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          閥門定位器的氣動輸出控制部件原理及性能比較

          作者:admin  日期:2016/3/19 20:14:23  閱讀:5255

            隨著智能控制技術的高速發展和對節能環保理念的認知提高,智能閥門定位器正在逐步取代以往的機械式定位器。目前市場上的智能閥門定位器品牌眾多,許多廠商也在不斷探索和提高自身的產品性能。尤其智能閥門定位器內部氣動輸出控制部件性能逐步成為衡量定位器整體性能的重要因素。文章對常用智能閥門定位器的輸出控制部件的原理進行描述和性能比較,并介紹一種新型智能定位器產品,STI FastTrak大流量定位器。 

            1 常用智能閥門定位器的氣動輸出控制部件及工作原理 

            智能閥門定位器的輸出控制部件通常是由I/P轉換單元(即先導部分)和氣動功放部分組合而成,目前市場上使用較為普遍的主要有:氣動噴嘴/擋板機構的I/P轉換器技術組合多位多通閥體結構,接受模擬電信號連續動作氣動輸出。另外一個是壓電閥組件技術,接受數字信號兩位動作氣動輸出。下面具體介紹兩種技術的工作原理。 

            1.1 I/P轉換器組件及工作原理 

            I/P轉換器基于傳統的電磁技術和氣動噴嘴檔板機構,噴嘴擋板機構先導信號(噴嘴背壓)送給氣動放大器進行進一步功率放大,最終驅動氣動執行機構。以ABB公司生產的TZID-C系列定位器為例進行說明,I/P轉換器組件的工作原理:基于一種擋板力平衡結構的I/P轉換器,線圈產生電磁場,施加給磁鐵一個力使杠桿偏轉即使擋板靠近或偏遠噴嘴,使噴嘴背壓改變,使得氣動功放或多位多通閥滑閥位置改變,進而轉換成氣壓信號輸出到執行機構,對執行機構進行定位控制。 

            1.2 壓電閥組件及工作原理 

            壓電閥是在電壓作用下使得功能陶瓷片產生彎曲變形原理制成的一種兩位式控制閥。壓電閥采用ON/OFF位式控制方法,控制電路采用電子開關實現。壓電閥在I/P轉換單元中起先導閥的作用,先導壓電閥接收到控制電路發出的高頻脈沖信號,進而轉換成先導壓電閥先導氣的通斷,先導氣進入氣動功放,控制氣動功放輸出氣壓信號到氣動執行機構,完成對執行機構的定位控制。 

            以上兩種技術的應用已很普遍,但目前以上述兩種技術為核心的智能閥門定位器中,尚無大流量形式的定位器,針對這一技術空白,意大利STI公司研發推出一款新式高流量定位器FastTrak。而STI FastTrak定位器采用了膜片滑閥式組件結構并結合差壓控制方式實現了大流量輸出,高精度的控制。 

            2 STI FastTrak智能定位器的氣動輸出控制部件及工作原理 

            STI FastTrak 定位器采用傳統的機械式滑閥結構結合差壓控制的優點進行設計。其機械滑閥式組件同樣基于電磁技術和氣動噴嘴檔板機構和力平衡原理,見圖1;y組件的前端是一個膜片,噴嘴擋板的電磁線圈接收控制電路發出的電流信號指令后,轉變成變化的控制氣源信號,來推動膜片產生形變,形變的大小決定滑閥的位移量,在滑閥組件后端有一個彈簧,能夠在控制信號變化后或者失去控制信號的時候讓滑閥復位,保證定位器的輸出。為了實現高精度控制,控制算法除了引用執行機構的位置信號外,同時還對氣缸的進氣端的壓力進行檢測,來彌補滑閥控制方式動作速度的不足和提高滑閥的靜態工作性能。由于采用大流量滑閥結構設計和合理的氣流通道,實現了對執行機構的快速,準確的定位。 

            3 智能閥門定位器氣動輸出部件的性能比較 

            從壓電閥的工作原理和結構可以看出,壓電閥采用ON/OFF位式控制方法,其功耗非常低,穩態耗氣量也相當低,但對壓縮空氣質量要求高。另一方面,對氣動執行機構以及外部氣管路的氣密性要求很高,當氣管路泄漏時,壓電閥組會頻繁動作,常導致閥位振蕩或造成壓電閥組件故障。并且壓電閥組件多為外購件或OEM定制,如上述圖1所示,由于其技術壟斷,有問題只能更換,無法自行維護。 

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