閥門口徑計算

在試圖通過減小過程偏差度來優(yōu)化過程性能的時候，有時會出現(xiàn)閥門口徑選得太大的情況。這是由于使用與管線等徑的閥門引起的，尤其是使用大流通能力的旋轉(zhuǎn)閥、以及在過程設(shè)計的不同階段保守地加入多個安全系數(shù)。
閥門口徑選得太大會從兩個方面影響過程偏差度。*，口徑太大的閥門把太多的增益放在閥門上，而把較小的靈活性留給控制器的調(diào)整。*性能發(fā)生在大部分的回路增益由控制器提供的時候。請注意在圖2-5 的增益曲線里面，過程增益在低于約25%的閥門行程區(qū)域里變得非常高。如果閥門口徑太大，會使得閥門更有可能在或接近這個區(qū)域工作。這個很高的增益可能意味著控制器的增益需要減小以避免回路的不穩(wěn)定問題。當(dāng)然，這就意味著增加過程偏差度的懲罰。
口徑太大的閥門影響過程偏差度的第二個方面是一個口徑太大的閥門有可能頻繁地在閥門的較小開度下工作。在閥門的較小開度處，密封摩擦力比較大，尤其是在旋轉(zhuǎn)閥里。由于一個口徑太大的閥門對于一個給定的閥門行程增量會產(chǎn)生一個不成比例地大的流量改變，這個現(xiàn)象會大大地增加由于摩擦力引
起的與死區(qū)有關(guān)的過程偏差度。
不考慮它的實際固有閥門特性，一個超大口徑的閥門趨向于象快開閥門一樣地動作，這會在較小的開度區(qū)域（圖2-5）引起很高的安裝過程增益。另外，閥門口徑選得太大，閥門趨向于在相對低的行程處就達(dá)到系統(tǒng)的流通能力，使得流量曲線在較高的閥門行程處變得更加平坦（圖2-5）。對于超過50% 的閥門行程，這個閥門對于過程控制而言已經(jīng)變得無效了，因為過程增益接近零，并且閥門行程的很大變化只會引起流量的微小變化。結(jié)果是在這些區(qū)域根本沒有希望取得可以接受的過程偏差度。
閥門被錯誤地用在該應(yīng)用場合，因為它有這樣一個窄的控制范圍（約25%至45%）。這個情況是因為選擇了一個與管線等徑的蝶閥而引起的，主要是由于它的低成本，而且沒有考慮到調(diào)節(jié)閥（控制閥）的低劣動態(tài)性能會犧性過程偏差度從而引起利潤損失。
不幸的是，這種情況經(jīng)常重復(fù)。過程控制研究表明，對于某些工業(yè)，目前在過程控制回路里的大多數(shù)閥門相對于它們的應(yīng)用工況都選得太大。這可能看起來是違反直覺的。但是通常具有經(jīng)濟(jì)意義的是針對目前的工況選擇一個調(diào)節(jié)閥（控制閥），然后當(dāng)工況改變時更換這個閥門。
選擇一個閥門的時候，重要的是考慮閥門的類型、固有特性、以及可以為該應(yīng)用場合提供可能的zui寬的控制范圍的閥門口徑。