氣動調節(jié)閥粘滯故障引起的回路震蕩消除方法

汪明具+王敏

摘 要：隨著時代的發(fā)展，我國的工業(yè)發(fā)展迅速，不僅給國家經濟水平帶來了巨大的提升，還保障了人民生活的安全便捷。氣動調節(jié)閥是作業(yè)系統中常見的組件，不僅在一定程度上提高了系統的作業(yè)效率，還能有效防止了安全事故的發(fā)生。但是在氣動調節(jié)閥的工作中，常常會出現調節(jié)閥粘滯故障，不僅會破壞系統各項回路的正常運轉，更會對整個作業(yè)的質量產生重要的影響。通過本文的討論，筆者主要講述了氣動調節(jié)閥粘滯故障引起的回路震蕩的內容，以及消除方法。

關鍵詞：氣動調節(jié)閥；粘滯故障；回路震蕩；消除

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.08.025

氣動調節(jié)閥以壓縮氣體為主要動力源，借助氣缸為執(zhí)行器，結合閥門定位器、儲氣罐、氣體過濾器等附件，對系統作業(yè)進行開關或是比例控制和調節(jié)。在接收信息自動化的控制信號后，對管道各項介質進行調節(jié)，主要包括：流量、壓力、溫度、質量等參數。近年來，隨著調節(jié)閥的不斷更新和發(fā)展，氣動調節(jié)閥以自身控制簡單、安全穩(wěn)定、反應敏捷、不需要另外添加防爆措施等優(yōu)勢，獲得了廣大作業(yè)系統的青睞。不僅在工業(yè)系統中取得了一定的成就，其發(fā)展趨勢還涉及到了石油業(yè)、化工業(yè)、電氣業(yè)等國家重要領域，因此對我國社會的發(fā)展有著關鍵的作用。在一個工業(yè)系統中，包括了成百上千的回路，只有對這些回路進行完善科學的控制，才能保證生產的質量以及安全。而性能較差的回路，就會對整體系統產生影響，例如震蕩，就會破壞整個系統回路的正常運行，最后產生巨大的損失和安全影響。

1 氣動調節(jié)閥粘滯引起的回路震蕩

氣動調節(jié)閥是作業(yè)系統中使用最為頻繁的執(zhí)行組件，因此其回路的正常是保障作業(yè)科學進行的關鍵。然而根據國家工業(yè)調查的數據來看，在我國只有30%的工業(yè)控制回路性能是在標準范圍內的，而在不合格的控制回路中，30%的回路震蕩是因為調節(jié)閥粘滯所引起的。在一般情況下，閥門粘滯導致回路產生極限環(huán)，從而控制的量也在設定值上下震蕩變換中，因此排除粘滯對回路的影響，不僅可以提高生產的質量，還可以減少作業(yè)浪費，提高經濟價值，對于氣動調節(jié)閥的日常運作也有著促進作用。

閥門粘滯指的是閥門在運行一段時間后，由于閥桿與填料之間產生較大的靜摩擦，從而引起的非線性故障。在當今系統作業(yè)中，大部分控制回路的計算方法還是采用傳統的PID控制計算法。而在PID控制回路中，需要控制器花費較多的時間進行反復調節(jié)才能使得其達到一定的設定的狀態(tài)，在這個過程中，控制器會不斷的改變方向。當有氣動調節(jié)閥的回路上有粘滯故障時，控制器就會改變方向，而閥門就會進一步發(fā)生粘滯現象。而這種情況一直會延續(xù)到控制器的輸出大于某個數值（S）時，閥桿才會產生為某個（J）大小的跳動（參照下圖）。在這個無法估摸的過程中，調節(jié)量產生偏差則是在所難免的。而為了消除這個偏差，控制器就會再次發(fā)生改變，粘滯故障便會再次發(fā)生，最終導致了控制變量在以設定的值的上下來回波動震蕩。因此PID是引起數值震蕩的主要原因。

2 氣動調節(jié)閥粘滯引起的回路震蕩消除辦法

通過各項實驗表明，在傳統的PI控制器中，其r（k）表示為該作業(yè)系統中的設定值，y（k）表示為該系統在作業(yè)時所產生的實際輸出值，P設為比例系數，T作為實踐采樣的周期，I作為最后的積分系數。

因此在傳統的PI控制器中，當控制器發(fā)展變化時，閥門出現粘滯現象的原因是控制器的輸出過小所導致的。這就說明了在閥門出現粘滯現象時可以進一步通過改變積分的作用，從而對輸入進行控制和規(guī)劃，以這種方式來消除粘滯現象對控制回路帶來的影響。控制器輸入率的數值對氣動調節(jié)閥閥桿的作業(yè)具有較大的影響，閥桿有粘滯現象時，控制器輸出率大就可以進一步幫助閥桿快速運轉，從而擺脫粘滯的帶來的影響，反之就可以降低一定量的輸出率，來保證氣動調節(jié)閥的正常運作。同時影響輸出率的E（k）和Ec（k）兩者數值也會對粘滯現象產生不一樣的影響，根據多項實驗數據表明，當兩者不等于0時，就說明了控制變量尚未達到具體的設定值，還在發(fā)生改變，因此在這時，閥桿沒有發(fā)生粘滯現象。當E（k）不等于0，而Ec（k）等于0時，其控制量在尚未達到設定值的同時也沒有發(fā)生改變，因此已發(fā)生粘滯現象。當E（k）等于0，而Ec（k）不等于0時，控制量仍然在發(fā)生變化，因此也沒有粘滯現象。最后當兩者同時等于0時，控制量達到了設定值，并且沒有發(fā)生其他變化，因此沒有發(fā)生粘滯現象。

綜上所述，使用新型模型來對控制器進行模糊控制，從而來消除回路震蕩現象，首先應該通過傳統PI控制器獲取具體參數，然后將相同的參數賦予模糊控制器，最后通過合理的參數對發(fā)生粘滯的回路進行休整工作，最終達到提高氣動調節(jié)閥的工作質量的目標。

3 結語

隨著時代的發(fā)展，我國工業(yè)水平在不斷的提高，不僅為人民的生活提供了方便，還進一步加強了我國工業(yè)經濟的實力，氣動調節(jié)閥是工業(yè)作業(yè)系統中控制量的關鍵環(huán)節(jié)，對整體的工程具有較大的意義，以此不斷提高其控制水平是發(fā)展工業(yè)的必經之路。

參考文獻：

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