Compreendendo as características de fluxo da válvula de controle

Compartilhar seus cookies nos ajuda a melhorar a funcionalidade do site e otimizar sua experiência. Clique aqui para ler nossa política de cookies.

Durante as operações da planta, parece que ajustar as malhas de controle é uma tarefa contínua, o que pode ser uma frustração contínua para engenheiros e técnicos de controle. As características de fluxo da válvula de controle de processo tornam o ajuste regular do circuito uma necessidade. Compreender o básico pode aliviar a frustração e garantir a estabilidade do loop. Mas primeiro, alguns princípios básicos sobre por que isso acontece.

Normalmente, as estratégias de feedback do circuito de controle de processo usam “fluxo” como a variável manipulada para controlar a variável desejada. Para conseguir isso, um sinal de saída do controlador é enviado para uma válvula de controle de fluxo que fornecerá a quantidade de fluxo necessária (variável manipulada) para manter a variável controlada o mais próximo possível do ponto de ajuste.

A expectativa ideal é que o fluxo através da válvula de controle seja proporcional ao sinal de saída do controlador, de modo que o “ganho” de feedback do circuito permaneça quase constante para todas as condições de fluxo do processo e os parâmetros de ajuste necessários do circuito permaneçam os mesmos para todas as condições operacionais. Contudo, isso não acontece em todos os casos.

Referindo-se ao exemplo de controle de temperatura na Figura 1, a pressão de entrada de vapor é geralmente constante. Portanto, o diferencial de pressão (Δp) através da válvula também é quase constante, e a quantidade de fluxo de vapor através da válvula de controle é aproximadamente proporcional à posição de abertura da válvula (se a característica da válvula for linear) ou, consequentemente, proporcional à saída do controlador. sinal.Esta é a operação desejada do circuito de controle.

Referindo-se ao exemplo de controle de fluxo da bomba na Figura 2, a pressão de saída da bomba diminuirá à medida que a quantidade de fluxo aumenta. Além disso, a queda de pressão na tubulação aumentará à medida que o fluxo aumentar. Consequentemente, o Δp através da válvula será reduzido à medida que o fluxo aumenta. A quantidade de fluxo através da válvula não terá uma relação proporcional à posição de abertura da válvula se for usado o mesmo tipo de válvula do exemplo de controle de temperatura (Figura 1). Isso significa que a relação entre o sinal de saída do controlador versus a vazão da válvula de controle mudará ao longo de todas as diferentes condições operacionais e os parâmetros de ajuste do circuito precisarão ser reajustados, dependendo da condição operacional real do processo.

Alguns sistemas de controle digital modernos possuem funcionalidade de autoajuste/autoajuste que pode reduzir ou minimizar a inconveniência do ajuste de loop. No entanto, a seleção correta das características de fluxo da válvula economizará muitos problemas e dinheiro.

Para válvulas de controle de processo contínuo, existem três características de vazão inerentes que podem ser especificadas ao solicitar a válvula. É importante observar que existe uma diferença entre “características inerentes à válvula” e “características da válvula instalada”.

A “característica inerente” de uma válvula (Figura 3) é a característica publicada pelo fabricante, com base em testes realizados em um sistema onde é tomado muito cuidado para garantir que a queda de pressão na válvula de teste seja mantida constante em todas as aberturas da válvula e taxas de fluxo. A “característica instalada” (Figura 4) é a relação entre a posição da válvula e a vazão no sistema específico que está sendo considerado, considerando quaisquer alterações no Δp disponível para a válvula de controle devido à relação aproximadamente quadrada da vazão entre vazão e perdas de pressão na tubulação e/ou ou uma curva de cabeça de bomba centrífuga.

As três características da válvula de controle são:

As características inerentes ao fluxo da válvula de controle são estabelecidas assumindo um Δp constante através da válvula. Se o Δp da válvula for reduzido à medida que o fluxo aumenta, o que significa que há uma queda na queda de pressão da válvula (vpdd), então a “característica da válvula de controle instalada” será diferente, alterando a proporção da saída do sinal do controlador para o fluxo da válvula de controle.

Alguns sistemas de controle digital modernos possuem funcionalidade de autoajuste/autoajuste que pode reduzir ou minimizar a inconveniência do ajuste de loop.