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电流调节型阀门执行器

摘要：电动阀门执行器是一种可以接受外部控制命令，驱动电机和减速器将动力传递至阀门，并对阀门开度进行伺服控制的设备。由于在性能、体积、易用性上具有显著优势，电动阀门执行机构在许多领域逐渐取代传统的气动阀门执行机构和液动阀门执行机构，成为市场的主流设备。目前，随着对阀门开度快速、精确调节的需求越来越大，基于嵌入式系统的设计的，具有多通信模式、精确开度调节性能的新一代电动阀门执行机构已经成为阀门执行机构的发展趋势。[1]针对调节阀门的优缺点进行分析，设计一种电流调节型阀门执行器，来实现对阀门的开度进行调节。该调节型阀门控制器工作可靠性高，确保了在实际生产过程中稳定运行。同时，通过调节电流的大小，对阀门的开度实现精准地控制，确保流动的介质正确分配和控制。

关键词：阀门 电流 控制

引言

随着国民经济的发展和生产技术的不断进步，各生产企业不断地增加对生产用水的需求，居民对于生活用水的需求也在同时增加。为了稳定地对居民提供生活用水，以及准确地控制居民用水量，避免出现供水不足或造成浪费的现象，这就需要控制设备来保证家庭用水的方便和环保。调节阀作为水泵的核心元件，其工作情况直接影响着排水系统的运行。传统的电动调节阀往往存在着成本高、结构复杂、可靠性差、调节性能差的缺点[2]。因此，本文在深入研究调节阀门的基础上，提出一种新型的电流调节型阀门执行器。

2 国内外研究现状和发展趋势

2.1调节阀简介以及发展历程

按所使用的能源，调节阀执行机构又可以分为气动、电动以及液调节阀又称控制阀，是工业自动化控制领域中重要的执行单元仪表。在工业自动化的过程控制领域中，其主要功能就是通过控制单元输出的控制信号，驱动动力执行装置来改变调节阀阀芯启闭开度状态进而实现对所需要控制的目标介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的控制。

根据国际电工委员会定义，调节阀由执行机构和阀体两个部分组成。执行机构是阀的动力产生以及传递机构，它接收控制器信号并根据指令产生对应的力或力矩，作用于阀杆使其发生相应的执行动作，从而实现阀门的开度控制。阀体部位是调节阀的调节部位，它直接与所要控制的介质流体相接触，通过阀芯开度来改变通流面积，从而实现调节的功能[3]。动三类[4]。气动类执行机构是以压缩空气为动力源，以气缸为执行器，并借助与驱动附件来驱动阀门，具有价格低、结构简单、性能稳定、维护方便和安全防爆等特点，适用于危险的工况。但是，其响应慢、抗偏离能力弱，精度差 。电动类执行机构以电力驱动电机转化为输出推力、扭矩 ，具有信号响应快、控制精度较高的特点，但成本高、结构复杂、维修维护要求高。液动类执行机构，是依靠液体压力能量驱动阀芯，运行平稳、推力大、响应快，但传统液压执行机构装置体积大，流路复杂，限制了自身的应用发展[5,6]。在工业应用中，应该依据具体的工作条件，选用不同的执行机构类别。

阀体部分按照其结构和功能不同，又可以分为很多类。它主要由阀体、阀盖、阀芯、阀座、填料以及压板等部件组成，设计时要对其阀盖形式、阀体、阀芯类型等进行设计选用[7]。

调节阀最早可以追溯到古罗马人为了农作物的灌溉而开发的采用旋塞阀和柱塞阀的复杂水系统。随着工业革命的深入进行，1880年，美国Marshall镇工程师费希尔（Wilian.Fisher）研制出了第一台现代意义上的调节阀，这是一种带有重锤的自力式调节阀。在上个世纪九十年代之前，阀门的发展主要是以手动操纵的低端阀门、角阀、碟阀等为主。九十年代以后，高端智能型的控制阀才随着其控制技术，执行机构的研究发展得到了快速的发展。大批的成熟高性能的产品开始在各个行业中得到应用，同时，更多的专家学者投入到该调节阀的研究中来。20世纪末21世纪初，随着计算机技术、自动化技术、微电子技术等基础学科的发展，调节阀的发展更是进入到了快速前进的车道[8]。美国Fisher、德国Siemens、英国Rotor、日本KOSO、法国Bernard等公司都已经规模化生产各种智能电气阀门定位器和带现场总线的调节阀，几乎垄断了市场。