Как ключевой контрольный компонент в промышленной автоматизации, динамические характеристики и точность управления электрических регулирующих клапанов напрямую влияют на эффективность и стабильность работы системы. В данной статье проведено глубокое исследование динамических характеристик электрического регулирующего клапана, проанализировано его производительность в различных рабочих условиях и предложена оптимизированная стратегия управления и план структурных улучшений для повышения скорости реакции, точности управления и стабильности регулирующего клапана. Эти исследовательские результаты обеспечат крепкую теоретическую базу и техническую поддержку для исследования, разработки и производства продуктов регулирующих клапанов CHNLGVF丨中國大乾閥門.

Электрический регулирующий клапан; динамические характеристики; стратегия управления; скорость реакции; стабильность.

Электрические управляющие клапаны широко используются в нефтяной, химической промышленности, электроэнергетике и других отраслях промышленности. Как исполнительный механизм в автоматических системах управления, производительность управляющего клапана напрямую связана с точным управлением потоком процесса и безопасной и стабильной работой системы. В последние годы, с увеличением сложности промышленного производства, требования к электрическим управляющим клапанам в плане высокой точности, высокой скорости реакции и способности к противодействию помехам увеличиваются. Исходя из реальных потребностей крупного внешнеторгового предприятия CHNLGVF丨中國大乾閥門丨China, в данной статье обсуждаются динамические характеристики и методы управления электрическими управляющими клапанами с целью предоставления стратегий по улучшению технологий для качественного исследования и производства управляющих клапанов.

Электрический регулирующий клапан получает сигналы от системы управления через электрический привод и приводит исполнительный механизм клапана для регулирования потока, давления или температуры среды. Его основные компоненты включают в себя электрические приводы, регулирующие клапанные корпуса, обратные устройства и системы управления. Динамические характеристики регулирующего клапана в основном проявляются в скорости реакции системы на входные сигналы, точности и стабильности при различных рабочих условиях.

Динамический отклик электрического регулирующего клапана включает в себя весь процесс от ввода управляющего сигнала до изменения открытия клапана. В этом процессе скорость реакции привода, инерция двигателя, сопротивление корпуса клапана и нелинейные характеристики системы будут влиять на динамическое поведение регулирующего клапана. Общие динамические особенности включают:

Время отклика: Время с момента получения клапаном команды до достижения установленной позиции является ключевым показателем производительности регулирующего клапана.

Перелет и осцилляция: Во время процесса настройки клапана слишком быстрый отклик может вызвать перелет или осцилляцию, что повлияет на стабильность системы.

Время стабилизации: Время, необходимое системе для восстановления стабильности. Избыточное время стабилизации повлияет на эффективность системы управления.

Тип привода: Производительность электрического привода напрямую влияет на динамический отклик регулирующего клапана. Распространенные приводы включают шаговые двигатели, серводвигатели и т. д. Благодаря своему точному управлению и высокоскоростным характеристикам отклика, серводвигатели широко используются в ситуациях, требующих высокой динамической производительности.

Конструкция клапана: Конструкция корпуса клапана, такая как форма клапана, структура седла клапана и конструкция потока, напрямую влияет на характеристики потока среды и динамическую производительность отклика. Клапаны с различными структурами имеют явные различия в их динамических характеристиках при обработке среды высокой скорости или высокого давления.

Система обратной связи: Высокоточная система обратной связи может регулировать открытие клапана в реальном времени для обеспечения стабильности и скорости реакции системы. Точность управления электрическими регулирующими клапанами в значительной степени зависит от конструкции обратной связи.

Для изучения динамических характеристик электрических управляющих клапанов в данной работе была разработана симуляционная экспериментальная система, которая может тестировать реакционные характеристики клапана при различных давлениях, температурах и расходах. Содержание теста включает время открытия и закрытия, точность регулировки и стабильность клапана. Электрический управляющий клапан, использованный в тесте, является существующим продуктом CHNLGVF丨中國大乾閥門丨China Dagangyangmao, и было проведено сравнение производительности различных приводов (шаговых двигателей и серводвигателей).

Сравнение времени отклика: Время отклика регулирующего клапана, управляемого серводвигателем, значительно меньше, чем у регулирующего клапана, управляемого шаговым двигателем. Особенно при высокочастотных переключениях серводвигатель проявляет превосходную производительность.

Перелет и осцилляция: Когда скорость реакции приводного устройства слишком высока, часто возникают перелет и осцилляция, особенно в процессе настройки высоконапорных сред. Путем настройки параметров обратной связи управления можно эффективно подавить явление перелета.

Анализ стабильности: При работе с высоким давлением и высокой скоростью жидкой среды стабильность регулирующего клапана значительно снижается. Оптимизация параметров управления структурой клапана и приводом является важным способом улучшения стабильности.

Через тестирование и анализ предлагается стратегия оптимизации управления для электрических регулирующих клапанов.

Стратегия управления с обратной связью: Использование высокоточной системы управления с обратной связью для корректировки действия исполнительного механизма в реальном времени может эффективно сократить время реакции системы и улучшить точность управления. В то же время управление с обратной связью также может подавить перерыв и осцилляцию системы и улучшить динамическую стабильность.

Адаптивный алгоритм управления: С учетом различий в динамических характеристиках различных рабочих условий вводится адаптивный алгоритм управления, который может корректировать параметры управления в соответствии с реальными рабочими условиями для обеспечения отклика и эффекта управления клапаном.

Для более глубокого изучения динамических характеристик электрических регулирующих клапанов в данной статье используется метод трансиентного моделирования, который объединяет CFD (вычислительную гидродинамику) и МКЭ (метод конечных элементов) для моделирования динамического процесса реакции клапана при различных расходах и давлениях.

Эта статья создает трехмерную симуляционную модель электрического регулирующего клапана, в основном моделируя характеристики динамики жидкости и структурные деформации в процессе открытия клапана. Граничные условия, используемые в симуляции, согласуются с фактическими условиями испытаний, обеспечивая точность результатов симуляции.

Характеристики жидкости: Когда жидкость проходит через клапан, происходят сложные изменения поля течения. Нестабильность потока высокоскоростной жидкости в начальной стадии открытия клапана существенно влияет на точность регулировки.

Структурная деформация: Воздействие высокого давления жидкости может вызвать незначительную деформацию внутренней структуры клапана, что далее повлияет на динамический отклик клапана. Оптимизация материала корпуса клапана и конструктивного дизайна может эффективно снизить деформацию и улучшить точность регулировки.

Через анализ симуляции в данной статье выдвигаются предложения по оптимизации конструкции клапана, включая улучшение конструкции клапана, снижение сопротивления потоку и улучшение ударопрочности материала, чтобы дальше улучшить динамические характеристики регулирующего клапана.

На основе вышеуказанных исследований и анализа в данной статье предлагается стратегия технологического усовершенствования продукции регулирующих клапанов CHNLGVF丨中國大乾閥門丨China Dagangyangmao для улучшения их динамического отклика и точности управления, а также для удовлетворения потребностей высокотехнологичных промышленных приложений.

Высокопроизводительный серводвигатель: Внедрение высокоточного серводвигателя дополнительно повышает скорость реакции и точность управления приводом, снижая энергопотребление во время работы.

Модульный дизайн: Разработка модульных приводов в соответствии с различными рабочими условиями, чтобы их можно было гибко настраивать в соответствии с реальными приложениями и приспосабливать к различным промышленным сценариям.

Улучшение конструкции клапанного сердечника и клапанного седла: Путем оптимизации формы клапанного сердечника и структуры клапанного седла уменьшается гидравлическое сопротивление и повышается динамическая скорость реакции регулирующего клапана.

Улучшить характеристики материала корпуса клапана: Используйте материалы высокой прочности и устойчивые к коррозии для повышения стабильности и долговечности клапана в условиях высокого давления и температуры.

Интеллектуальное управление обратной связью: Комбинирование системы обратной связи с реальными данными с алгоритмами искусственного интеллекта для динамической настройки параметров управления клапаном с целью улучшения скорости реакции клапана и точности регулировки.

Алгоритм адаптивного управления: Для сложных рабочих условий разработан алгоритм адаптивного управления, который может автоматически корректировать стратегию управления в соответствии с фактическим рабочим состоянием и обеспечивать точную настройку для различных рабочих условий.

На основе результатов исследования этой статьи, CHNLGVF丨中國大乾閥門 внедрит следующие улучшения в процессе НИОКР и производства регулирующих клапанов:

Интеграция модульного дизайна привода и интеллектуальной системы управления повышает производительность клапана управления в высокоточных приложениях.

Улучшение материалов и производственных процессов, использование высокопрочных, высокотемпературных и коррозионностойких материалов для повышения надежности продукции и срока службы;

Точное управление в процессе производства повышает эффективность производства, обеспечивая при этом согласованность продукции и высокое качество.

После глубокого исследования динамических характеристик и стратегий управления электрическими управляющими клапанами, в данной статье предлагается ряд стратегий по улучшению технологий с целью повышения динамических характеристик и точности управления продуктами клапанов управления CHNLGVF丨中國大乾閥門. Благодаря обратной связи с замкнутым контуром, оптимизации интеллектуальных алгоритмов и улучшениям в конструкции клапана, производительность регулирующих клапанов в промышленных приложениях значительно улучшена. Этот результат исследования обеспечит техническую поддержку и конкурентоспособность на рынке для высококачественного развития CHNLGVF丨中國大乾閥門 в исследованиях и разработке и производстве продуктов регулирования клапанов.