智能液压调节阀门设计与关键技术分析

杨森林海申机电总厂（象山）

智能液压调节阀门设计与关键技术分析

杨森林
海申机电总厂（象山）

摘要：调节阀门市场的逐步扩大，企业对阀门有着不同的性能要求，本文主要介绍智能液压调节阀门的工作原理和技术设计要点，为阀门行业发展提供可参考性文献。

关键词：智能液压；调节阀门；关键技术

阀门系统集成化智能发展呈现上升态势，在行业装备条件和技术水平逐步提升的今天，企业对产品有着不同性的要求，因而需要调节阀门产品有较高的技术含量，让其具备高参数、长寿命和智能化的发展潜能，是当前阀门行业必然发展趋势。

一、智能液压调节阀门的工作原理

（一）液压调节阀门的工作原理

智能液压调节阀门的主要控制因素有三方面分别是阀门、执行机构和控制部分，如果从功能角度考虑问题可以分为阀门单元、控制单元和减速单元三个相互独立作用的功能单元，主要的工作原理是借助齿轮带动齿条，让阀杆作用在阀体上面，让整个机械不断的运作，这样的控制方式可以让阀瓣组建的开合程度逐步加大，调节流量，作用于不同压力下，阀瓣组件受到压力的影响，开合度也会有不同的变化，因而产生不同的流量。内部的密封装置运用o型圈和螺纹，这样的设计能够承载30MPa。

（二）执行机构的工作原理

智能液压调节阀门主要是在电动执行机构的带动下让谐波减速器不断转动，这类说的谐波转动减速器其英文名字是harmonic gear drive，主要的构建部分是波发生器、柔性齿轮、刚性齿轮，其工作原理是在波发生器的作用下，让柔性齿轮开展转动产生可控性的变形装置，刚性齿轮和柔性齿轮彼此之间的咬合作用，带动整个机械运作。

圆柱自齿轮带动齿条做部分直线运动，连接齿条和阀杆的工具是连接销，主要的功能是连接两者后，带动其做直线运动，同时控制好阀瓣的组件开合状态，让阀门灵活的开启或者关闭，起到控制流量的作用。

让传感器的出口流量不断做出反馈，设定比较值，控制阀瓣组件，让组件可以在控制过程中开大或者是缩小，出口在这个过程中就能通过恒定流量值做出初步判断，电动舵机的正反方向也能调整开合度的大或者小。

（三）控制器的工作原理

控制器配合专用设备，是完成智能液压调节阀门的关键，所以在各类工况的控制中，让控制器能够正常运转。控制器主要作用是接受控制中心传送到的各类命令信息，在运转换算的基础上可以接收各类信号，角度传感器在这类也充当智能调节阀的作用，每次电压信号的开度都要做对应信号运算，然后把信号传送到显示器上面，同时一部分结果会直接传送到控制中心，显示器内的信号和控制中心的信号作对比，通过执行比较结果，将电动执行结构中的正反方向确定好，或者继续工作或者停止转动，这是实现阀门开、关或者停的控制关键，并且在这个过程中能够及时的检查到智能液压调节阀门故障，同时根据情况做出及时的预警。

二、智能液压调节阀门的技术要点分析

（一）位移检测和控制要素

检测阀门位移的检测工具是高精度的电位器，主要借助其采集性能，采集过程是先通过齿轮转接—齿轮会在电机的带动下转动—带动电位器转动—电压信号转动中输出—滤波放大—AD转换—输出处理器—数据分析的处理，最终得到阀门的实际开度。控制器对控制系统的介绍主要信号源是4-20MA信号，软件的信号输出能够控制电机转换情况，让阀门完成预定的开合度。

比较设定的开度以及实际的开度，通过数据处理，让处理器输入PWM波型电流，控制整体的云状状况。如果两者的差值产生一定偏差，那么输出的占比在大于PWM时，或者输出的联系高电压与实际电压持平后，两着差值变小，整体的输出比能够达到PW4波，在PW4波控制时为了让电机运转速度加快，或者达到制定的位置后才能实现电机常规化工作要求。

（二）软件设计要点

使用时选择MSP430系统主要芯片，该芯片的主要特点是能耗低、继承状况好、外围状态好。工作时电机设备的稳定型保障措施是运用PID控制算法。

PID控制法的核心是通过比例、积分和微分三者的有机结合实现三者的协调发展，但是可以肯定的是被控制对象的特色控制要求，通过各类因素整合和重组，让各个部分环节的机械实现最优化的调配，其中包含比例积分控制因素（PI），比例微分控制（PD）因素等。比例作用是以误差为前提开展的控制因素，可以及时的发现问题偏差，让控制量在可控范围，其实也就是能够起到一种线性的放大作用，最终能够消除静差于动态能之间的差值，积分的作用是能保障对记忆的能力，对消除静差有极大的帮助，系统的稳态性能在一定情况下能被处理，但是要考虑一点这是存在滞后性的，所以会在客观上减低系统的整体响应速度，对“记忆”的内容也要做出适度的选择，由于单独使用会让整个使用缺乏智能性，但是微积分的作用能够减少超调量，提升动作速度，逐步改善系统的动能性质，快速的处理误差情况，体现出“预见性”，但是主要问题就是缺失灵活性，同时对干扰也很敏感，根据上述问题，可以知道未来大达到合理的控制效果或者控制要求，在实际施工过程中可以通过测试，整定PID的控制器。

结语

智能液压调节阀门的机电一体化设计理念，相较于传统阀门，可以在修改PID算法回路的前提下，调节智能液压阀门的出口总流量，通过继续检测或者精准策略，在适应变化发展因素的同时，合理的控制系统，让系统实现最佳使用效果。

参考文献：

[1]严建文，刘家旭，陈汝昌，翟华，李贵闪，王玉山.智能液压机研究现状及关键技术[J].锻压装备与制造技术.2013（02）：14-15

[2]杨茜.调节阀执行机构研究[J].液压与气动.2014（01）:45-46

作者简介：杨森林（1984-），男，安徽桐城人，工程师，主要研究方向：机械工程，船舶工程。