智能液压调节阀门设计与关键技术分析

　　0 引言

　　阀门的系统集成化智能化趋势日趋明显，随着行业装备条件、技术水平的不断提高以及企业对产品不同性能的要求。调节阀门产品正在向高技术含量、高参数、长寿命、智能化方向发展，高端智能阀门是阀门的一种发展趋势，运用于电站、石油化工以及国防等领域，具有广阔发展潜力。

　　智能调节阀门作为一种执行机构，是在传统执行机构基础上开发出来的自动控制系统，能最大限度地对阀门的工作进行操纵和监控，并且具有系统的安全保护功能。国外已从生产机械式，电子式过渡到智能型和总线型的电气阀门定位器，具有人机交互功能，通用性强，安装自动调校，采用工作参数组态、数字信号传输以及高的技术性能指标。德国费希尔公司、日本山武公司、英国艾普克公司、法国伯纳德公司均生产高性能智能阀门，德国和法国已将智能阀门运用到铁路运用领域。我国目前生产的阀门定位器大都是基于喷嘴挡板工作原理的机械式定位器，品种多，通用性差，零件多结构复杂，安装调校费力，故障率高，维护困难，功能简单，性能指标差，从事智能阀门设计与制造的厂家较少。因此，设计了一种智能液压调节阀门，并对其工作原理、结构设计和关键技术进行了分析。

　　1 智能液压调节阀门工作原理和结构设计

　　1.1 智能液压调节阀门的工作原理

　　智能液压调节阀门从结构上分为阀门、执行机构和控制三部分，从功能上又分为阀门单元、控制单元和减速单元三个相互独立的单元，是由齿轮带动齿条使阀杆在阀体内上下来回运动，调整阀瓣组件的开合度，对流量起到调节作用，在不同压力情况下，阀瓣组件的开合度不同，形成的流量也不同。智能液压调节阀门内部采用O型圈和螺纹对介质进行密封，最高承受压力30MPa。智能液压调节阀门的工作原理如图1所示。

　　图1 智能液压调节阀门的工作原理

　　1.2 执行机构的工作原理

　　智能液压调节阀门执行机构是通过电动执行机构带动谐波减速器转动，谐波减速器带动圆柱直齿轮运动，圆柱直齿轮带动齿条做直线运动，齿条与阀杆通过销连接起来，在阀体内带动阀杆做直线运动，从而控制阀瓣组件的开合程度，实现阀门开启或关闭，对不同流量进行控制。由传感器将出口处地流量值反馈给系统，通过与设定值的比较，控制阀瓣组件的开合度增大或者减小，使出口达到需要的恒定流量值。开合度增大或者减小是通过电动舵机的正反转调整系统实现的。

　　1.3 控制器的工作原理

　　控制器与专用测试设备配合完成智能液压调节阀门的各种工况控制。控制器接收控制中心传送来的控制命令信号，经过运算转换为可以接收的信号，角度传感器反馈智能调节阀门实际开度电压信号经过运算转换为相应的信号，该信号传送到显示器进行开度显示，另一方面将结果传送回控制中心，控制器通过实际工作反馈信号与控制中心控制信号的大小比较，执行比较结果，控制电动执行机构中电机的正方向、反方向转动或者停止转动，从而实现阀门开、关、停止等控制，对智能液压调节阀门工作故障进行报警处理。智能液压调节阀门的控制原理如图2所示。