[实用新型]智能气动调节阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种调节阀，特别是一种利用单片机作为控制器；用两位两通高速开关阀控制的智能气动调节阀，属于液压气动及自动控制技术领域。

背景技术

在气动调节阀中，气动执行机构以压缩空气为动力，接受调节仪表送出的控制信号，控制调节机构中的阀门、挡板，改变被调介质的流量，实现生产过程的自动化。定位器是气动执行机构最重要的辅助设备，它保证调节机构中的阀门、挡板按设定的要求正确定位。

常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差；弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变，会造成调节阀非线性，导致控制质量下降；外界振动传到力平衡机构，易造成部件磨损以及零点和行程漂移，也使定位器难以工作；由于喷嘴本身的特性，定位器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气，若使用定位器数量较多，则能耗较大；而且喷嘴本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定位器不能正常工作；常规定位器手动调校时需要使用专用设备、不隔离控制回路是不可能的，且零点和行程的调整互相影响，须反复整定，费时费力。

发明内容

为了克服已有技术的不足和缺陷并充分利用现有技术，本实用新型利用单片机作为控制器；用两位两通高速开关阀来控制气动调节阀，该装置由单片机和高速开关阀组成的智能控制器取代原来的定位器，具有控制精度高、响应速度快、死区可调范围宽、可靠性高、自适应能力强等优点，从而提高阀的定位能力。特别要指出的是：智能气动调节阀充分利用了单片机的功能，可以根据被控制参数的变化直接控制调节阀，以组成闭环控制回路，省去了调节仪表，只要程序编得好则可实施最佳的控制规律，达到最佳的控制效果。

本实用新型是通过下述技术方案实现的。本实用新型包括控制单元、A/D转换器、D/A转换器、第一高速开关阀、第二高速开关阀、气动执行器、阀体、位移传感器；其中控制单元包括接收模块、比较模块、控制模块。控制单元的输出端通过D/A转换器分别与第一高速开关阀和第二高速开关阀的控制端连接；第二高速开关阀的进气口与恒压气源连通，第二高速开关阀的排气口同时与气动执行器的进气口和第一高速开关阀的进气口相连，第一高速开关阀的排气口与大气连通；气动执行器的进气口与第一高速开关阀的进气口相连，气动执行器膜片下面的刚性圆盘通过连杆与阀体的阀芯相连；阀体中的阀芯与位移传感器的输入端相连，位移传感器的输出端经A/D转换器与控制单元的输入端连接；上位机信号作为设定值，其输出端经A/D转换器与控制单元的输入端连接。所述的接收模块通过A/D转换器接收阀体的阀位移反馈信号，比较模块将接收的阀位移反馈信号与上位机指定的阀位值进行比较；如果比较有偏差，控制模块通过D/A转换器控制第一高速开关阀和第二高速开关阀；所述的第一高速开关阀、第二高速开关阀分别控制气动执行机构的进气量和排气量，以改变多弹簧气动薄膜执行机构膜片上的压力，使膜片运动，从而带动阀体的阀芯运动。我们只要对单片机编写一个好的自学习系统就可对气动调节阀实施智能控制。

根据上位机对被控参数的设定值与阀芯位置的关系，气动执行器有三个动作，即：下行程、上行程和静止。其具体工作过程叙述如下：

下行程：接收模块通过A/D转换器接收阀体阀芯的阀位移反馈信号，比较模块将接收的阀位移反馈信号与上位机设定的阀位值进行比较；阀位移反馈信号小于上位机设定的阀位值，控制模块通过D/A转换器向第一高速开关阀和第二高速开关阀的控制端发送控制信号，第一高速开关阀此时处于关闭状态，第二高速开关阀接受到控制信号处于开启状态；气体经过第二高速开关阀进入气动执行器，随着进入气体量的增加，气动执行器内部气体压强增大，从而使气动执行器膜片上表面的压力大于下面弹簧的张力，膜片向下运动，从而带动阀芯向下运动；直到阀体阀芯的阀位移反馈信号与上位机设定的阀位值相等，而且气压对膜片的作用力和下面弹簧的张力相平衡，第二高速开关阀关闭，气体不再进入，阀芯停留在设定位置。