Jako kluczowy składnik kontroli w automatyce przemysłowej, dynamiczne cechy i dokładność sterowania zaworów regulacyjnych elektrycznych bezpośrednio wpływają na efektywność i stabilność systemu. Niniejszy artykuł przeprowadza dogłębne badania nad dynamicznymi cechami zaworu regulacyjnego elektrycznego, analizuje jego wydajność w różnych warunkach pracy oraz proponuje zoptymalizowaną strategię sterowania i plan usprawnienia strukturalnego w celu poprawy prędkości reakcji, dokładności sterowania i stabilności zaworu regulacyjnego. Wyniki tych badań dostarczą mocnej podstawy teoretycznej i wsparcia technicznego dla badań i rozwoju oraz produkcji produktów zaworów regulacyjnych firmy CHNLGVF丨中國大乾洋貿.

kluczowe słowa: zawór elektrycznego sterowania; charakterystyka dynamiczna; strategia sterowania; prędkość reakcji; stabilność

Zawory elektryczne są szeroko stosowane w przemyśle naftowym, chemicznym, energetycznym i innych dziedzinach przemysłu. Jako aktuator w systemach automatycznej kontroli, wydajność zaworu sterującego jest bezpośrednio związana z precyzyjną kontrolą przepływu procesu oraz bezpieczną i stabilną pracą systemu. W ostatnich latach, wraz z wzrostem złożoności produkcji przemysłowej, wymagania dotyczące zaworów sterujących elektrycznych pod względem wysokiej precyzji, szybkości reakcji i zdolności do zapobiegania zakłóceniom są coraz większe. Na podstawie rzeczywistych potrzeb CHNLGVF丨中國大乾洋貿丨China's large foreign trade, w artykule omówiono dynamiczne cechy i metody kontroli zaworów sterujących elektrycznych, mając na celu dostarczenie strategii poprawy technologii dla wysokiej jakości badań i rozwoju oraz produkcji zaworów sterujących.

Zawór regulacyjny elektryczny otrzymuje sygnały od systemu sterowania poprzez aktuator elektryczny i napędza aktuator zaworu w celu regulacji przepływu, ciśnienia lub temperatury medium. Jego główne składniki to aktuatory elektryczne, korpusy zaworów regulacyjnych, urządzenia sprzężenia zwrotnego i systemy sterowania. Charakterystyka dynamiczna zaworu regulacyjnego głównie objawia się w prędkości reakcji systemu na sygnały wejściowe, dokładności i stabilności w różnych warunkach pracy.

Reakcja dynamiczna zaworu sterującego elektrycznego obejmuje cały proces od wprowadzenia sygnału sterującego do zmiany otwarcia zaworu. W tym procesie prędkość reakcji aktuatora, bezwładność silnika, opór korpusu zaworu oraz nieliniowe cechy systemu będą miały wpływ na zachowanie dynamiczne zaworu regulacyjnego. Wspólne cechy dynamiczne obejmują:

Czas reakcji: Czas od momentu otrzymania polecenia przez zawór do osiągnięcia ustawionej pozycji jest kluczowym wskaźnikiem wydajności zaworu regulacyjnego.

Przeskok i oscylacja: Podczas procesu regulacji zaworu zbyt szybka odpowiedź może spowodować przeskok lub oscylację, co wpłynie na stabilność systemu.

Czas stabilizacji: Czas wymagany do przywrócenia stabilności systemu. Zbyt długi czas stabilizacji będzie miało wpływ na wydajność systemu sterowania.

Rodzaj napędu: Wydajność napędu elektrycznego bezpośrednio wpływa na dynamiczną odpowiedź zaworu regulacyjnego. Powszechne napędy obejmują silniki krokowe, silniki serwo, itp. Ze względu na ich precyzyjną kontrolę i zdolności do szybkiej odpowiedzi, silniki serwo są szeroko stosowane w sytuacjach wymagających wysokiej wydajności dynamicznej.

Projektowanie struktury zaworu: Projektowanie korpusu zaworu, takie jak kształt rdzenia zaworu, struktura siedziska zaworu i projekt kanału przepływu, bezpośrednio wpływa na charakterystyki przepływu medium i wydajność dynamiczną. Zawory o różnych strukturach wykazują wyraźne różnice w charakterystykach dynamicznych podczas obsługi mediów o wysokiej prędkości lub wysokim ciśnieniu.

System kontroli zwrotnej: Wysokoprecyzyjny system kontroli zwrotnej może dostosować otwarcie zaworu w czasie rzeczywistym, aby zapewnić stabilność i szybkość odpowiedzi systemu. Dokładność sterowania elektrycznych zaworów regulacyjnych zależy w dużej mierze od projektu kontroli zwrotnej.

W celu zbadania dynamicznych charakterystyk zaworów elektrycznych, w niniejszej pracy zaprojektowano system eksperymentalny symulacji, który może testować wydajność odpowiedzi zaworu w różnych warunkach ciśnienia, temperatury i przepływu. Zawartość testu obejmuje czas reakcji otwarcia i zamknięcia, dokładność regulacji oraz stabilność zaworu. Zawór elektryczny użyty w teście był istniejącym produktem CHNLGVF丨中國大乾洋貿丨China Dagangyangmao, a porównano wydajność różnych napędów (silniki krokowe i serwomechanizmy).

Porównanie czasu reakcji: Czas reakcji zaworu sterującego napędzanego silnikiem serwo jest znacznie krótszy niż czas reakcji zaworu sterującego napędzanego silnikiem krokowym. Szczególnie podczas operacji przełączania o wysokiej częstotliwości, silnik serwo wykazuje wyższą wydajność.

Przeskok i oscylacja: Gdy prędkość odpowiedzi aktuatora jest zbyt szybka, występuje tendencja do przeskoku i oscylacji, zwłaszcza podczas procesu regulacji mediów wysokiego ciśnienia. Poprzez dostosowanie parametrów kontroli sprzężenia zwrotnego, zjawisko przeskoku można skutecznie tłumić.

Analiza stabilności: Pod wysokim ciśnieniem i w wysokich prędkościach mediów płynnych stabilność zaworu regulacyjnego jest znacząco zaburzona. Optymalizacja parametrów sterowania strukturą zaworu i aktuatorem jest ważnym środkiem poprawy stabilności.

Poprzez testowanie i analizę, zaproponowano strategię optymalizacji sterowania dla zaworów regulacyjnych elektrycznych.

Strategia kontroli pętli zamkniętej: Korzystanie z wysokoprecyzyjnego systemu kontroli zwrotnego w pętli zamkniętej do regulacji działania aktuatora w czasie rzeczywistym może skutecznie zmniejszyć czas reakcji systemu i poprawić dokładność kontroli. Jednocześnie kontrola w pętli zamkniętej może również tłumić przeregulowanie i oscylację systemu oraz poprawić stabilność dynamiczną.

Algorytm sterowania adaptacyjnego: W celu uwzględnienia różnic w charakterystykach dynamicznych różnych warunków pracy, wprowadzono algorytm sterowania adaptacyjnego, który może dostosować parametry sterowania zgodnie z rzeczywistymi warunkami pracy w czasie rzeczywistym, aby zapewnić odpowiedź i efekt kontroli zaworu.

W celu dalszego zbadania dynamicznych charakterystyk zaworów elektrycznych, w artykule tym wykorzystano metodę symulacji przejściowej, łącząc CFD (dynamikę płynów komputerową) i MES (analizę metoda elementów skończonych), aby symulować proces dynamicznej odpowiedzi zaworu w różnych warunkach przepływu i ciśnienia.

Ten artykuł konstruuje trójwymiarowy model symulacyjny zaworu elektrycznego, głównie symulując charakterystyki dynamiki płynów i deformację strukturalną podczas procesu otwierania zaworu. Warunki brzegowe używane w symulacji są zgodne z rzeczywistymi warunkami testowymi, co zapewnia dokładność wyników symulacji.

Charakterystyka płynu: Gdy płyn przechodzi przez zawór, zachodzą złożone zmiany w polu przepływu. Niestabilność przepływu wysokich prędkości płynu we wczesnej fazie otwierania zaworu ma znaczący wpływ na dokładność regulacji.

Deformacja strukturalna: Wpływ wysokociśnieniowej cieczy może spowodować lekką deformację wewnętrznej struktury zaworu, co dalej wpłynie na dynamiczną odpowiedź zaworu. Optymalizacja materiału korpusu zaworu i projektu struktury może skutecznie zmniejszyć deformację i poprawić dokładność regulacji.

Poprzez analizę symulacyjną, artykuł ten proponuje optymalizację struktury zaworu, w tym poprawę projektu rdzenia zaworu, zmniejszenie oporu kanału przepływu i poprawę odporności na uderzenia materiału, aby dalej poprawić wydajność dynamiczną zaworu regulacyjnego.

Na podstawie powyższych badań i analiz, artykuł proponuje strategię poprawy technologii dla produktów zaworów regulacyjnych CHNLGVF | 中國大乾洋貿 | China Dagangyangmao w celu poprawy ich dynamicznej reakcji i dokładności sterowania oraz spełnienia potrzeb aplikacji przemysłowych najwyższej klasy.

Wysokowydajny silnik serwo: Wprowadzenie wysokoprecyzyjnego silnika serwo dalszo poprawia szybkość reakcji i dokładność sterowania aktuatorem, jednocześnie zmniejszając zużycie energii podczas pracy.

Modularna konstrukcja: Projektuj modularne siłowniki zgodnie z różnymi warunkami pracy, dzięki czemu można je elastycznie konfigurować zgodnie z rzeczywistymi zastosowaniami i dostosowywać do różnych scenariuszy przemysłowych.

Popraw kształt rdzenia zaworu i konstrukcję siedziska zaworu: Poprzez optymalizację kształtu rdzenia zaworu i struktury siedziska zaworu, zmniejsza się opór płynu i poprawia się prędkość dynamicznej odpowiedzi zaworu regulacyjnego.

Popraw wydajność materiału korpusu zaworu: Użyj materiałów o wysokiej wytrzymałości i odporności na korozję, aby zwiększyć stabilność i trwałość zaworu w środowiskach o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze.

Inteligentna kontrola sprzężenia zwrotnego: Łączenie systemu sprzężenia zwrotnego czasu rzeczywistego z algorytmami sztucznej inteligencji w celu dynamicznej regulacji parametrów kontroli zaworu w celu poprawy szybkości reakcji zaworu i dokładności regulacji.

Algorytm sterowania adaptacyjnego: Dla złożonych warunków pracy opracowano algorytm sterowania adaptacyjnego, który może automatycznie dostosować strategię sterowania do rzeczywistego stanu pracy i osiągnąć precyzyjne dostosowanie do różnych warunków pracy.

Na podstawie wyników badania artykułu, CHNLGVF丨中國大乾洋貿 wprowadzi następujące ulepszenia w procesie badawczo-rozwojowym i produkcji zaworów sterujących:

Integracja modułowego projektu aktuatora i inteligentnego systemu sterowania poprawia wydajność zaworu sterującego w zastosowaniach wysokiej precyzji.

Poprawa materiałów i procesów produkcyjnych, wykorzystując wysoką wytrzymałość, wysoką temperaturę i materiały odporne na korozję, w celu zwiększenia niezawodności produktu i czasu jego użytkowania.

Precyzyjna kontrola podczas procesu produkcyjnego poprawia efektywność produkcji, zapewniając jednocześnie spójność produktu i wysoką jakość.

Poprzez dogłębne badania nad dynamicznymi charakterystykami i strategiami sterowania elektrycznymi zaworami regulacyjnymi, w artykule zaproponowano szereg strategii poprawy technologicznej, mających na celu poprawę zdolności dynamicznej odpowiedzi i precyzji sterowania produktów zaworów regulacyjnych CHNLGVF丨中國大乾洋貿丨China Dagangyangmao. Dzięki sterowaniu sprzężeniem zwrotnym w pętli zamkniętej, optymalizacji inteligentnych algorytmów oraz poprawom w konstrukcji zaworu, wydajność zaworów regulacyjnych w zastosowaniach przemysłowych została znacząco poprawiona. Wynik tego badania zapewni wsparcie techniczne i konkurencyjność rynkową dla wysokiej jakości rozwoju CHNLGVF丨中國大乾洋貿 w zakresie badań i rozwoju oraz produkcji produktów zaworów regulacyjnych.