氣動控製閥定位器在鍋爐應用

                                 氣動控製閥定位器在鍋爐應用

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之前介紹台車爐通風係統方形蝶閥，現在介紹氣動控製閥定位器在鍋爐應用現目前，工業鍋爐是我國重要的熱能動力設備，年耗煤量占全國原煤產量的1/3。但大多數工業鍋爐仍處於能耗高、浪費大、環境汙染嚴重等生產狀態，需要進行技術改造。作者所研究的智能氣動調節閥定位器為鍋爐改造及相似應用提供了支持。主要研究內容為：使用開關閥控製氣缸，采取適當的控製策略，以較低的成本，構造了具有一定控製精度、能夠適應較為惡劣的外部環境並具有很好魯棒性的閥門定位器，為工業鍋爐的節能改造及類似應用提供硬件支持。 氣動程控閥具有密封性能好，雙向耐壓零泄漏；無磨損、無衝擊、壽命長；抗分子篩粉塵。以來，氣動程控閥在使用過程中香蕉在线观看免费不斷完善和發展這種類型的閥門，現在它的結構簡單可靠、密封良好、動作時間短、密封壽命長。



 ◆氣動控製閥定位器在鍋爐應用氣動程控閥   產品特點：

1、閥杆與活塞杆合二為一，確保上下對中，使閥門密封可靠而且長久； 

2、采用*的低流阻閥體、流線型流道設計，精密細致的鑄造表麵，功能特別的導流片，使流阻大大減小； 

3、采用內平衡原理：采用內平衡結構，抵消介質壓力，使閥門的使用壓差得到提高，具有良好的雙向承壓能力。閥門正、反向使用時，具有相同的密封副比壓，使密封片壽命提高，並減小了執行機構，使閥門整體體積縮小。

4、直觀可靠的閥位狀態現場指示，配閥位檢測信號裝置，可實現信號遠程傳輸功能； 

5、可靠的外密封：采用空心V型填料，具有良好的自密封性能。填料采用炭纖維增強填充聚四氟乙烯材料，添加有減摩成份，提高耐磨性。填料組具有彈簧 補償結構，在填料磨損後能進行自動補償。經二十餘年使用證明，該填料組結構密封非常可靠，使用壽命很長；

6、的密封片： 使用PEEK密封片。它是一種高分子材料，具有較高的硬度及機械強度，良好的回彈性。使用這種密封片，使閥門壽命大大提高；

7、*的防衝刷結構：在工藝管道中的香蕉视频色板介質內，可能存在一定量的雜質，在高速氣流的推動下，這些雜質會急聚衝刷密封片。一定時間後，一般結構的      閥門密封片會出現一些坑洞，造成閥門內漏。本閥門設計有密封片防衝刷裝置，能使95%以上的香蕉视频色板衝刷在防衝刷裝置上，並使香蕉视频色板流向有一定的導向作用，保護密封片。用該防衝刷裝置和密封片可有效地保證密封片的壽命達到開關100萬次以上。



 ◆氣動程控閥   產品性能：

1、密封性能好，達到零泄漏標準； 

2、閥門開關速度快DN150以下≤2S,DN150以上≤3S以內；

3、壽命長，可經受頻繁開關；

4、具備雙向耐壓性和抗高速氣流衝刷性能；

5、能用於氫氣、一氧化碳等易燃易爆、有毒和粉塵等惡劣環境；

6、具備雙向耐壓性和抗高速氣流衝刷性能；

7、氣動開關，具有閥位狀態現場指示和開關信號反饋。


1 係統構成及特點
1.1 係統構成
上海成人APP香蕉视频閥門有限公司主營閥門有：香蕉在线观看免费(香蕉视频色板香蕉在线观看免费,可調式香蕉在线观看免费,波紋管香蕉在线观看免费係統構成如圖1所示。氣缸用於驅動閥門插板，4個高速開關閥控製氣缸。控製器根據安裝在氣缸上的位移傳感器控製氣缸活塞杆的位移，從而達到控製閥門開度的目的。
在圖1中，位移傳感器用於測量氣缸的位移；氣缸控製閥門開度；開關閥驅動電路用於控製開關閥；變送器用於將傳感器采集到的微弱的信號放大，以便轉送或啟動控製元件，或將傳感器輸入的非電量轉換成電信號同時放大以便供遠方測量和控製的信號源，根據需要還可將模擬量變換為數字量；位置指令用於向係統輸入位置指令；外部數字指令接受外部非程序性指令，主要起保護係統的作用；控製器主要實現控製策略；4～20mA閥位信號通信接口用於將閥口的位置信號上傳至遠程控製中心。



氣閥門定位器特征：
       在5~200Hz範圍內無共振現象。
       不用更換零件,簡單操作即可進行1／2範圍內的分程控製。
       零調節和量程調節非常簡單。
       正作用和反作用可方便轉換。
       反饋杆連接非常簡單。
       反應速度快而準確。
       空氣消耗量小，經濟性好。
       在小型執行器也可利用定位器的節流孔來防止振動現象。
       可方便進行管道連接。



圖1 閥門定位係統的構成
1.2 開關閥式氣動位置係統特點
（1）開關閥動作速度快、結構簡單，所以開關閥式氣動伺服係統具有頻響較高、抗幹擾能力強、結構簡單、成本低廉和對環境要求不高等優點。
（2）由於閥處於全開或全關狀態，過流麵積大減少了汙染物堵塞的可能性，可靠性高，消除多種非線性因素如幹摩擦等的影響。
（3）閥的加工精度低，成本低。
（4）由於開關閥始終工作在開或者關的狀態，存在著一定的開關死區，所以容易在平衡點附近產生極限環振蕩。
從上麵的敘述可以看出，開關閥具有結構簡單、價格便宜、抗汙染能力強、容易維護等優點，雖然閥的開關動作產生流量脈動會影響係統的精度、閥的開關切換特性會形成零位死區，但其本身所具有的特點再加上控製策略的彌補，應用仍較廣泛。
2 係統控製器的設計
2.1 控製器的硬件設計
控製器功能結構見圖2所示，可分為4個模塊。



圖2 控製器硬件功能結構圖
第1模塊為主體，包括MCU芯片，電源處理、擴展外部存儲器RAM、A/D轉換電路、D/A轉換電路、RS232通信、CAN總線、仿真及邏輯電平轉換等電路，此模塊為控製器的核心部分；第2模塊為顯示與控製，包括液晶顯示、控製指示燈以及控製按鈕，其主要功能是顯示DA輸出的位置、各種工作狀態及係統各參數，完成自動、手動、聯機、複位等功能；第3模塊為遠程控製和提供各種外部接口，包括RS232、複位、仿真以及遠程控製按鈕、遠程控製指示燈操作接口；第4模塊為電源。通過ACDC模塊，將220V交流電壓轉換為+24V、12V和+5V直流電壓。
2.2 控製器的軟件設計
程序采用C語言編程。為了便於程序的維護和修改，縮短程序的開發時間，采用了模塊化的程序設計方法，主要包括主程序、跟蹤D/A、顯示子程序、按鍵處理子程序、液晶跟蹤顯示參數子程序、遠程控製子程序、通信子程序、同步串口子程序、異步串口子程序、定時采樣子程序和A/D中斷（控製算法）子程序。其關係如圖3所示。

技術參數

     型      號         HVP11/12
     輸入信號         4～20mA的模擬信號及數字信號
     輸入負載電壓   11V
     輸入阻抗         550±10Ω
     氣源壓力         0.2MPa～0.55MPa
     耗 氣 量         ≤2.0NL/min
     行      程         10～100mm（轉角60～90°）
     精度等級         0.5級、1.0級（標準型）



     工作環境條件：
      a、環境溫度：－30～+80°C（HVP11）
      b、環境濕度：5%～95%
      c、環境大氣壓：86～106kPa
      d、周圍空氣中無明顯的腐蝕性香蕉视频色板

     顯 示 器        LCD 
     防爆等級        Ex iaIICT6（本安型）、Ex dIICT6（隔爆型）
     通過本安、防護等級認證，證號：320053009（本安型）、320031180（隔爆型）
     防護等級        IP65
     電氣接頭        M20X1.5-7H（標準）、1/2NPT
     氣源接頭        Rc1/4
     關聯設備        GS8067-Ex(ia)、GS8047-Ex(ia)、GS8011-Ex(ia)隔離式安全柵（本安型用）
     殼體材料        鋁合金ZL102
     重     量         2.0kg（本安型）、3.0kg（隔爆型）



圖3 控製係統軟件結構圖
由於硬件設計大部分采用串口實現這些功能，因此在軟件設計上需要對外部中斷、定時器、SPI、MCBSP、SCI、ECAN模塊等的時鍾頻率合理設置使各串口之間能夠協調地工作，另外在編程時需要正確設置中斷源的優先級，以達到實時控製的目的。
3 基於PID的PWM閥門定位器控製策略研究
氣缸的每個腔室連接兩個開關閥，開關閥1和開關閥3從氣源向氣缸提供壓縮香蕉视频色板，開關閥2和開關閥4把氣缸內的壓縮香蕉视频色板釋放到大氣中。控製開關閥適時的打開和關閉，進而控製氣缸兩腔充氣或放氣，從而推動活塞的往複運動，後使活塞移動到設定位置。一旦活塞到達設定位置，關閉所有的開關閥，使氣缸兩腔封閉，活塞位置不再改變。
開關閥的控製信號采用PWM（脈寬調製）控製。該設計中脈寬周期Tp設定為40ms，開關閥開啟時間Ton在脈寬周期範圍內可變。PWM控製信號的占空比根據關係式：

可以看到占空比可以從0變化到99%。PWM控製稱為脈衝寬度調製控製，其原理是使用一個正弦信號對一個控製信號e（t）進行調製，用調製後的控製信號ze（t）作為新的控製信號，如圖4所示。在一定的時間周期內，這個新的控製信號與原控製信號在控製結果上基本等價，其原因在於大多數係統都是一個低通濾波 器，可以把ze（t）的高頻分量濾掉，終剩下與原控製信號e（t）等價的低頻分量。



圖4 脈衝寬度調製原理圖
控製信號U（t）由PID控製算法來確定，為避免執行器在設定位置附近頻繁地輕微振蕩，當位置偏差e（t）在設定的很小範圍（死區）內時，設置控製信號u（t）為0。

4 實驗及分析
4.1 閥門定位實驗
在所設計的控製器上分別輸入不同的定位位置進行定位實驗，其響應曲線如圖5、6所示。

圖5 閥門定位距離為0.11m處響應曲線


圖6 閥門定位距離為0.05m處響應曲線
4.2 閥門控製器對幹擾的響應
控製係統在工作過程中，總會受到外界的幹擾。一個良好的控製係統，應對外界幹擾有足夠的抵抗能力。在該係統中，給係統突然添加一個幹擾力，係統的響應如圖7所示。



圖7 閥門控製器對幹擾的響應曲線
4.3 閥門控製器穩定性實驗
該係統要求在很長一段時間內能夠保持一定的位置精度，圖8、9分別是係統在2000s和3500s的時間範圍內位移曲線。

圖8 閥門控製器2000s內的位移曲線響應



圖9 閥門控製器3500s內的位移曲線響應
5 結論
建立了智能氣動閥門定位器控製器，通過試驗對實際係統進行了檢驗，包括係統在不同位置的定位精度檢驗，係統的抗幹擾能力以及係統長時穩定性的檢驗等。通過實驗可以證明，作者所完成的工作達到了預期的目標，所設計的控製器可以很好的應用於實際係統，能滿足生產達到控製閥門運行的需要。與本產品相關論文：電動調壓閥加壓力變送器協調工作