通過了解控制閥來提高流量

幾乎完全打開的閥門可以增加流量，從而提高產(chǎn)量，同時(shí)消除系統(tǒng)中的瓶頸或夾傷。

對(duì)于加工廠來說，通常會(huì)包含許多離心泵。在連續(xù)過程中，用于連續(xù)控制泵的常規(guī)方法是節(jié)流控制閥。目的是通過調(diào)整操縱變量來保護(hù)受控變量不受干擾。在泵系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)變量通常是液體流量。

在設(shè)計(jì)泵系統(tǒng)時(shí)，過程工程師通常以固定的設(shè)計(jì)流量計(jì)算管道，配件，在線設(shè)備和在線儀表的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)壓降。然后，他們?cè)黾恿丝刂崎y的壓力損失，這通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出的。傳統(tǒng)上，這是介于0.2和0.5 bar之間的固定值。另一種方法是將系統(tǒng)揚(yáng)程曲線的動(dòng)態(tài)壓力損失的一定百分比（例如25％到50％）分配給控制閥的壓降。

圖1.帶有控制閥RV的簡(jiǎn)單泵系統(tǒng)（泵P）的示意圖，該閥由容器V1中的液位控制器調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)流量為Q。（圖片由Pumpenfachingenieur GmbH提供）

任何絕對(duì)或相對(duì)的控制閥壓力損失都必須以一定的開度或行程為準(zhǔn)，通常為全行程的60％至80％。代替選擇特定行程，可以將閥門尺寸系數(shù)或額定Cv（全開時(shí)的Cv）的百分比固定為例如大約60％到75％。²

根據(jù)閥門的參數(shù)，當(dāng)閥門打開至100％行程時(shí)，流量將增加。但是，運(yùn)行中的控制器將通過振蕩來響應(yīng)干擾，因此實(shí)際上無法達(dá)到100％行程時(shí)的最大流量，并且這是一個(gè)極限。然而，幾乎完全打開的閥可以增加流量，從而提高產(chǎn)量，并消除瓶頸或夾傷。

圖1示出了一種系統(tǒng)，其中離心泵（P）將液體從吸入側(cè)容器（V1）移動(dòng)到另一容器（V2）。緊隨泵的壓力噴嘴之后，旁通管線分叉；這樣通過電阻裝置將部分液體再循環(huán)到V1。主流在其通向V2的路徑上通過一個(gè)致動(dòng)的控制閥（RV）。

控制閥的開度或行程由控制器（在這種情況下為容器V1中的液位控制器（LC））確定。控制器也可以位于過程中的其他位置，例如，蒸餾塔底部的溫度控制器。

管道及其所有成員都會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓力損失。控制閥RV也是如此。此外，存在一個(gè)總靜壓差，該總靜壓差由V1和V2之間的壓差加上來自大地高度的壓力組成。

一個(gè)通用的例子可以證明控制閥參數(shù)對(duì)最大流量的影響。使用最佳效率點(diǎn)（BEP）作為參考來描述泵的特性。大多數(shù)徑向離心泵，通常是具有低比轉(zhuǎn)速的小型泵，都涵蓋了圖2中的特性。實(shí)際特性分散在很寬的范圍內(nèi)，并且隨著比轉(zhuǎn)速的增加，類似于曲線II的特性明顯傾向于陡峭特性。³

圖2. 曲線I和曲線II限制的徑向離心泵的無量綱特性領(lǐng)域。

圖3.不同量程R的等百分比控制閥的特性

泵系統(tǒng)可以通過三個(gè)參數(shù)來表征。第一部分描述了控制閥壓力損失與系統(tǒng)壓力損失之間的關(guān)系（請(qǐng)參見公式1）。

第二種是在設(shè)計(jì)條件下為控制閥的壓力損失ΔpRV _，S分配一定的無量綱行程Y _s（請(qǐng)參見公式2）。

在設(shè)計(jì)流量ΔP的動(dòng)壓損失_{達(dá)因，S}是由動(dòng)態(tài)壓力損失加上靜壓差Δp的總和也被分割_靜態(tài)。例如，ΔP _靜態(tài) = 0反映了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，B = 1改變控制閥的行程會(huì)發(fā)生變化的流速。容量或流量與行程之間的關(guān)系遵循特定曲線。公式4展示了等百分比特性，這在大多數(shù)閥門中都可以找到。

圖3以無量綱的形式反映了這一點(diǎn)，例如，在行駛/額定行程上將Cv除以額定Cv，其參數(shù)分別為可調(diào)范圍R = 25和R = 50。

系統(tǒng)參數(shù)的影響

對(duì)圖1中的系統(tǒng)進(jìn)行了一些簡(jiǎn)化的計(jì)算（例如，在吸入側(cè)以及從泵的壓力側(cè)到旁路的分叉點(diǎn)的壓降可忽略不計(jì)）。