液壓閥門的智能控制

(哈電集團(tuán)哈爾濱電站閥門有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防治逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。用于流體控制系統(tǒng)的閥門，從最簡單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中的各種閥門，其品種和規(guī)格相當(dāng)繁多。在各種控制中閥門的重要作用是不言而喻的。而現(xiàn)階段的智能化閥門更是運(yùn)用廣泛，它是基于傳感器，在計(jì)算機(jī)的控制下，與之前的機(jī)電技術(shù)一體化進(jìn)行有效結(jié)合從而達(dá)到對(duì)閥門進(jìn)行的只能控制。本文在現(xiàn)有技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，不斷摸索和探索閥門的智能之路。

1 驅(qū)動(dòng)智能閥門的裝置示意

閥門是通過數(shù)字閥來控制1 來進(jìn)行來回?cái)[動(dòng)的。運(yùn)用1 的來回驅(qū)動(dòng)來帶動(dòng)閥門軸進(jìn)行來回運(yùn)動(dòng)，使之能精準(zhǔn)的分析閥門的位置并進(jìn)行開合試驗(yàn)。下圖1 的擺動(dòng)可以輸出力矩和較大的力，可以達(dá)到迅速及穩(wěn)定的控制，并可以做到準(zhǔn)確控制開合。下圖為智能閥門的液壓驅(qū)動(dòng)裝置圖。途中標(biāo)記的4.5—差壓式傳感器，安裝在閥門前后的設(shè)置，作用是處理到來的美壓信號(hào)，處理完成再傳送到單片器的控制器，與此同時(shí)，下圖中的3—角位移的傳感器再將信號(hào)出送給下圖中的10--單片機(jī)控制器，然后只能計(jì)算信息，對(duì)閥門管道中流量進(jìn)行實(shí)際計(jì)算，比較這個(gè)結(jié)果和一開始設(shè)定的數(shù)據(jù)。如果這個(gè)結(jié)果大于一開始我們?cè)O(shè)定的數(shù)據(jù)了，則要對(duì)單葉片進(jìn)行控制，進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

2 智能控制閥門的硬件

在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的控制中，工業(yè)過程控制的質(zhì)量很大程度上取決于過程控制儀表性能的高低。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是工業(yè)過程控制的重要調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)型閥門控制器是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的核心附件，它能夠顯著改善閥門的動(dòng)態(tài)特性，提高閥門的響應(yīng)速度、定位精度以及控制靈活性。液壓閥門的只能控制實(shí)在現(xiàn)有機(jī)械結(jié)構(gòu)上改動(dòng)最小的原則，利用傳感器和電子電路替換傳統(tǒng)的機(jī)械控制結(jié)構(gòu)。并且開發(fā)了集執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)單元、調(diào)節(jié)控制單元、現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表等為一體的機(jī)電自動(dòng)化只能電動(dòng)執(zhí)行器。實(shí)現(xiàn)并設(shè)計(jì)智能閥門控制器，對(duì)提高國內(nèi)閥門控制的自動(dòng)化水平和智能閥門電動(dòng)裝置生產(chǎn)水平，參與國際競(jìng)爭具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。下圖是閥門控制的原理結(jié)構(gòu)圖。

3 軟件部分設(shè)計(jì)

3.1 液壓閥門控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

圖3 為單片機(jī)的控制流程圖，在系統(tǒng)工作時(shí)，通過傳感器得到系統(tǒng)工作參數(shù)，經(jīng)過單片機(jī)處理后并與設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的值在可調(diào)范圍內(nèi)，則再次進(jìn)行判斷；當(dāng)檢測(cè)值小于設(shè)定參考值時(shí)，通過單片機(jī)設(shè)定程序計(jì)算，使單片式擺動(dòng)缸正轉(zhuǎn)增大。圖3 單片機(jī)控制流程圖開口面積來控制流量，使其在設(shè)定的范圍內(nèi)；當(dāng)檢測(cè)到的值大于設(shè)定值時(shí)，通過單片機(jī)設(shè)定程序計(jì)算使單片式擺動(dòng)缸反傳減小開口面積來控制流量，使其在設(shè)定的范圍內(nèi)。

3.2 系統(tǒng)的故障報(bào)警

當(dāng)差壓傳感器檢測(cè)到的信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單片機(jī)控制器可調(diào)范圍時(shí)，調(diào)出報(bào)警子程序報(bào)警。報(bào)警以發(fā)出聲音和(LCD)屏幕報(bào)警為報(bào)警信號(hào)，顯示"輸入信號(hào)故障"。此時(shí)單片機(jī)控制器運(yùn)行中斷子程序。單片機(jī)控制器發(fā)出脈沖信號(hào)，通過數(shù)字閥控制單葉片擺動(dòng)缸使液壓閥門全部打開，這時(shí)可以用角位移傳感器反饋信號(hào)給單片機(jī)控制器，判斷是否使控制閥門全部打開。當(dāng)液壓閥門全部打開后，單片機(jī)控制器發(fā)出脈沖信號(hào)使油泵和電動(dòng)機(jī)停止工作。同時(shí)單片機(jī)也可通過差壓式傳感器隨時(shí)檢測(cè)管道中的壓力變化。并把檢測(cè)到的信息反饋回單片機(jī)控制器，使系統(tǒng)處于安全的運(yùn)行狀態(tài)。以方便操作者監(jiān)視和處理。

4 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

通過上述分析可以說調(diào)節(jié)型閥門電動(dòng)裝置今后幾年在國內(nèi)將進(jìn)入發(fā)展成熟階段，而且隨著工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)步、控制技術(shù)發(fā)展及受數(shù)字技術(shù)和微處理技術(shù)的影響，人們對(duì)工業(yè)過程控制的終端一執(zhí)行器提出了新的要求，以及調(diào)節(jié)型閥門電動(dòng)裝置與傳統(tǒng)的普通閥門電動(dòng)裝置相比的突出優(yōu)勢(shì)，可以推測(cè)在未來幾年時(shí)間調(diào)節(jié)型閥門電動(dòng)裝置將會(huì)在很大層面上取代普通液壓閥門電動(dòng)裝置。因此，進(jìn)行調(diào)節(jié)型閥門電動(dòng)裝置控制器的研究開發(fā)，提升國內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)水平，以參與國際競(jìng)爭勢(shì)在必行。

結(jié)語

這個(gè)液壓閥門的智能控制可以控制一定的流量在一定的場(chǎng)合下，實(shí)現(xiàn)快送高效控制，也可以根據(jù)不同的場(chǎng)合進(jìn)行不同的流量設(shè)定與設(shè)計(jì)。系統(tǒng)也首次采用了差壓式傳感器和角位移傳感器同時(shí)把信號(hào)輸送給單片機(jī)控制器，能快速達(dá)到控制要求。這樣不僅可以保證系統(tǒng)的反應(yīng)速度快，更能使整個(gè)控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定。系統(tǒng)只考慮用管道中的壓力來控制流量，還可以在改變傳感器的情況下，通過測(cè)試流量和開口面積來控制壓力。

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