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調(diào)節(jié)閥對BAS控制品質(zhì)的影響

閱讀:107發(fā)布時(shí)間:2013-7-3

    控制閥門也稱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力元件,將控制器輸出信號轉(zhuǎn)換為閥桿的連續(xù)動(dòng)作,通過改變閥芯行程來改變閥的阻力系統(tǒng),達(dá)到調(diào)節(jié)管道系統(tǒng)中液體或氣體流量的目的。空調(diào)系統(tǒng)中的控制閥門絕大部分是球閥,一般為三類:VT系列閥門(the VT series valve)、Cage Trim型閥門(the Cage Trim style valve)和鑄鐵法蘭閥(the Iron Body Flane valve)。所有球閥包含閥體、連桿柱塞組件、閥蓋和閥門驅(qū)動(dòng)器四個(gè)基本部分。
在國內(nèi)許多工程中發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)者在調(diào)節(jié)閥門的選擇中,特別是選擇閥門口徑時(shí)存在隨意性現(xiàn)象較為嚴(yán)重。有些設(shè)計(jì)者直接選擇調(diào)節(jié)閥門口徑與管徑一致,有些簡單地相對管徑縮小一號。這些隨意性的設(shè)計(jì)不僅造成投資浪費(fèi),同時(shí)降低了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì),影響系統(tǒng)的壽命,應(yīng)引起設(shè)計(jì)者高度重視。就閥門的選擇而言,過小的閥門一方面達(dá)不到系統(tǒng)的容量要求,另一方面閥門將需要通過系統(tǒng)提供較大的壓差以維持足夠的流量,加重泵的負(fù)荷,閥門易受損害;閥門口徑過大會使控制性能變差,易使系統(tǒng)受沖擊和振蕩,而且投資也會增加。閥門過大過小都會帶來控制閥壽命縮短和維護(hù)不便的后果。因此,選擇適當(dāng)?shù)目刂崎y口徑,對系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是非常重要的。
1 自控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)
    對于某一過程變量V(如曖通系統(tǒng)中盤管出水溫度)的控制,系統(tǒng)中將會設(shè)定一個(gè)目標(biāo)值。系統(tǒng)從初始狀態(tài)到達(dá)控制目標(biāo)會有一個(gè)過程,也就是說系統(tǒng)從初始狀態(tài)到達(dá)平衡的目標(biāo)狀態(tài)需要一定的時(shí)間。對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)而言,其品質(zhì)一方面體現(xiàn)于系統(tǒng)達(dá)到目標(biāo)值的時(shí)間長短,更重要的是系統(tǒng)達(dá)到目標(biāo)值的精度和平衡度。達(dá)到目標(biāo)值的時(shí)間短,振蕩周期少,目標(biāo)偏離值小,表明控制系統(tǒng)的品質(zhì)好,反之,控制品質(zhì)差。
    圖1中,兩曲線表示理想控制系統(tǒng)和振蕩較大的控制系統(tǒng)曲線。在實(shí)際的控制系統(tǒng)中,*的控制曲線介于兩者之間,即過程變量在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡態(tài)后在很小的范圍內(nèi)波動(dòng),在PI方式控制中,這種波動(dòng)會越來越小,接近于理想狀態(tài)。
    理想的控制系統(tǒng)過程度量從初始狀態(tài)V0到達(dá)目標(biāo)值V1的時(shí)間為t0>,系統(tǒng)一般通過2個(gè)振蕩周期基本能達(dá)到平衡狀態(tài),系統(tǒng)狀態(tài)和目標(biāo)值保持一致。這種理想情況在實(shí)際中是不存在的,但每位系統(tǒng)設(shè)計(jì)者都希望控制曲線逼近理想狀態(tài)。對于調(diào)節(jié)閥控制而言,閥門口徑的選擇是影響控制線性度的關(guān)鍵因素。振蕩較大的系統(tǒng)表示調(diào)節(jié)閥門過大而表現(xiàn)出來的過程變量V和時(shí)間t的關(guān)系。其特征是變量在目標(biāo)之間的振幅較大,達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的時(shí)間較長,甚至系統(tǒng)一直在平衡態(tài)上振蕩。這種振蕩在調(diào)節(jié)閥上體現(xiàn)出來的特征是閥門處于不穩(wěn)定狀態(tài),不但調(diào)節(jié)品質(zhì)低,對設(shè)備本身也會存在不利影響。造成系統(tǒng)振蕩的原因是多方面的,但zui主要的原因是沒有對閥門的流量特性進(jìn)行綜合分析,選擇閥門口徑過大造成的。
    目前控制系統(tǒng)軟件通常采用微積方法,本文不討論控制軟件因素,只對調(diào)節(jié)閥的基本參數(shù)對控制品質(zhì)的影響進(jìn)行分析,從而提醒設(shè)計(jì)者在調(diào)節(jié)閥門的選擇中進(jìn)行綜合考慮,保證系統(tǒng)的控制品質(zhì)。
 


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