Kmax=lmax/l100100%100%)否否则则，可可调调范范围围缩缩小小，口口径径偏偏大大，调调节节特特性性变变坏坏，也不经济也不经济最小开度应大于最小开度应大于10%10%否否则则，流流体体对对阀阀芯芯、阀阀座座冲冲蚀蚀严严重重，易易损损坏坏阀阀芯芯，致使特性变坏，甚至失灵致使特性变坏，甚至失灵3 调节阀口径计算调节阀口径计算（3 3）开度验算）开度验算v直线特性阀的开度验算公式直线特性阀的开度验算公式v等百分比阀的开度验算公式等百分比阀的开
39、度验算公式3 调节阀口径计算调节阀口径计算3 调节阀口径计算调节阀口径计算（4 4）可调比的验算）可调比的验算v理想可调比理想可调比R R一般为一般为30 30 v实际工作开度在实际工作开度在10%-90%10%-90%，所以实际可调比一般，所以实际可调比一般只能达到只能达到1010左右，验算时以左右，验算时以R=10R=10代入下式代入下式 其中其中R Rs s为实际可调比，为实际可调比，s s为压降比为压降比(s=(s=p pminmin/p pT T)计算举例计算举例加热炉的空气调节蝶阀口径的计算加热炉的空气调节蝶阀口径的计算 3.6 3.6 计算举例计算举例计算举例计算举例加热炉的空气
40、调节蝶阀口径的计算加热炉的空气调节蝶阀口径的计算计算举例计算举例加热炉的空气调节蝶阀口径的计算加热炉的空气调节蝶阀口径的计算计算举例计算举例加热炉的空气调节蝶阀口径的计算加热炉的空气调节蝶阀口径的计算本章小结本章小结1.1.过程控制系统设计的步骤与方法，根据生产工艺过程控制系统设计的步骤与方法，根据生产工艺要求，如何选择被控变量和控制变量，以及仪表要求，如何选择被控变量和控制变量，以及仪表选型的基本原则。选型的基本原则。2.2.流量测量和计算有关的基本原理与概念，流量计流量测量和计算有关的基本原理与概念，流量计类型，节流装置的取压方式，以及标准节流装置类型，节流装置的取压方式，以及标准节流装置的一种计算方法。的一种计算方法。3 过程控制系统设计过程控制系统设计3.3.调节阀的几种典型特性，调节阀口径计算中调节阀的几种典型特性，调节阀口径计算中有关的基本概念，调节阀口径计算方法和验有关的基本概念，调节阀口径计算方法和验算方法。算方法。4.4.步进加热炉流量控制系统的组成，给出了步进加热炉流量控制系统的组成，给出了一个标准孔板和蝶阀计算的实例。一个标准孔板和蝶阀计算的实例。本章小结本章小结3 过程控制系统设计过程控制系统设计