数字电气阀门定位方法

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)技术与市场 作者:吴宁宁

  电气阀门定位器的基本功能是将控制中心输出的调节阀阀位给定值与调节阀阀位反馈值之间的偏差,按照预先设定的算法去控制气动执行机构和调节阀开度(流量),同时阀位反馈单元反馈实时阀位值,因此电气阀门定位器与气动执行机构、调节阀组成了一个闭环回路。阀门定位器增大了气动执行机构的输出功率,减少了信号传递的滞后,能够有效克服调节阀移动中产生的摩擦力和阀芯不平衡力,提高了调节阀的精度。

  近十年来,气动执行器技术领域的技术进步主要体现在阀门定位器方面的改进。发达国家的电气阀门定位器已升级到基于电平衡原理,国内的定位器开始从机械平衡原理逐步向电气平衡过渡。数字电气阀门定位器以微处理器为核心,具有调节阀整体的多种流量特性以及自动调校、人机交互、工作参数组态设置、故障诊断等一系列技术特征,与传统的基于力平衡原理的电气阀门定位器相比,其技术指标前进了一大步。

  数字电气阀门定位器的体系结构虽然日臻完善,但是仍有不足之处。首先,控制系统以调节阀固有流量特性为设计依据,而调节阀投运后所处的实际工况与固有流量特性测试条件相距甚远,无视调节阀工作流量特性畸变的客观事实,必然导致控制品质的下降;其次,调节阀阀位采用5接点开关控制算法,虽然具有良好的鲁棒和快速动态响应性能,但存在阀位稳态跟踪精度欠佳的缺点。此外,人机交互中键盘输入方式的故障率较高,阀位移/电气转换采用接触式电位器的稳定性和可靠性差强人意。一旦故障排除则调节阀全关(气关阀)或全开(气开阀),不仅使气动执行器工况剧然波动,而且就整个控制系统而言无疑也是重大干扰,甚至引进安故事故。

  该项发明的目的是提供一种数字电气阀门定位方法。数字电气阀门定位方法通过Fuzzy-PI双模无扰切换方法控制调节阀开度,误差较大时采用Fuzzy方法,误差较小时则采用PI方法,Fuzzy-PI双模无扰切换方法是由Fuzzy-PI判别模块选择,Fuzzy-PI双模方法结果由无扰切换模块处理后,以不同宽度的脉冲形式输出至I/P电气转换单元的固态继电器G3F/G3FD,控制压电阀的占空比;无扰切换模块消除了Fuzzy-PI模式切换时对调节阀开度以及控制系统的干扰。通过阀工作流量特性畸变的校正,使校正之后的工作流量特性与控制系统设计时所依据的阀固有流量特性吻合方面改善了控制系统品质,另一方面调节阀能在较低压降比下运行,可大大降低能耗。Fuzzy-PI双模无扰切换算法,兼顾了阀位控制对动静态两方面指标的要求,无扰切换模块确保两种模式切换时不会对阀位和控制系统造成干扰。触摸屏和无接触式磁敏电位器的应用,则提高了阀门定位器的稳定性、可靠性和定位器的气密性;解卡操作时提供的由用户选择释放或部分释放膜头压力功能,消除了安全隐患,进一步改善了阀位和控制系统的控制品质。

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