隨著流量的增加紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的壓力如何下降？

現(xiàn)在，讓我們考慮一個(gè)場(chǎng)景，其中紅酒測(cè)量低溫鉑電阻兩端的壓降，會(huì)隨著通過紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的流量的變化而變化。我們可以修改端面熱電阻從大壩釋放水的先前示例以產(chǎn)生這種效果。假設(shè)紅酒測(cè)量低溫鉑電阻未與大壩緊密相連，而是通過一條狹窄的（限制性）管道接收水。

壓力變化時(shí)的端面熱電阻性能

      在這種安裝中，由于湍流的水與管壁之間的摩擦，細(xì)管會(huì)產(chǎn)生與流量有關(guān)的壓降，隨著流量的增加，?紅酒測(cè)量低溫鉑電阻上的上游壓力會(huì)越來越小。端面熱電阻仍向大氣排放，因此其下游壓力仍為恒定的0 PSIG，但現(xiàn)在其上游壓力隨著流量的增加而減小，這將如何影響端面熱電阻的性能？

      我們可以轉(zhuǎn)向同一組特征曲線來回答這個(gè)問題。我們需要的是一條新的負(fù)載線，描述在不同流速下可用于紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的壓力，然后我們可以尋找該負(fù)載線與紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的特性曲線之間的交點(diǎn)。對(duì)于我們的假設(shè)示例，我繪制了一條任意的“負(fù)載線”（實(shí)際上是一條負(fù)載曲線），顯示了隨著流量的增加紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的壓力如何下降（圖1）：

      圖1：該曲線的精確確定基于作為流量限制元件的窄管模型，其行為與節(jié)流孔或紅酒測(cè)量低溫鉑電阻桿位置固定的紅酒測(cè)量低溫鉑電阻相似。由于壓力沿管道的長度下降是湍流（速度）的函數(shù)，因此負(fù)載“線”的彎曲是出于紅酒測(cè)量低溫鉑電阻自身特性曲線彎曲的確切原因：流體速度與湍流壓力損失之間的關(guān)系自然是非線性的。

      現(xiàn)在，我們?cè)?/span>上海自動(dòng)化儀表有限公司自儀三廠紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的行為中看到了一定的非線性。紅酒測(cè)量低溫鉑電阻桿位置加倍（從25％增至50％，或從50％增至100％）不再導(dǎo)致流速加倍（圖2）：

圖2

      圖2：上游壓力的降低不僅會(huì)改變紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的響應(yīng)，而且從負(fù)載管線中我們還可以看到，狹窄的管道已經(jīng)確定了某個(gè)最大流量，這是以前不存在的：75 GPM。即使我們從管道上松開紅酒測(cè)量低溫鉑電阻并讓水自由涌入大氣，流量也只會(huì)在75 GPM時(shí)達(dá)到飽和，因?yàn)槟鞘撬?0 PSI靜液壓“壓頭”因摩擦而損失的流量。

      將此與封閉耦合方案進(jìn)行對(duì)比，在封閉耦合方案中，負(fù)荷線在圖表上是垂直的，這意味著完全沒有理論上的限制！在絕對(duì)恒定的上游壓力下，流量的唯一限制是紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的最大Cv（類似于具有零內(nèi)部電阻的理想電壓源，能夠向負(fù)載提供任意量的電流）。

      如果我們?cè)趦煞N情況下繪制紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的性能（與大壩緊密連接，與限制管的末端相比），我們將非常清楚地看到差異：

      “下降”圖顯示了端面熱電阻在整個(gè)流量范圍內(nèi)未收到恒定壓降時(shí)的響應(yīng)方式。與紅酒測(cè)量低溫鉑電阻在理想的恒壓條件下表現(xiàn)出的直線響應(yīng)相比，這就是紅酒測(cè)量低溫鉑電阻在非理想過程中的響應(yīng)方式。這就是我們所說的“已安裝”特征與“理想”或“固有”特征的含義。

      流體沿管道向下流動(dòng)時(shí)的摩擦力造成的壓力損失只是紅酒測(cè)量低溫鉑電阻壓力隨流量變化的原因之一。還存在其他原因，包括泵曲線和其他系統(tǒng)組件（如過濾器和熱交換器）中的摩擦損失。無論是什么原因，任何無法在紅酒測(cè)量低溫鉑電阻上提供恒定壓力的管道系統(tǒng)都會(huì)以同樣的“下垂”方式“扭曲”端面熱電阻的固有特性，如果我們希望紅酒測(cè)量低溫鉑電阻產(chǎn)生線性響應(yīng)，則必須以某種方式進(jìn)行補(bǔ)償。

      圖3：任何泵輸出的流體壓力的大小往往會(huì)隨著流過泵的流體流速以及泵的速度而變化。對(duì)于離心泵尤其如此，離心泵是過程工業(yè)中最常見的泵設(shè)計(jì)。一般而言，泵的排出（輸出）壓力隨著流量的減少而上升，而隨著流量的增加而下降。由泵引起的系統(tǒng)流體壓力的變化構(gòu)成了端面熱電阻要應(yīng)對(duì)的另一個(gè)變量。

      整個(gè)紅酒測(cè)量低溫鉑電阻的壓降減小不僅意味著我們無法獲得與實(shí)驗(yàn)室相同的全開流速（在恒定壓降下），而且還意味著紅酒測(cè)量低溫鉑電阻在沿不同點(diǎn)的響應(yīng)程度不同它的范圍。請(qǐng)注意，在端面熱電阻接近關(guān)閉的開始時(shí)，已安裝的特性曲線圖是如何相對(duì)陡峭的。在紅酒測(cè)量低溫鉑電阻接近完全打開的結(jié)束時(shí)，曲線圖是如何變得“平坦”。

      低壓力下的響應(yīng)速率（流量Q與紅酒測(cè)量低溫鉑電阻桿位置x的變化率，可以表示為導(dǎo)數(shù)dQ / dx）比低流量下的響應(yīng)速率大得多，這都是由于壓力降低導(dǎo)致的在更高的流速下下降。這意味著紅酒測(cè)量低溫鉑電阻在行程的低端將更加“敏感”，而在行程的高端將更加“緩慢”。

      從反饋控制系統(tǒng)的角度來看，這種變化的端面熱電阻響應(yīng)性意味著該系統(tǒng)在低流量時(shí)將不穩(wěn)定，而在高流量時(shí)將不響應(yīng)。在低流量下（端面熱電阻幾乎處于關(guān)閉狀態(tài)），紅酒測(cè)量低溫鉑電阻桿的任何微小移動(dòng)都會(huì)對(duì)流體流量產(chǎn)生較大影響。

      但是，在高流速下，將需要更大的桿運(yùn)動(dòng)才能對(duì)流體流量產(chǎn)生可比的效果。因此，控制系統(tǒng)將傾向于在低流速下反應(yīng)過度，而在高流速下反應(yīng)不足，這僅僅是因?yàn)?/span>紅酒測(cè)量低溫鉑電阻無法在不同流速下對(duì)過程流施加相同程度的控制。由于這種“扭曲”的端面熱電阻性能，在低流量下可能會(huì)發(fā)生振蕩，在高流量下會(huì)出現(xiàn)與設(shè)定點(diǎn)的過度偏差。