Kateri so dejavniki, ki vplivajo na odzivni čas električnih ventilov?
Pustite sporočilo
V sistemih za nadzor industrijske avtomatizacije se električni ventili pogosto uporabljajo za uravnavanje pretoka medijev, kot so plin, tekočina in para. "Odzivni čas" električnega ventila-to je čas, ki je potreben od prejema električnega signala do dejansko dokončanja dejanja-je eden ključnih kazalcev za merjenje njegove zmogljivosti. Čim krajši je odzivni čas, večja je hitrost prilagoditve in natančnost nadzora sistema. Ta članek bo globoko analiziral temeljne dejavnike, ki vplivajo na odzivni čas električnih ventilov, in razkrila fizične, strukturne in kontrolne logične mehanizme za njimi.
Vrsta motorja določa začetno hitrost odziva
Delovanje električnega ventila poganja motor, zato je glavni vpliv na njegov odziv vrsta uporabljenega motorja. Navadni motorji vključujejo AC asinhrone motorje, DC motorje in servo motorje.
AC asinhroni motorji so se zaradi svoje preproste strukture in nizkih proizvodnih stroškov pogosto uporabljali v zgodnjih električnih ventilih. Vendar pa trpi zaradi pomembnih začetnih zamud, predvsem zaradi zanašanja na zdrs. Ko pride krmilni signal, se mora rotor zanašati na zdrs, da se postopoma vzpostavi magnetno polje in doseže stabilno hitrost. Celoten postopek zagona je sorazmerno nežen in nima natančnega nadzora položaja, kar zlahka povzroči "počasen zagon" ali "nadvse". To lahko enostavno podaljša odzivni cikel in zmanjša natančnost nadzora v delovnih pogojih, ki zahtevajo hitro odpiranje in zapiranje ali pogoste prilagoditve.
DC Motors imajo hitrejše zmogljivosti za zagon, njihova hitrost ima linearni odnos z napetostjo in teoretično se odzivajo hitreje. Vendar imajo tradicionalni motori z brušenim DC težave z obrabo komutatorja in ščetk, hitrost odziva pa se bo po dolgotrajni uporabi zmanjšala. Čeprav brezkrtačni DC motor (BLDC) izboljšuje to težavo, na pogonskem vezju postavlja večje zahteve in ga je treba opremiti z natančnim senzorjem dvorane ali zadnjim algoritmom elektromocijske sile. V nasprotnem primeru bo zamuda za nadzor povratnih informacij zavirala njegovo hitri začetek prednosti.
Servo motor je trenutno ena izmed rešitev z najboljšo hitrostjo odziva. Vzpostavi položaj, hitrost in celo pospešek vrteče se gred v realnem času s sistemom povratnih informacij zaprte zanke (na primer dajalnik ali ločljivost). Krmilnik neprestano sprejema povratne signale vsakega milisekunde in jih primerja s ciljno vrednostjo. Ko zaznamo odstopanje (torej dejansko vrtenje ni sinhronizirano s ciljem), takoj prilagodi napetost, tok, frekvenco in celo smer magnetnega polja, da popravi delo. Ta neprekinjena zmogljivost korekcije bistveno izboljša hitrost odziva. Hkrati je rotor servo motorja običajno izdelan iz lahkih materialov, kar močno zmanjša moment vztrajnosti. Manjši kot je vztrajnostni trenutek, manjša je odpornost na vztrajnost, ki jo mora motor premagati, ko začne pospeševati. Pri upočasnitvi ali ustavljanju se zaradi manjše vztrajnosti rotor zaradi "inercialnega repa" ne bo predolgo vrtel, tako da se lahko hitreje ustavi.
Delovanje električnega ventila ni preprosto "vklopljeno", ampak se opira na celotno informacijsko verigo celotnega zbiranja, presoje, obdelave in izhoda zunanjih spremenljivk. Če pride do zamude na kateri koli povezavi, lahko dejanski čas delovanja ventila zaostaja za časom, ko se delovni pogoji spremenijo, kar ima za posledico nadzor počasnosti ali celo ojačanje napak. Zlasti v sistemih, ki zahtevajo visoko hitrost odziva, je ta zamuda večja verjetnost, da bo privedla do nihanj tekočine, nestabilnosti tlaka ali varnostnih tveganjih.
In actual engineering, the control signal processing process can be roughly divided into the following stages: The first is on-site signal collection, such as monitoring the current system status through pressure sensors, flow meters, liquid level meters, etc. If an analog input module with a low sampling rate is used in this process, or the sensor itself has a low update frequency, there may be a problem of "sluggish response" to changes in working conditions, causing the control instructions to be issued pozneje, kot se zgodijo spremembe.
Sledi stopnja obdelave signalov krmilnika (na primer sistem PLC ali DCS). Ko regulator prejme podatke senzorja, bo s programiranjem logike opravil pogojno presojo, filtriranje podatkov, logične operacije in drugo obdelavo. Če je v programu nastavljen zaporedni nadzor procesa ali pa obstajajo večstopenjske vmesne presoje, na primer "signal mora biti stabilen za
Poleg tega morajo signali v večsistemskem sodelovanju ali na daljavo spremljanja pogosto iti skozi komunikacijski rele, na primer od lokalnega krmilnika do glavne postaje Plc prek avtobusa (kot so Modbus, Profibus, Can), nato pa Master Station analizira in ga pošlje aktuatorju. Če je pasovna širina komunikacijskega protokola omejena ali je cikel anketiranja podatkov predolg, lahko povzroči tudi, da se navodila "čakajo in čakajo", kar še podaljša odzivno verigo. Na primer, privzeti cikel osveževanja podatkov v nekaterih sistemih je 500 ms. Če se doda čas zakasnitve omrežja in nadzor nad nadzorom, lahko zamuda celotne izvedbe ukazov doseže več kot 1 sekundo, kar je očitno nesprejemljivo pri nadzoru procesov, ki zahteva odziv na milisekund.
Srednja obremenitev in tlačno stanje vplivata na odpornost
Hitrost odziva električnega ventila ni odvisna le od notranje strukture, ampak tudi neposredno vplivajo tudi pogoji obratovanja sistema - to je pogoje obremenitve. Tako imenovana obremenitev v sistemu za nadzor električnega ventila se odraža predvsem v statičnem tlaku, dinamični razliki v tlaku, viskozni upornosti in udarni obremenitvi, ki jo izvaja medij. Ti mehanski dejavniki bodo bistveno vplivali na akcijsko odpornost aktuatorja, kar bo povzročilo daljši odzivni čas.
V okolju z visokim tlakom ali velikim tlakom mora jedro ventila premagati ogromno obratno silo, ki jo izvaja tekočina med postopkom odpiranja in zapiranja. Zlasti v fazi zapiranja je smer gibanja jedra ventila nasprotna smeri srednjega toka, ki bo tvorila močan povratni potisk. V tem času mora aktuator oddati večji navor, da stisne sedež ventila in doseže popolno tesnjenje. Če je navor izbire aktuatorja nezadosten, bo odzivni čas postal daljši. Nasprotno, med odpiralnim postopkom, če je ventil pod negativnim pritiskom navzdol ali se mora prebiti skozi visoko statično tlačno stanje, bo zagon zaradi velike začetne odpornosti zavlečen.
Poleg tega so fizikalne lastnosti medija tudi eden ključnih parametrov obremenitve. Visokotemperaturna tekočina bo povzročila razširitev telesa ventila, kar je povečalo trenje med jedrom ventila in tesnilno površino, kar ima za posledico počasno mehansko gibanje; Medtem ko bodo mediji z visoko viskoznostjo, kot so surova nafta, sirup ali blato, tvorili odpornost na zadrževanje v votlini ventila, ki bodo ovirali gibanje jedra ventila, in ostalo bo tudi preostalo oprijem, tudi po popolnoma odpiranju ali popolnoma zaprtju, kar bo vplivalo na začetno stanje naslednjega cikla.
Drug dejavnik, ki ga pogosto spregledamo, je učinek vodnega kladiva in dinamične obremenitve udarcev. Ko se električni ventil odpre in zapre pri visoki hitrosti pod pritiskom, če ima medij veliko vztrajno in hitro pretok (na primer parno cevovod ali vodna cev na dolgega tlaka), bo trenutna sprememba pretoka povzročila močan vpliv na vodno kladivo. To morda ne povzroči samo vibracije ali deformacije lokalnih delov ventila, ampak tudi prisili sistemski oblikovalec, da poveča območje akcijskega varovanja ali uvede navodilo "zapoznelega zapiranja" v krmilni logiki za zatiranje vpliva. Čeprav ta mehanizem umetne zamude ščiti opremo, objektivno podaljša tudi odzivni cikel vsakega ventila.
