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上海陆贡阀业有限公司
球阀系列

精密电动调节球阀

精密电动调节球阀概述

精密电动调节球阀是一种角行程调节阀,全行程为0°~90°。它以步进电机为功率驱动元件,将微机技术直接与电动执行器相结合,以带微机的步进电机控制器取代传统的驱动器,采用数字加光柱阀位显示,指示直观清楚,使用方便,性能稳定,其主要技术指标与DDZ-II、III型电动执行器相比均高出一个数量级。

精密电动调节球阀主要技术指标

输入信号:4~20mA(0~10mA);计算机积分式触点闭合信号;串行通信控制信号。

位置反馈信号:4~20mA(0~10mA);恒流

基本误差:≤±0.5%

回差:≤0.25%

闭环工作死区:≤0.1%

开环工作死区:0.015%(全行程90°,7000步)

输入阻抗:250Ω

工作方式:手动遥控;触点闭合积分式控制;模拟量比例式控制

精密电动调节球阀的结构

精密电动调节球阀主要由微机控制器、操作器、步进电机执行机构、位置发送器和V型球阀组成。

微机控制器是本执行器的主要控制单元,该控制器采用了新的步进电机驱动原理,用MCS-51单片微机直接管理步进电机,与原有的步进电机驱动器相比具有使用灵活、功能强及损耗低等特点。它接受来自操作调节单元的脉冲信号或直接来自上位计算机的控制信号,由微处理器进行分析处理,当需要进行调节时,即按步进电机的工作要求步序发出控制命令,经功率放大后输出给步进电机。

由于此执行机构所用的步进电机要求具有较大的转矩、转速较低,并且又需要电机能有一定的静态力矩自锁,因此选用了混合式步进电机;为了获得较高的转矩,采用了桥路驱动方式,同时在线路上安排了自锁、过载保护电路,使功率管经常处于开关状态,以斩波方式工作,提高了系统的可靠性。MCS-51单片微机的工作电源是+5V,电源的抗干扰能力较差,因此在设计时,将微机部分的电源和功率放大部分的电源分开两组单独的电源,并在微机控制器输入、输出部分都采用光电隔离,大大提高了微机控制器的抗干扰能力。

位置发送器是一个独立单元,它将来自阀位传感器(装于步进电机执行机构上的长寿命导电塑料电器)的信号转换为保证的线性的4~20mA(0~10mA)恒流信号。当整套仪表闭环工作时,这是一个反馈环节,因此它的性能直接影响总的技术指标。由于现在一般普通型执行器中所使用的电位器式的电流转换器存在有热稳定性差、零点和量程调整相互影响、需专门的电源供电以及线性度、精度差等缺点,难以满足我们的要求,因此专门设计了一个性能好、可靠、精度高的二线制位置发生器。这个位置发送器的构思是,由电子器件组成一个“可变电阻”与负载、电源串在一起,当负载变化时,该可变电阻也随之变化,使电路电流恒定,同时回路中的电流还与电位器来的位移信号成线性关系,能精确、及时地反映相对位移量以供系统指示和控制用。同时在电路中还采用了温度补偿,减小了温度对精度、线性度的影响。

精密电动调节球阀的操作单元

操作单元是精密电动调节球阀的辅助单元,其主要用途是:

①作为上位计算机或调节器的接口。

②实现手动遥控和几种工作方式的切换。

③对偏差信号进行断续调节。

④将位置发送器的4~20mA信号转换为0~100% 数字显示。

为了便于观察阀位的指示,在电动球阀中安排可两个数字式显示器,一个在控制器上,一个在操作单元中。这两个显示器是串在同一个反馈回路中的,显示的是同一个信号,即阀位反馈信号。显示器是用三位LED来显示阀位开度的百分比。阀的全关-全开对应于显示器上的显示是00.0与99.9同时两个专用的小数点用来表示阀位的上、下溢出。

步进电机执行机构和V形球阀是本执行器的动作部件,为了实现高精度控制,在步进电机执行机构中采用了高精度滚珠丝杆来作为减速机构的主要部件,同时对减速机构进行了专门的设计,提高了传动效率,有效地消除了机械间隙,提高了重复定位精确性。由于V形球阀在使用过程中是不断地动作的,为减少阀芯的磨损和腐蚀专门选用了阀芯和阀体的材质。对阀的密封也作了特殊的处理,即保留了V形球阀控制颗粒和纤维类介质的特点又解决摩擦与密封这一对矛盾,使得在减少摩擦的同时又保证了电动球阀的可靠密封。

精密电动调节球阀的工作原理

精密电动调节球阀有四种工作方式,其工作原理可通过不同的工作方式加以说明。

(1)触点闭合开环控制。触点闭合的时间与电动球阀的转角正正比,控制器接到工作信号后就将其转换成一定速率的步进电机的工作脉冲,功率放大后输出给步进电机,步进电机带动精密执行机构,力矩经精密执行机构放大后,就可直接驱动球阀,这种控制可以获得理想的微量控制,通常以上位计算机给出触点闭合控制信号。

(2)模拟量输出闭环比例式控制。精密电动调节球阀也可以直接接受4~20mA或0~10mA模拟量控制信号。由于位置反馈信号直接取自不仅电机执行机构的输出轴,因此采用模拟量控制可以有效地消除执行机构本身的机械间隙,提高控制精度。

(3)手动遥控及操作。为了使系统运行得更加可靠、操作方便,精密电动调节球阀共设置了两套手动控制,一套在控制室,经过操作调节单元的开关切换可将工作状态切到手动控制方式,此时可以在操作器上进行任意手操。另一套在现场附近的控制箱上,无论是否在调节、只要将自动/手动开关切至手动状态,即可进行现场的手动遥控。该手动遥控的优先级要比操作器的手动遥控来得高。作为最后的保证,还设有现场手操,它可以提供在控制器失灵的情况下打开或关闭阀门。这时执行机构上的阀位指示可作为这种硬手操的参考。

(4)计算机通信控制。精密电动调节球阀还备有计算机接口,可以直接接受计算机的串行信号或发送信息给计算机,以实现计算机通信控制。在计算机集散控制系统中,它可作为分散控制系统中的末级执行元件。但由于目前通信标准及规程尚不完善,还未真正贯彻,此接口仅作发展备用。

精密电动调节球阀的应用

精密电动调节球阀是一种高精度的执行器,它能适用于控制精度要求较高的场合。目前,国内工业部分所需的高精度电动执行器都依赖进口,需要花费大量的外汇。精密电动调节球阀的研制成功,可以替代进口,为国家节约大量的外汇。仅以造纸行业为例,精密电动调节球阀的出现为造纸行业定量水分自动控制提供了必要的自控装置。到目前为止,这种高精度的执行器已在全国20多家造纸厂得到使用,用户普遍反映该产品精度高、性能稳定可靠、操作方便,使用该产品以后,大大节约了原材料,提高了产品的质量,取得了明显的经济效益。同时我们根据用户反映的情况,对该产品进行了大量的优化工作,在产品的防潮、防腐蚀、抗干扰以及外观上均作了改进,大大提高了产品的环境适应性。随着工业自动化的发展,精密电动调节球阀作为一种高精确度执行器,不仅在造纸行业而且在发电、冶金、轻工、食品等工业部门都将得到广泛的应用。

精密电动调节球阀主要外形尺寸:

精密电动调节球阀外形尺寸图

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