淺談自動控制閥門的設計及控制原理

盧煥明

摘要：在當前工業化建設進程不斷推進的新市場經濟常態下，閥門作為機械運動的重要裝置，在控制流體流量、方向和壓力大小方面發揮了重要作用，機械自動化控制閥門則是近年來企業基于傳統閥門基礎上應用的一種更為靈活、方便且投資成本較小的裝置，將其實踐于機械生產作業中是目前工業實現可持續發展目標做出的重要改革。鑒于此，本文主要基于自動控制閥門的基本內容，對其設計及控制原理進行了深入剖析，為后期閥門的使用和生產提供了系統化科學依據。

關鍵詞：自動控制閥門;設計;控制原理;系統剖析

一、自動控制閥門的基本概述

簡單來講，所謂的“自動控制閥門”其實簡單來講，就是一種脫離人為控制作業對流體進行自動化控制的裝置，與傳統人工控制相比，自動閥門的自動化控制在一定程度上不僅降低了人力資源的消耗，與此同時在提高控制準確度和精準度方面也具有重要意義。經大量調研數據分析可知，在工業化建設進程不斷推進的新產業時代背景下，自動控制閥門具備如下功能特點：

其一，能有效降低企業的運營成本。雖然在投資使用過程中，人工控制的閥門成本較低，但需要消耗大量的人員去進行操控，且在操控過程中操作系數難度較大，增加了企業的運營成本，反觀自動控制閥門，不僅操作簡單、靈活，與此同時在應用過程中無需消耗大量人力，且使用周期較長，不易損壞，由此極大地降低了企業的運營成本投入，提高了企業經濟效益;

其二。極大滿足了當前企業正常運營需求。在區域經濟貿易往來愈發頻繁的新產業背景下，企業生產需求量的持續增加在推動產業進一步發展的同時，也使產業面臨著巨大的生產壓力，借助采用微電子路的自動控制閥門從某方面而言不僅能改善當前生產作業現狀，此外還極大地滿足了企業正常運營需求，此外對于中小型企業而言，純機械自動閥門因其較低的生產成本得到了廣泛應用。

二、自動控制閥門的設計及控制原理的基本概述

在自動控制閥門應用過程中，實現對水量的控制是閥門應用的主要目的，具體而言其工作原理就是當需求水量達到預定后，水分會進入閥門凝膠膨脹，下壓活塞之后實現對水管截面積的減小，然后一段時間之后水分會小于預定值，閥門中的水分會重新釋放到生產環境中，閥門內壓力減小，活塞上移，水流量變大。在進行設計時，為確保設計的科學合理性，設計人員需做好如下工作：

（一）自動控制閥門的零部件設計

1.整體結構設計需求

自動控制出水、降低能耗是自動機械控制閥門的主要目的，目前來看在進行出水時間設計時，據調查設計的時間一般為五分鐘，超過后閥門會自動關閉，在此期間倘若出水量不足以滿足生產需求，則需要人工進行“啟動閥門”操作，由此在規避資源浪費問題產生的同時，為產業可持續發展打下了堅實基礎。在進行設計時，通常進水端設置一個具備立方體空腔特點的系統裝置，出水口處設置一個細長管形連通器，由此確保閥門實現自動化控制，此外為控制水量和水流，在進行設計時還要在空腔中有一個固定關閉閥門的細長方形槽，下端有一個連接閥門和計時裝置的圓柱形孔。

2.閥門作業時間裝置設計

手柄、閥門、連接用細桿、寬方桿、細方桿是組成閥門的五個部門，彼此之間是通過焊接聯系到一起的，因此在進行設計時，為了確保設計的合理性，需確保閥門作業時間設計的科學性。其中在五個組成部件中，寬、細兩個方桿一般用于卡住計時用的銷當中，與此同時在進行傳動銷形式選擇時，為了確保后期應用問題的出現，設計人員需盡量選擇使用折線形式，且前端與連接在管件上的折線形的板孔必須協調。除此之外在進行焊接時，為了保證焊接的科學性、有效性，規避運行問題的出現，計時器需盡量使用圓柱空腔結構形式，前端必須設有高磁性磁鐵，與此同時管件的下方還應該放置細長管連通器，最大程度地避免閥門運行不暢問題的出現。

3.閥門工作原理

在進行閥門設計過程中，為了確保計時的精準度，工作人員還要設置三個變量，由此確保運行時間為五分鐘，并且保證黨計時器達到最后端時高磁性磁鐵在壓力之下發生移動。據調查當裝置在計時將要開始的情況下，會有一根彈簧用于折板和折現之間進行固定壓縮的，從而使閘門被折現銷控制住，而后在半圓環到達最高的時候，管體會被閘門下方的粗長方體桿頂住，然后計時正式開始。

（二）自動控制閥門的控制單元設計

1.控制原理

作為自動控制閥門的一種特殊結構，純機械自動控制閥門的控制單元中有一種叫濕敏材料的部件，由于這種材料對于有著極強的敏感度，當外界環境含水量特別大且水分還在增多時，濕敏材料會吸收土水分而對彈簧的緩沖形成一種壓力，這時緩沖彈簧會使復位彈簧發生移動，閥芯也會因此發生運動以此來關閉閥門，因此在進行設計時需要注意的一點是，由于敏材料的膨脹量在一定范圍內是可控的，超過則會破壞閥芯。

2.控制單元設計

在閥門控制單元設計過程中，緩沖彈簧和復位彈簧在參數設定過程中，雖然前者用于減小閥芯受到的壓力，后者是開啟閥門，但在選擇時都要綜合考慮彈簧的內徑、外徑、中徑還有節間距等，并且還要重點關注它的荷載程度。在進行彈簧設計時為了確保設計的合理性、科學性，設計人員不僅要確保彈簧能和閥門的正常使用相契合，與此同時還要針對彈簧變形量來計算彈簧剛度，確保閥門在正常工作的過程中彈簧應該具備的最大程度的變形量，此外為規避彈簧彎曲問題的產生，在進行彈簧穩定性計算時，工作人員需控制好彈簧的長細比值和圈數。

三、自動化控制系統在閥門設計應用問題的處理對策

在當下企業建設規模和數量持續增加的新市場經濟常態下，將自動化控制技術應用到工業自動化控制系統中推動了工業的進一步發展，但由于人工智能發展水平較低、自動化控制技術標準缺失以及理論研究和實際相脫節等問題的存在，人工智能應用水平受到影響的同時，國家工業整體發展水平也受到了一定影響，故此為從根本上有效地解決上述問題，在將自動化控制系統應用到閥門設計時需做好如下工作：

（一）加大對自動化控制技術應用人才的培養力度

就目前來看，自動化控制技術在工業自動化控制系統中的應用是國家未來工業化發展的必然趨勢，而隨著工業化建設進程的不斷加快，自動化控制技術應用人才的儲備是否滿足企業技術應用需求，也成為了現階段影響自動化控制技術應用水平的重要因素，為此要想在多元化市場競爭環境中提高企業競爭優勢，加大對自動化控制技術應用人才的培養力度，是極為必要的，為此教育機構需加大教學方面的改革力度，在不斷優化教育教學模式和豐富教學內容的同時，確保教育工作落實到位。

（二）不斷優化自動化控制技術在工業生產中的應用方式

與發達國家相比，我國自動化控制技術在工業自動化控制系統中的應用效益難以充分發揮的重要原因之一，就是自動化控制技術應用方式的不科學、不合理，因此在阻礙技術應用效益的同時，企業的整體發展也勢必將受到一定影響，故此為在降低自動化控制技術應用成本的基礎上，推動企業的進一步發展，不斷優化自動化控制技術在工業自動化控制系統中的應用方式，也是現階段企業實現預期發展目標的重要戰略手段。為此就目前來看，相關企業需加大對人工智能模塊化的研究力度，通過改變原有人工智能應用存在的封閉性狀態，并在建立起完善的數據共享標準和策略的同時，確保自動化控制技術應用效益的最大化發揮，最終為企業創造出應有的經濟效益，促進社會的進一步發展。

四、結語

簡而言之，在工業自動化控制系統中，將自動化控制技術應用閥門設計中，從某方面而言不僅降低了企業人力、物力、財力的損耗，此外還從根本上提高了作業的精準度，減少了安全事故的發生率和作業成本，為企業可持續發展目標的實現創造了良好條件。

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