一种提高阀门控制精度的系统及其控制方法
【专利摘要】一种提高阀门控制精度的系统，控制器分别与流量计和电动阀门相连；在流量计与电动阀门之间的主管道上还设有第一手动阀门；电动阀门下端的主管道上设有第二手动阀门；在主管道上设有与第一手动阀门、电动阀门及第二手动阀门并连的第三手动阀门；主管道的流体输入端与加压泵相连；其控步骤为：使电动阀门与串接在同一主管道上的流量计一起组成流量闭环控制系统，适度打开与之并行连接的手动阀门构成粗调部分；流量闭环控制系统根据流量计实际检测的流量与设定流量进行实时比较，并发出指令，通过电动阀门关闭或打开动作实现流量的微变调节；通过自动控制阀门与手动阀门组合，完成了电动阀门每次开度不变条件下控制精度提高，不增加成本、控制方便。
【专利说明】-种提高阀口控制精度的系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于阀口控制【技术领域】，具体涉及一种提高阀口控制精度的方法，用于生 产过程中流量控制执行器的精度。
【背景技术】
[0002] 在化工厂等自动化生产过程中，阀口是最常见的流体控制控制执行器。随着生产 线自动化程度的提高，满足不同用途的各种阀口得到了越来越多的普遍应用，对其控制精 度的要求也越来越高，并且因此成为最重要的一个技术指标而在价格上形成很大差距。W 应用最广泛的电动阀口为例，BTG公司进口的0. 02%高精度的步进式电动阀口价格数万元； 是同类型普通阀口价格的十倍，该种高成本给企业推广实施工业化生产线自动控制带来 很大压力。
[0003] 电动阀口中作为流体流量控制执行器的常用部件，其中运动部件既需要克服静摩 擦产生相对于阀体的运动，又要求每一次变化量越小越好，因为每一次运动产生的变化量 越小，控制精度就越高。例如上述的步进式电机驱动的阀口由全开到全关5000次完成；而 普通的电机驱动阀口仅需要80-100次，从而造成控制精度的巨大差别。虽然随着科学技 术的进步，高精度阀口的价格有所下降，但是距离市场的需求还存在一定距离。所W如果能 够在利用现有的自动化生产线条件下稍加改进后，在不增加系统成本的基础上仍然采用普 通电动阀口条件下来实现流量控制精度的提高，当然是最理想的选择。
【发明内容】
[0004] 为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种提高阀口控制精度的系统 及其控制方法，具有控制精度高、成本低、控制方便的特点。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高阀口控制精度的系统，包括 有控制器，控制器分别与主管道上的流量计和电动阀口相连；在流量计与电动阀口之间的 主管道上还设有第一手动阀口；电动阀口下端的主管道上设有第二手动阀口；在主管道上 设有与第一手动阀n、电动阀口及第二手动阀口并连的第H手动阀口；主管道的流体输入 端与加压粟相连。
[0006] 所述的流量计采用电磁流量计。
[0007] 一种提高阀口控制精度的方法，设置自动化生产线的流量控制系统稳定工作状态 下所有4个阀口的工作状态，实现粗、细调节相组合，包括W下步骤： 首先，使电动阀口支路和与之并行连接的手动阀口支路一起组成流量控制执行器，与 串接在同一主管道上的流量计一起组成流量闭环控制系统； 其次，流量闭环控制系统根据流量计实际检测的流量与设定流量进行实时比较，并发 出指令，通过电动阀口关闭或打开动作实现流量微小调节； 第H，粗调功能与细调功能的实现，具体做法是： 1)将原来稳定工作状态下完全关闭的第H手动阀口打开适当开到总流量2/4?3/4的 开度，使大部分流体流量的从第H手动阀口处流过，并使其在稳定工作状态下转变为流量 控制系统中执行器的一部分，此为粗调环节； 2)把电动阀口两端的第一手动阀口和第二手动阀口分别由原来稳定工作状态下完全 打开状态调节到部分打开状态，且第一手动阀口的开度必须大于第二手动阀口的开度，使 得每次引起的流量的变化量A F大大减小，整个系统对于流量的控制精度相对于原来可提 高3?5倍，电动阀口与第一手动阀口、第二手动阀口一起组合成为流量控制执行器的另一 部分，此为细调环节。
[0008] 系统稳定工作状态下，原来备用的旁路管道与安装电动阀口的主管道共同完成流 体流量有效控制。
[0009] 本发明的有益效果是： 基于已有管路结构及和流量自动控制系统的工作原理，W及在生产线稳定工作状态下 流体流量基本不变的实际情况，如果我们把与电动阀口并连的第H手动阀口作为流量粗调 利用起来，而把电动阀口和其前后二端的第一手动阀口、第二手动阀口有机组合作为流量 细调利用起来。完全能够实现在控制系统不增加任何成本的基础上，巧妙利用现有几个阀 口组合完成生产线正常状态下流体流量控制精度的大幅度提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1为本发明的系统结构示意图。
[0011] 图2为自动控制状态下流量示意图。 具体实施方案
[0012] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0013] 本实施例W食品厂中液流体管路的流量控制系统为例进行说明。无论控制的流体 是液体还是气体 参见图1，一种提高阀口控制精度的系统，包括有控制器1，控制器分别与主管道2上的 流量计3和电动阀口 4相连；在流量计3与电动阀口之间的主管道上还设有第一手动阀口 5 ;电动阀口 4下端的主管道上设有第二手动阀口 6 ;在主管道2上设有与第一手动阀口 5、 电动阀口 4及第二手动阀口 6并连的第H手动阀口 7 ;主管道的流体输入端与加压粟8相 连。
[0014] 其工作过程如下： 当自动控制生产线处于稳定工作状态下，管道里的流量根据流量计检测值与设定值比 较，通过控制器发出指令，再驱动电动阀口的开大或者关小动作实现对于流量调节的自动 控制，而与之并连的第H手动阀口一直全关闭状态。与之相反，安装于电动阀口两端的第一 手动阀口和第二手动阀口正常工作期间一直处于全开状态。因为生产线稳定工作状态下只 有电动阀口一直按照控制器的指令不断的执行开、关动作完成流量调节任务，所W故障率 最高。所W在经常检修电动阀口过程中，为了不影响生产线的正常运行，才把安装于电动阀 口两端的第一手动阀口和第二手动阀口关闭，W便卸下电动阀口进行维修或者更换；同时 并通过第H手动调节阀口来继续保持流量计的数据基本不变，从而满足生产线对于管道流 量要求W实现生产的不简断运行，所W工程上又把第H手动阀口控制的管道叫旁路。
[0015] 另外，因为控制系统中的流量计采用电磁流量计，本身没有运动部件，所W通常情 况下不易发生故障，故实际工程中在其前后免装检修时用的手动阀口并将其安装于电动控 制支管路上。但是在我们所设计的该个新的流量控制系统中，将流量计移前安装于并连管 道之前的公用管道上，W便为检修期间手动操作第H手动阀口提供数据支持。
[0016] 工作原理 当处于自动控制情况下的生产线中流量、浓度、温度的生产工艺参数基本都处于恒定 不变的状态，从而保证产品性能的稳定性和一致性，实际上流量闭环控制系统的任务就是 根据流量计实际检测的流量与设定流量进行实时比较，并发出指令，通过电动阀口关闭或 者打开动作实现流量调节，保证流量一直处于工艺条件允许流量范围内即可。如图2所示： A F为允许变化范围，F0为设定流量，波浪线为实际流量。
[0017] 针对该种情况下的流量特点，如果我们有意识的把完全关闭的第H手动阀口打开 一定开度(打开程度)，W实现流体流量的大部分从此处流过，使其在稳定工作状态下从一 个旁观者转变为流量控制系统中执行器的一部分----粗调功能；再把电动阀口两端的第 一手动阀口和第二手动阀口分别由完全打开状态调节到部分打开状态，且第一手动阀口的 开度必须大于第二手动阀口的开度情况下，因为电动阀口前后二端流体压力差大幅度降 低，所W虽然电动阀口每一次的开或者关的转动角度没有变化，但是因为流量大小不但与 阀口的开度有关，而且与阀口前后的压力差有关。从而使得每次引起的流量的变化量A F 大大减小，即使得整个系统对于流量的控制精度相对于原来可提高3?5倍，该里的电动阀 口已经不再单独作为流量控制执行器，而是与第一手动阀口、第二手动阀口一起有机组合 成为流量控制执行器的其中另外一部分---细调功能。
[001引 电动阀口前后压力差对于流量的影响具体分析计算如下： 根据伯努利方程：
【权利要求】
1. 一种提高阀门控制精度的系统，包括有控制器（1 )，其特征在于，控制器分别与主管 道（2)上的流量计（3)和电动阀门（4)相连；在流量计（3)与电动阀门之间的主管道上还设 有第一手动阀门（5);电动阀门（4)下端的主管道上设有第二手动阀门（6);在主管道（2)上 设有与第一手动阀门（5)、电动阀门（4)及第二手动阀门（6)并连的第三手动阀门（7);主管 道的流体输入端与加压泵（8)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种提高阀门控制精度的系统，其特征在于，所述的流量计 采用电磁流量计。
3. -种提高阀门控制精度的方法，其特征在于，设置自动化生产线的流量控制系统稳 定工作状态下所有4个阀门的工作状态，实现粗、细调节相组合，包括以下步骤： 首先，使电动阀门（4)支路和与之并行连接的手动阀门（7)支路一起组成流量控制执 行器，与串接在同一主管道上的流量计一起组成流量闭环控制系统； 其次，流量闭环控制系统根据流量计实际检测的流量与设定流量进行实时比较，并发 出指令，通过电动阀门关闭或打开动作实现流量微小调节； 第三，粗调功能与细调功能的实现，具体做法是： 1) 将原来稳定工作状态下完全关闭的第三手动阀门适当打开到总流量2/4?3/4的开 度，使大部分流体流量的从第三手动阀门处流过，并使其在稳定工作状态下转变为流量控 制系统中执行器的一部分，此为粗调环节； 2) 把电动阀门两端的第一手动阀门和第二手动阀门分别由原来稳定工作状态下完全 打开状态调节到部分打开状态，且第一手动阀门的开度必须大于第二手动阀门的开度，使 每次引起的流量的变化量A F减小，整个系统对于流量的控制精度比原来提高了，电动阀 门与第一手动阀门、第二手动阀门一起组合成为流量控制执行器的另一部分，此为细调环 节。
【文档编号】F16K31/04GK104482273SQ201410846694
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】戴庆瑜 申请人:陕西科技大学