第二章 第六节 阀门口径计算

来源：《控制阀手册》第4版，由费舍尔控制设备国际有限公司编译并发布。
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通过减少过程偏差来优化过程性能，有时阀门直径选择太大。这是由于使用了与管道直径相同的阀门，尤其是使用了具有大流量的旋转阀，以及在工艺设计的不同阶段保守增加了多个安全系数。

选择太大的阀门直径会从两个方面影响过程偏差。 **口径太大的阀门会给阀门带来太大的增益，从而给控制器的调节留下了更少的灵活性。 *当大多数环路增益由控制器提供时，将获得ZJ性能。请注意，在图2-5的增益曲线中，过程增益在低于25％的阀门行程区域变得很高。如果阀门直径太大，将使阀门更可能在此区域内或附近工作。这种高增益可能意味着需要降低控制器的增益以避免环路不稳定问题。当然，这意味着增加过程偏差的代价。

口径太大的阀的第二个方面会影响过程偏差，即口径太大的阀可能经常在较小的阀口工作。在阀的较小开口处，密封摩擦相对较大，尤其是在旋转阀中。由于口径太大的阀门在给定的阀门行程增量下会产生不成比例的大流量变化，因此这种现象将大大增加由摩擦引起的死区。

过程偏差的程度。

不管其实际固有的阀特性如何，超大直径阀都趋于像快开阀一样工作，这将在较小的开孔区域内引起高压（图2-5）。安装过程的收益。另外，如果阀直径选择太大，则阀趋于在相对较低的冲程处达到系统的流量，从而在较高的阀冲程处使流量曲线更平坦（图2-5）。对于超过50％的阀行程，此阀已对过程控制无效，因为过程增益接近于零，并且阀行程的大变化只会导致流量的小变化。结果是没有希望在这些区域实现可接受的工艺偏差。

图2-5中所示的阀在此应用中使用不正确，因为它的控制范围很窄（大约25％到45％）。这种情况是由于选择了与管道直径相等的蝶阀而引起的，这主要是由于其成本低，并且没有考虑到调节阀（控制阀）的不良动态性能会牺牲过程偏差并造成利润损失。

不幸的是，这种情况经常发生。过程控制研究表明，对于某些行业来说，过程控制回路中的大多数阀门选择得都不适合其应用条件。这似乎违反直觉。但是通常在经济上有意义的是，针对当前的工作条件选择调节阀（控制阀），然后在工作条件发生变化时更换该阀。

选择阀门时，重要的是要考虑阀门类型，固有特性和阀门直径，这些阀门可以为应用提供ZD的控制范围。