一种活塞式调节阀的监测控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种自动在线监测控制节能系统，特别设及一种活塞式调节阀的监测 控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，大型的供水企业都已达到了高度自动化，从水的回收、储存、净化处理到分 配，数W百计的数据及测量值都由过程控制机系统收集，储存并处理，测量、操作、调节都借 此达到技术方面最佳的过程控制。
[0003] 活塞式轴流调节阀主要由阀体、活塞、导帽、密封圈、导向杆、连接杆、曲柄、执行机 构等组成。主阀体为内、外圆筒式结构，阀体内有若干条顺流向的筋板将阀体的内外两层连 接起来，组成一个完全轴对称的环形流体通道。调节结构为曲柄滑块机构，滑块为圆筒形的 活塞，活塞前端连接鼠笼，鼠笼周边为栅格形流道，可在内圆筒里由导轨引导，沿管路做轴 向位移，改变流道通过面积，W实现控制调节。流道为轴向对称流道，栅格过水截面大，能防 止杂物堵塞，流体在流线性阀体内被很好地引导，低水头损失；阀腔内任何位置水流横断面 均为环状，确保线性操作特性，同时高速水流从栅格流入，在阀体流道轴屯、区域相互撞击， 消除能量，使气蚀现象发生在阀中屯、位置，不损坏阀口部件。曲柄滑块机构操作稳定可靠， 输出扭矩恒定，关闭先快后慢，因而无任何水键。应根据出口压力，经调节器控制驱动电动 装置改变阀口开启或关闭状态W实现自动减压功能。
【发明内容】
[0004] 为了克服调节阀的阀口启闭达不到最佳控制的不足，本发明提供一种活塞式调节 阀的监测控制系统及其控制方法。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种活塞式调节阀的监测控制系统，其包括依次连 接的液压站、油累、油缸，W及调节阀油缸执行机构，所述调节阀油缸执行机构包括位于油 缸内的活塞，所述液压站通过油累往油缸中注油，所述油缸位于调节阀内，还包括伺服电 机，所述伺服电机与油累相连，驱动油累工作；伺服阀，所述伺服阀连接在油累和油缸之间， 通过伺服阀的启闭来控制注油；信号采集模块，采集活塞在油缸中的位移量、调节阀阀位指 令信号和油缸的油压输入信号；信号处理控制模块，与信号采集模块连接，对采集的信号进 行处理，并将处理结果输出到伺服驱动器，通过伺服驱动器来改变伺服电机的转速，同时输 出信号控制伺服阀的启闭。
[0006] 所述信号采集模块包括直线位移传感器，该直线位移传感器安装在活塞上，用于 采集活塞在油缸中的位移量。
[0007] 所述信号采集模块包括压力变送器，该压力变送器安装在液压站上，用于采集油 缸的油压输入信号。
[0008] 所述伺服驱动器上设有伺服电机功率信号采集端口和显示面板，所述伺服电机功 率信号采集端口与上位机连接，W获得伺服电机功率信号，并显示在显示面板上。
[0009] 所述信号处理控制模块包括电连接的模拟量输出模块、模拟量输出模块2、数字量 模块和编码器，所述模拟量输出模块2将处理结果分别输出到伺服电机驱动器和数字量模 块，所述编码器与伺服电机连接，获得伺服电机的实时动态速度，并反馈到伺服电机驱动器 和数字量模块。
[0010] 一种活塞式调节阀的控制方法，其步骤如下： 51 :通过直线位移传感器测得活塞的位移量L1，获得调节阀的指令信号L2,进行差值 计算，得绝对值L3,即 L3=|L1-L2| ； 52 :计算油缸运动的动态时间Τ2,即 T1/L4=T2/L3 T2=L3 · (T1/L4) 其中，ΤΙ-活塞在油缸中移动的整个行程的时间； L4-整个油缸长度； 53 :根据油量公式， Q=V/T； 其中，V-油缸的体积； T-油充满液压缸所需要的时间； 可得需要补的油量Q， Q=V/T2 =(A·L3) /Τ2 其中，A-活塞的有效工作面积； 54 :通过查表将油量Q转换成数字信号，输出到伺服驱动器，来改变伺服电机的转速。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明通过信号采集模块和信号处理模块，对调节阀的阀 口和油缸的油压输入信号进行实时采集和监控，并反馈到伺服电机，通过伺服电机转速的 改变，改变油累的注油量，并且开启伺服阀，让油经油累可W注入到油缸中，全程自动化实 现调节阀阀口的启闭量。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明的原理框图。
[0013] 图2、图3是本发明完整的电路连接图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本发明实施例作进一步说明： 如图1、图2、图3所示，一种活塞式调节阀的监测控制系统，其包括依次连接的液压 站、油累、油缸，W及调节阀油缸执行机构，所述调节阀油缸执行机构包括位于油缸内的活 塞，所述液压站通过油累往油缸中注油，所述油缸位于调节阀内，还包括伺服电机，所述伺 服电机与油累相连，驱动油累工作；伺服阀，所述伺服阀连接在油累和油缸之间，通过伺服 阀的启闭来控制注油；信号采集模块，采集活塞在油缸中的位移量、调节阀阀位指令信号和 油缸的油压输入信号；信号处理控制模块，与信号采集模块连接，对采集的信号进行处理， 并将处理结果输出到伺服驱动器，通过伺服驱动器来改变伺服电机的转速，同时输出信号 控制伺服阀的启闭，通过信号采集模块和信号处理模块，对调节阀的阀口和油缸的油压输 入信号进行实时采集和监控，并反馈到伺服电机，通过伺服电机转速的改变，改变油累的注 油量，并且开启伺服阀，让油经油累可W注入到油缸中，全程自动化实现调节阀阀口的启闭 量，从而达到油累的减速及电机启动频次的减少，延长机械寿命和减少能耗，达到节能减排 的目的。
[0015] 所述信号采集模块包括直线位移传感器，该直线位移传感器安装在活塞上，用于 采集活塞在油缸中的位移量，该直线位移传感器控制精度0. 2%。
[0016] 所述信号采集模块包括压力变送器，该压力变送器安装在液压站上，用于采集油 缸的油压输入信号，该压力变送器控制精度0. 1%。用位移传感器加压力传感器进行油缸动 态值的检测，进而控制油累的转速，达到智能检测和油累电机转速自适应控制的能力。
[0017] 所述伺服驱动器上设有伺服电机功率信号采集端口和显示面板，所述伺服电机功 率信号采集端口与上位机连接，W获得伺服电机功率信号，并显示在显示面板上，所述伺服 驱动器采用AB755。
[0018] 所述信号处理控制模块包括电连接的模拟量输出模块、模拟量输出模块2、数字量 模块和编码器，所述模拟量输出模块2将处理结果分别输出到伺服电机驱动器和数字量模 块，所述编码器与伺服电机连接，获得伺服电机的实时动态速度，并反馈到伺服电机驱动器 和数字量模块，两路输出量，形成两路闭环控制，用来自动闭环伺服电机的转速，既控制伺 服电机的转速，同时又将改变后的转速反馈到伺服电机驱动器中，从而控制油缸所需的油 流量供给。
[0019] 一种活塞式调节阀的控制方法，其步骤如下： 51 :通过直线位移传感器测得活塞的位移量L1，获得调节阀的指令信号L2,进行差值 计算，得绝对值L3,即 L3=|L1-L2| ； 52 :计算油缸运动的动态时间Τ2,即 T1/L4=T2/L3 T2=L3 · (T1/L4) 其中，ΤΙ-活塞在油缸中移动的整个行程的时间； L4-整个油缸长度； 53 :根据油量公式， Q=V/T； 其中，V-油缸的体积； T-油充满液压缸所需要的时间； 可得需要补的油量Q， Q=V/T2 =(A·L3) /Τ2 其中，A-活塞的有效工作面积； 54 :将油量Q输出到伺服驱动器，通过查表(详见表1)将油量Q转换成转速，来改变伺 服电机的转速。
[0020]W上结合附图所描述的实施例仅是本发明的优选实施方式，而并非对本发明的保 护范围的限定，任何基于本发明精神所做的改进都理应在本发明保护范围之内。
【主权项】
1. 一种活塞式调节阀的监测控制系统，其包括依次连接的液压站、油栗、油缸，以及位 于油缸内的活塞，所述液压站通过油栗往油缸中注油，所述油缸位于调节阀内，其特征在 于：还包括 伺服电机，所述伺服电机与油栗相连，驱动油栗工作； 伺服阀，所述伺服阀连接在油栗和油缸之间，通过伺服阀的启闭来控制注油； 信号采集模块，采集活塞在油缸中的位移量、调节阀阀位指令信号和油缸的油压输入 信号； 信号处理控制模块，与信号采集模块连接，对采集的信号进行处理，并将处理结果输出 到伺服驱动器，通过伺服驱动器来改变伺服电机的转速，同时输出信号控制伺服阀的启闭。2. 根据权利要求1所述的一种活塞式调节阀的监测控制系统，其特征在于：所述信号 采集模块包括直线位移传感器，该直线位移传感器安装在活塞上，用于采集活塞在油缸中 的位移量。3. 根据权利要求1所述的一种活塞式调节阀的监测控制系统，其特征在于：所述信号 采集模块包括压力变送器，该压力变送器安装在液压站上，用于采集油缸的油压输入信号。4. 根据权利要求1所述的一种活塞式调节阀的监测控制系统，其特征在于：所述伺服 驱动器上设有伺服电机功率信号采集端口和显示面板，所述伺服电机功率信号采集端口与 上位机连接，以获得伺服电机功率信号，并显示在显示面板上。5. 根据权利要求1所述的一种活塞式调节阀的监测控制系统，其特征在于：所述信号 处理控制模块包括电连接的模拟量输出模块、模拟量输出模块2、数字量模块和编码器，所 述模拟量输出模块2将处理结果分别输出到伺服电机驱动器和数字量模块，所述编码器与 伺服电机连接，获得伺服电机的实时动态速度，并反馈到伺服电机驱动器和数字量模块。6. -种活塞式调节阀的控制方法，其特征在于，其步骤如下： 51 :通过直线位移传感器测得活塞的位移量L1，获得调节阀的指令信号L2,进行差值 计算，得绝对值L3,BP L3=|LI-L2| ； 52 :计算油缸运动的动态时间T2,即 T1/L4=T2/L3 T2=L3 · (T1/L4) 其中，T1-活塞在油缸中移动的整个行程的时间； L4-整个油缸长度； 53 :根据油量公式， Q=V/T； 其中，V-油缸的体积； T-油充满液压缸所需要的时间； 可得需要补的油量Q， Q=V/T2 =(A·L3) /T2 其中，Α-活塞的有效工作面积； 54 :通过查表将油量Q转换成数字信号，输出到伺服驱动器，来改变伺服电机的转速。
【专利摘要】本发明涉及一种活塞式调节阀的监测控制系统及其控制方法，其包括伺服电机，驱动油泵工作；伺服阀的启闭来控制注油；信号处理控制模块，对信号采集模块采集的信号进行处理，并将处理结果输出到伺服驱动器，通过伺服驱动器来改变伺服电机的转速，同时输出信号控制伺服阀的启闭，以及对油量进行检测计算获得，并将油量Q转换成数字信号，输出到伺服驱动器，来改变伺服电机的转速。本发明通过信号采集模块和信号处理模块，对调节阀的阀门和油缸的油压输入信号进行实时采集和监控，并反馈到伺服电机，通过伺服电机转速的改变，改变油泵的注油量，并且开启伺服阀，让油经油泵可以注入到油缸中，全程自动化实现调节阀阀门的启闭量。
【IPC分类】F15B21/08, F15B13/02, F15B11/08
【公开号】CN105298966
【申请号】CN201510804557
【发明人】黄子龙, 张生龙, 杨顺为, 冯万平, 张其清
【申请人】江南阀门有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月20日