智能液壓調節閥門設計與關鍵技術分析

楊森林海申機電總廠（象山）

智能液壓調節閥門設計與關鍵技術分析

楊森林
海申機電總廠（象山）

摘要：調節閥門市場的逐步擴大，企業對閥門有著不同的性能要求，本文主要介紹智能液壓調節閥門的工作原理和技術設計要點，為閥門行業發展提供可參考性文獻。

關鍵詞：智能液壓；調節閥門；關鍵技術

閥門系統集成化智能發展呈現上升態勢，在行業裝備條件和技術水平逐步提升的今天，企業對產品有著不同性的要求，因而需要調節閥門產品有較高的技術含量，讓其具備高參數、長壽命和智能化的發展潛能，是當前閥門行業必然發展趨勢。

一、智能液壓調節閥門的工作原理

（一）液壓調節閥門的工作原理

智能液壓調節閥門的主要控制因素有三方面分別是閥門、執行機構和控制部分，如果從功能角度考慮問題可以分為閥門單元、控制單元和減速單元三個相互獨立作用的功能單元，主要的工作原理是借助齒輪帶動齒條，讓閥桿作用在閥體上面，讓整個機械不斷的運作，這樣的控制方式可以讓閥瓣組建的開合程度逐步加大，調節流量，作用于不同壓力下，閥瓣組件受到壓力的影響，開合度也會有不同的變化，因而產生不同的流量。內部的密封裝置運用o型圈和螺紋，這樣的設計能夠承載30MPa。

（二）執行機構的工作原理

智能液壓調節閥門主要是在電動執行機構的帶動下讓諧波減速器不斷轉動，這類說的諧波轉動減速器其英文名字是harmonic gear drive，主要的構建部分是波發生器、柔性齒輪、剛性齒輪，其工作原理是在波發生器的作用下，讓柔性齒輪開展轉動產生可控性的變形裝置，剛性齒輪和柔性齒輪彼此之間的咬合作用，帶動整個機械運作。

圓柱自齒輪帶動齒條做部分直線運動，連接齒條和閥桿的工具是連接銷，主要的功能是連接兩者后，帶動其做直線運動，同時控制好閥瓣的組件開合狀態，讓閥門靈活的開啟或者關閉，起到控制流量的作用。

讓傳感器的出口流量不斷做出反饋，設定比較值，控制閥瓣組件，讓組件可以在控制過程中開大或者是縮小，出口在這個過程中就能通過恒定流量值做出初步判斷，電動舵機的正反方向也能調整開合度的大或者小。

（三）控制器的工作原理

控制器配合專用設備，是完成智能液壓調節閥門的關鍵，所以在各類工況的控制中，讓控制器能夠正常運轉。控制器主要作用是接受控制中心傳送到的各類命令信息，在運轉換算的基礎上可以接收各類信號，角度傳感器在這類也充當智能調節閥的作用，每次電壓信號的開度都要做對應信號運算，然后把信號傳送到顯示器上面，同時一部分結果會直接傳送到控制中心，顯示器內的信號和控制中心的信號作對比，通過執行比較結果，將電動執行結構中的正反方向確定好，或者繼續工作或者停止轉動，這是實現閥門開、關或者停的控制關鍵，并且在這個過程中能夠及時的檢查到智能液壓調節閥門故障，同時根據情況做出及時的預警。

二、智能液壓調節閥門的技術要點分析

（一）位移檢測和控制要素

檢測閥門位移的檢測工具是高精度的電位器，主要借助其采集性能，采集過程是先通過齒輪轉接—齒輪會在電機的帶動下轉動—帶動電位器轉動—電壓信號轉動中輸出—濾波放大—AD轉換—輸出處理器—數據分析的處理，最終得到閥門的實際開度。控制器對控制系統的介紹主要信號源是4-20MA信號，軟件的信號輸出能夠控制電機轉換情況，讓閥門完成預定的開合度。

比較設定的開度以及實際的開度，通過數據處理，讓處理器輸入PWM波型電流，控制整體的云狀狀況。如果兩者的差值產生一定偏差，那么輸出的占比在大于PWM時，或者輸出的聯系高電壓與實際電壓持平后，兩著差值變小，整體的輸出比能夠達到PW4波，在PW4波控制時為了讓電機運轉速度加快，或者達到制定的位置后才能實現電機常規化工作要求。

（二）軟件設計要點

使用時選擇MSP430系統主要芯片，該芯片的主要特點是能耗低、繼承狀況好、外圍狀態好。工作時電機設備的穩定型保障措施是運用PID控制算法。

PID控制法的核心是通過比例、積分和微分三者的有機結合實現三者的協調發展，但是可以肯定的是被控制對象的特色控制要求，通過各類因素整合和重組，讓各個部分環節的機械實現最優化的調配，其中包含比例積分控制因素（PI），比例微分控制（PD）因素等。比例作用是以誤差為前提開展的控制因素，可以及時的發現問題偏差，讓控制量在可控范圍，其實也就是能夠起到一種線性的放大作用，最終能夠消除靜差于動態能之間的差值，積分的作用是能保障對記憶的能力，對消除靜差有極大的幫助，系統的穩態性能在一定情況下能被處理，但是要考慮一點這是存在滯后性的，所以會在客觀上減低系統的整體響應速度，對“記憶”的內容也要做出適度的選擇，由于單獨使用會讓整個使用缺乏智能性，但是微積分的作用能夠減少超調量，提升動作速度，逐步改善系統的動能性質，快速的處理誤差情況，體現出“預見性”，但是主要問題就是缺失靈活性，同時對干擾也很敏感，根據上述問題，可以知道未來大達到合理的控制效果或者控制要求，在實際施工過程中可以通過測試，整定PID的控制器。

結語

智能液壓調節閥門的機電一體化設計理念，相較于傳統閥門，可以在修改PID算法回路的前提下，調節智能液壓閥門的出口總流量，通過繼續檢測或者精準策略，在適應變化發展因素的同時，合理的控制系統，讓系統實現最佳使用效果。

參考文獻：

[1]嚴建文，劉家旭，陳汝昌，翟華，李貴閃，王玉山.智能液壓機研究現狀及關鍵技術[J].鍛壓裝備與制造技術.2013（02）：14-15

[2]楊茜.調節閥執行機構研究[J].液壓與氣動.2014（01）:45-46

作者簡介：楊森林（1984-），男，安徽桐城人，工程師，主要研究方向：機械工程，船舶工程。