控制閥作為過程控制的執(zhí)行器，廣泛應用于煉油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中。然而，由于實際生產(chǎn)過程往往復雜，影響控制閥運行的因素很多?？刂崎y的選擇，特別是流量特性的確定，對控制質(zhì)量的影響至關(guān)重要。

調(diào)節(jié)閥的流量特性是指相對流量與閥門相對開度之間的關(guān)系。理想情況下，流量僅隨閥門開度的變化而變化。在常用的調(diào)節(jié)閥中，有四個典型的理想流量特性，即直線特性、快速開啟特性、拋物線特性和其他百分比特性。理想的流量特性是在閥門前后壓差固定時獲得的流量特性，這取決于閥芯的形狀。本文所指的優(yōu)化調(diào)節(jié)閥的流量特性不是指閥芯的重處理，而是通過調(diào)整控制系統(tǒng)的輸出，使輸出通道的輸出值與相對流量之間的關(guān)系呈現(xiàn)所需的流量特性關(guān)系。

控制閥正常運行時，應根據(jù)工藝要求和調(diào)根據(jù)工藝要求和調(diào)節(jié)閥的運行情況進行選擇。例如，當控制閥經(jīng)常在開度較小的情況下工作時，應選擇具有對數(shù)特性的閥門；當一些控制閥出廠時，其固有特性不是我們需要的流量特性，因此需要調(diào)整和優(yōu)化，以滿足設(shè)備生產(chǎn)和運行的需要。例如，工具自動控制工程（無錫）有限公司（KOSO）生產(chǎn)的220E偏心旋轉(zhuǎn)閥40%縮腔型的流量特性如圖(1)所示，既不是線性的，也不是等百分比、拋物線或快速打開的。如果要用作線性調(diào)節(jié)閥，必須優(yōu)化其流量特性。

圖1 根據(jù)出廠數(shù)據(jù)描點繪制的調(diào)節(jié)閥流量特性曲線

根據(jù)特征曲線，流量為10%、20%、30%……閥門開度值等一系列點。如下表所示：

要使操作員輸出值與相對流量的關(guān)系呈線性，對應于相對流量的10%、20%、30%……等點對應的DCSMV10%，20%，30%，……一般來說，相對開度與輸出電流百分比(調(diào)節(jié)閥工作正常，定位器設(shè)置為線性輸出)（DCSAO值占4-20mA電流信號的百分比)是線性的，所以只需要改變MV值（PID如下表所示，模塊輸出值)與輸出電流百分比之間的關(guān)系可以優(yōu)化流量特性。

借助上表中第三行和第四行的數(shù)據(jù)Matlab需要擬合的輸出電流百分比和軟件DCS輸出MV值之間的函數(shù)關(guān)系，Matlab軟件輸出為：Matlab輸出結(jié)果為：

擬合曲線方程為：

Y=9.837e-005x³-0.0216x²    2.159 1.779擬合系數(shù)為：0.9999

所以只需要修改DCS根據(jù)函數(shù)關(guān)系，組態(tài)使輸出電流：Y=9.837e-005x³-0.0216x²    2.159 1.輸出779，記得將調(diào)節(jié)閥的固有特性修正為線性特性。

為了驗證這一結(jié)論，我們反算了這種方法Matlab軟件擬合調(diào)節(jié)閥相對流量(%)與相對開度(%)之間的函數(shù)關(guān)系(擬合方法相同，不重復)，最終相對流量(%)與DCS的MV如圖(2)所示， 值(%)之間的關(guān)系曲線

圖2

從上圖可以看出，這種擬合曲線的方法達到了優(yōu)化調(diào)節(jié)閥流量特性的目的，使調(diào)節(jié)閥的流量特性從固有特性調(diào)整為線性。如果需要校正等百分比、快速打開或拋物線特性的閥門，也可以使用這種方法。

需要注意的是，由于本文中的流量特性數(shù)據(jù)取自于調(diào)節(jié)閥出廠說明書中理想數(shù)據(jù)，實驗狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥前后端差壓無變化，所以與正常工況中的調(diào)節(jié)閥實際特性存在一定的偏差。