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系统产生振荡(调节阀自激振荡)的问题

2019-09-13

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  自动阀,指不需要外力驱动,而是依靠介质自身的能量来使阀门动作的阀门。如安全阀、减压阀、疏水阀、止回阀、自动调节阀等。存在增益调整的是自动阀中的自动调节阀,一般称调节阀

  调节阀又名控制阀,在工业自动化过程控制领域中,通过接受调节控制单元输出的控制信号,借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。

  调节阀在通过执行机构行程对阀门开度进行控制时,对其位置的控制(定位),几乎都采用了随动控制的原理。即将控制信号和阀位信号进行比对,对其偏差进行运算(放大)后控制动力部分改变阀门位置。实现这种功能的典型独立器件是气动调节阀的阀门定位器。在气动调节阀的阀门定位器中,gain(增益)可以是指内部气动放大器的放大倍数(也有其它调整方式)。对它进行调整的意义,和自动调节中调整调节器的比例带相类似。

  由于调节阀的定位机构的工作原理是反馈调节,其系统增益作用和比例带相类似,所以存在着当增益过大时,系统产生振荡(调节阀自激振荡)的问题。在自动阀中设置增益调整,目的就是在振荡发生时,通过改变定位机构的增益来消除振荡。

  事实上导致调节阀自激振荡的原因,除了增益还反馈的相位、控制部分的响应速度有关,所以在调节阀中可通过调整来消除振荡的手段,除了增益,还有阻尼、响应时间等。通常阀位控制机构只需有其中一个功能就足够应用。

  从增益(阻尼、响应)的作用原理看,改变阀位控制机构的增益(阻尼、响应)会对阀门定位的速度产生影响。但这种改变通常是在调节阀发生自激振荡时才需要,其正常位置应当是使阀门定位速度最快且不发生振荡。对于一些类型的调节阀(例如大膜头的气动调节阀)来说,一旦其发生作用,只会使动作变慢。

  阀门全行程动作时间测试时,由于输入的是全范围信号,增益(阻尼、响应)所起的作用基本可以忽略。


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