纯机械自动控制阀门的设计及控制原理分析
操纵阀原理
操纵阀原理
操纵阀是工业自动化控制系统中的重要组成部分，它通过对流体介质的调节，实现对流体压力、流量、温度等参数的控制。
操纵阀的原理涉及流体力学、控制理论、材料科学等多个领域，下面将详细介绍操纵阀的原理及其工作过程。
首先，操纵阀的原理基于流体力学。
流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科，它包括对流体的流动、压力、速度等参数的研究。
操纵阀通过改变流体的流通面积，从而改变流体的速度和压力，实现对流体参数的控制。
在操纵阀内部，通过阀芯的移动，可以改变阀座的通径，从而控制流体的流量和压力。
其次，操纵阀的原理还涉及控制理论。
控制理论是研究控制系统设计和分析的学科，它包括对系统稳定性、动态响应、控制器设计等内容的研究。
操纵阀作为控制系统中的执行元件，需要根据控制系统的要求，实现对流体参数的精确控制。
通过控制器发送的信号，操纵阀可以调节阀芯的位置，实现对流体参数的精确调节。
此外，操纵阀的原理还与材料科学相关。
操纵阀需要在高温、高压、腐蚀等恶劣环境中工作，因此对材料的要求非常严格。
操纵阀的阀体、阀芯、密封件等部件需要选择耐高温、耐腐蚀的材料，并经过严格的工艺加工和表面处理，以确保操纵阀在恶劣环境下的可靠工作。
总的来说，操纵阀的原理是基于流体力学、控制理论和材料科学的综合应用，通过对流体参数的调节，实现对工业自动化控制系统的精确控制。
操纵阀在化工、石油、电力等领域都有着广泛的应用，对于提高生产效率、保障生产安全具有重要意义。
希望通过本文的介绍，可以更好地理解操纵阀的原理及其工作过程，为工业自动化控制系统的设计和应用提供参考。
液力自动阀工作原理
液力自动阀工作原理液力自动阀是一种利用液力传动原理来控制流体流动的装置。
它主要由阀体、阀芯、进出口以及控制装置组成。
液力自动阀可广泛应用于机械工程、航空航天、石油化工等领域中，用于控制流体介质的流通、分流、截流等操作。
液力自动阀的工作原理主要包括控制阀芯的运动和流体流动的控制两个方面。
液力自动阀的阀芯通过与控制装置相连，根据控制装置发出的控制信号，对阀芯施加力，从而使阀芯产生位移。
当阀芯位移后，通过阀芯和阀体之间的密封结构，控制介质的流通状态。
在开启过程中，控制装置发出开启信号，使阀芯向开启方向位移。
当阀芯位移后，流体介质可以通过阀芯的通道，实现流通。
同时，阀芯的位移还会改变通道的截面积，从而控制介质的流量。
在开启过程中，由于阀芯位移速度较大，会产生惯性力，使阀芯位移到一定位置后，惯性力减小，介质的流通状态趋于稳定。
在平衡过程中，阀芯到达一定位置后，惯性力减小，阀芯继续向开启方向移动的趋势减弱。
此时，通过流体介质对阀芯施加的力和控制装置发出的控制信号对阀芯施加的力基本达成平衡，阀芯位于一个稳定的开启位置。
在这个位置上，通过调整控制装置发出的控制信号可以实现介质流通的稳定控制。
在关闭过程中，控制装置发出关闭信号，使阀芯向关闭方向位移。
阀芯位移后，阀芯的通道与阀体的通道逐渐分离，介质的流通通道逐渐变窄，从而控制介质的流量减小。
同时，阀芯位移会改变阀体和阀芯之间的密封结构，实现介质的截流。
在关闭过程中，由于阀芯位移速度较快，会产生惯性力，使阀芯位移到一定位置后，惯性力减小，介质的流通状态趋于稳定。
液力自动阀工作的稳定性主要依赖于控制装置发出的控制信号和阀芯的位移响应速度。
若控制信号变化过快或阀芯位移响应速度较慢，就会导致阀芯位移不稳定，以及介质流通状态不稳定。
为了保证液力自动阀的工作稳定性，需要设计合理的控制装置和阀芯结构，以及合适的控制信号响应策略。
总之，液力自动阀通过控制阀芯的运动和流体流动的控制，实现对介质流通的稳定控制。
气动阀门执行器的控制方式及工作原理
气动阀门执行器的控制方式及工作原理气动执行器结构在实际工业生常和工业控制中，用来控制气动执行机构的方法也很多，常用的有以下几种。
(一)基于单片机开发的智能显示仪控制智能显示仪是用来监测阀门工作状态，并控制阀门执行期工作的仪器，它通过两路位置传感器监视阀门的工作状态，判断阀门是处于开阀还是关阀状态，通过编程记录阀门开关的数字，并且有两路与阀门开度对应的4～20mA输出及两足常开常闭输出触点。
通过这些输出信号，控制阀门的开关动作。
根据系统的要求，可将智能阀门显示仪从硬件上分为3部分来设计：模拟部分、数字部分、按键/显示部分。
1、模拟电路部分主要包括电源、模拟量输入电路、模拟量输出电路三部分。
电源部分供给整个电路能量，包括模拟电路、数字电路和显示的能源供应。
为了实现阀门开读的远程控制，需要将阀门的开度信息传送给其他的控制仪表，同时控制仪表能从远方制定阀门为某一开度，系统需要1路4～20mA的模拟量输入信号和1～2路4～20mA的模拟量输出信号。
模拟量输入信号通过A/D转换变成与阀门开度相对应的数字信号后送给数字部分的单片机，在单片机中对它进行滤波处理后就可以输出了。
阀门的开度信息通过D/A转换后变成模拟信号输出，用来接显示仪显示阀门开度或连接其他的控制设备。
在本设计系统中，所有的数字量数据均采用串行的输入输出方式，为了节省芯片资源和空间，输入的4～20mA 的模拟量在转化为数字量时，采用已有的4路DA芯片与单片机的系统资源相结合作8位的AD使用。
2、数字电路部分主要包括：单片机、掉电保护、两路监测脉冲输入信号、两路常开常闭转换触点输出。
在设计方案中选用目前普遍使用的51系列单片机AT89C4051。
AT89C4051是一款低电压、高性能的CMOS8位微控制器，它具有4K字节的可擦除、可重复编程的只读闪存。
通过在单芯片内复合一个多功能的8位CPU闪存，在性能、指令设定和引脚上与80C51和80C52完全兼容。
机械毕业设计587电站水轮机进水阀门液压系统控制设计说明书
前言毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节。
学生通过毕业论文，综合性地运用几年内所学知识去分析、解决一个问题，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。
通过这次检验，不但可以提高学生的综合训练设计能力、科研能力（包括实际动手能力、查阅文献能力，撰写论文能力）、还是一次十分难得的提高创新能力的机会，并从下个方面得到训练：（1）学会进行方案的比较和可行性的论证；（2）了解设计的一般步骤；（3）正确使用各种工具书和查阅各种资料；（4）培养发现和解决实际问题的能力。
利用所学的液压方面的知识，我选择这个课题为我的毕业设计，进行大胆的尝试。
设计中主要以课本和各种参考资料作为依据，从简单入手，循序渐进，逐步掌握设计的一般方法，把所学的知识形成一个整体，以适应以后的工作需要。
当然，初次设计，知识有限，经验不足，一些问题考虑不周，也可能存在有某些错误和遗漏，恳请各位老师批评指正。
液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。
着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
1 设计步骤液压系统的设计步骤并无严格的顺序，各步骤间往往要相互穿插进行。
一般来说，在明确设计要求之后，大致按如下步骤进行。
1）进行工况分析，确定系统的主要参数；2）制定基本方案，拟定液压系统原理图；3）选择液压元件；4）液压系统的性能验算；5）绘制工作图，设计液压装置6）液压系统的维护2 明确设计要求设计要求是进行每项工程设计的依据。
在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须把设计要求以及与该设计内容有关的其他方面了解清楚。
1）主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等；2）液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何；3）液压驱动机构的运动形式，运动速度；4）各动作机构的载荷大小及其性质；5）对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求；6）自动化程序、操作控制方式的要求；7）对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求；8）对效率、成本等方面的要求。
电磁阀工作原理图解- 机械设计.doc
电磁阀工作原理图解- 机械设计电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。
电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到电磁阀。
电磁阀工作原理：电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。
这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。
原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。
特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。
原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。
当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。
特点：在零压差或真空、高压时亦能可*动作，但功率较大，要求必须水平安装。
原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。
特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。
电磁阀工作原理图解——膜片式电磁阀工作原理图解膜片式电磁阀原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。
特点：按阀上所标流向箭头，为增强使用寿命和可靠性，最好线圈向上，水平安装。
基于PLC和触摸屏的自动阀门测试控制系统设计
自动 阀 门 的 阀 体 部 分 灌 人 工 艺 介 质 ， 两 端 封
闭， 浸在测 试 容器 中的 导热 油 里 ， 控 制 系统 在测 试
容 器 中模 拟 实际工 况 ， 控 制导 热油 温度 和 自动 阀门 开 闭设 定次 数 ， 开 闭 时间 间隔和 开闭次 数要 结合 实
Ｙｕ Ｍｅ ｎ ｇ ，Ｚ ｏ ｕ Ｚｈ ｉ ｙ ｕ ｎ，Ｚ ｈ ａ ｏ Ｄａ ｎ ｄ ａ ｎ，Ｄｅ ｎ ｇ Ｄｅ ｒ ｕ，Ｃｈ ｅ ｎ Ｌ ｉ ｇ ｕ ａ ｎ ｇ
（ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｄｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ ，Ｂｅ ｉ ｉ ｉ ｎ ｇ ，１ ０ ２ ２ ０ ５ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
作， 显示并改变 Ｐ Ｉ Ｃ内部状态 ， 完 成 阀 门 开 关 控 制、 工作 状态 的监 视及测 试装 置 温度 的控 制 。测试 装 置 的架 构 如 图 １所示 。
（ 如 电动球 阀和 电磁 阀） 已经 广泛 替代 了手 动 阀门 ，
设 计一 套 针对 自动 阀 门的测 试 控 制 系 统来 验 证 阀 门 的使用 性能 十分 必要 。
际 操作 经验 设定 。测试 完成 后 ， 进 行球 阀金 属表 层
腐 蚀 电镜检 测 和 阀门 密 封性 能 检 测 ＿ ２ ］ 。密 封 性 能
检 测在 测试 容器 中进 行 ， 将 压缩 空气通 过 管路通 入 自动 阀 门的一 端 ， 控 制 自动 阀 门的 开 闭 ， 检测 导 热 油液 体在 阀 门开闭动 作 时是否 有气 泡 出现 ， 进 而验
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ；ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ；ＰＩ Ｃ；ｔ ｏ ｕ ｃ ｈ ｓ ｃ ｒ ｅ ｅ ｎ
block阀原理 -回复
block阀原理-回复[block阀原理]，是指一种通过控制阀门的开闭来实现流体流动控制的工作原理。
它广泛应用于各种工业领域中，如石油、化工、冶金等。
一、阀门的定义和分类阀门是一种用于控制流体流动的装置，可分为手动阀门和自动阀门两大类。
手动阀门需要人工操作来控制流体的开闭，而自动阀门则是通过一定的机械或电气装置来实现自动控制。
二、阀门的组成和工作原理阀门主要由阀体、阀门芯、阀杆、密封件以及操作机构等部分组成。
其工作原理是通过阀体内的阀芯来控制流体的开闭。
当阀芯处于开启状态时，流体可以自由通过阀体的通道，而当阀芯处于关闭状态时，流体无法通过阀体。
三、block阀的基本原理block阀是一种自动阀门，它通过控制阀芯的开闭来实现流体的阻碍和切断。
当阀芯处于开启状态时，流体可以自由地通过阀体，而当阀芯关闭时，流体无法通过阀体。
block阀的特殊设计使得它能够更好地控制流体的流动，常用于对流量进行精确控制的场合。
四、block阀的工作过程1. 开始阶段：当控制系统发出开启信号时，操作机构会将阀芯推向开启位置，使流体可以通过阀体。
2. 流动控制阶段：当流体开始流动时，通过改变阀芯的位置，可以调节流体的流量。
阀芯越接近关闭位置，流体的流量越小。
3. 关闭阶段：当控制系统发出关闭信号时，操作机构将阀芯推向关闭位置，使流体无法通过阀体。
五、block阀的特点1. 精确控制：block阀可以通过调节阀芯的位置来实现对流体流量的精确控制，可以满足不同工艺过程的要求。
2. 快速响应：block阀的操作机构可以迅速将阀芯移动到指定位置，使得流体的开闭可以立即实现。
3. 耐压性能好：block阀采用特殊的材料和结构设计，能够承受高压和高温等恶劣工况。
4. 可靠性高：block阀采用优质的密封件和阀杆设计，能够长时间稳定地工作，减少故障出现的可能性。
六、block阀的应用领域1. 煤气管道系统：block阀可以用于煤气管道系统中，通过控制阀门的开闭来实现煤气的供应和切断。
控制阀细节分析之9_数字式阀门定位器
控制阀细节分析之九—数字式阀门定位器李宝华摘要：数字式阀门定位器是新一代高性能的电气阀门定位器，采用在板微处理器、应用软件和功能模块，可实现定位功能的自校准、自适应、阀位控制和控制阀的在线自诊断及离线测试，或附加更多功能，以及数字通信和集成到控制系统，还具有免维护运行特征。
以数字式阀门定位器为核心的控制阀数字解决方案，极大提升了控制阀使用性能，使向来在回路中薄弱的最终控制元件有一个质的飞跃，进而成为流程工业现场的智能设备。
本文介绍部分知名厂家的数字式阀门定位器。
关键词：控制阀；数字式阀门定位器；技术特点；性能分析。
一、引言阀门定位器是控制阀的重要附件，按设计结构和工作原理可分为气动型和电气型两大类，生产厂商很多，系列及型号繁杂。
近年来出现的数字式阀门定位器是新一代高性能的电气阀门定位器，采用在板微处理器、应用软件和功能模块，可实现定位功能的自校准、自适应、阀位控制和控制阀的在线自诊断及离线测试，或附加更多功能，以及数字通信和集成到控制系统/资产管理系统，还具有免维护运行特征。
以数字式阀门定位器为核心的控制阀数字解决方案，极大提升了控制阀使用性能，使向来在回路中薄弱的最终控制元件有一个质的飞跃，进而成为流程工业现场的智能设备。
目前能提供高性能数字式阀门定位器的，基本上还是国外厂商，进入中国市场的主要有：· EMERSON-Fisher的DVC2000/DVC5000/DVC6000· DRESSER-Masoneilan的SVI II/SVI II AP· Flowserve-Valtek的Logix 1200/1400· SAMSON的378x型和3730/3731系列· Foxboro-Eckardt的SRD960/991· ABB（H&B）的TZID-C· Metso-Neles的ND9000· Siemens的SIPART PS2· Yamatake的SVP3000· Yokogawa的FVP图1给出部分厂商制造的数字式阀门定位器的外观照片。
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2012年8月
内蒙古科技与经济
August 2012
第15期总第265期
Inner M o ngo lia Science T echno log y &Econo my No .15T otal N o .265
纯机械自动控制阀门的设计及控制原理分析
寇 正
(华南理工大学机械与汽车工程学院,广东广州 510641)
摘 要:在分析现有自动控制阀门特点的基础上,自行设计了纯机械自动控制阀门,详细介绍了自动控制阀门零部件的构思原理、设计及其控制原理。
该纯机械自动控制阀门具有设计及控制原理简单、易于实现的特点。
关键词:机械自动控制阀门;设计;控制 中图分类号:T P23 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)15—0082—021 自动控制阀门的概况
自动控制阀门是一种无需人为操控即可实现控制液体(或气体)流出、流入量的阀门。
从自动控制阀门发展情况来看,自动控制阀门具有如下特点[1]:①节约用水,节省时间;②安装简单,使用方便;③省电;④使用寿命长;⑤生产工艺简单,成本低,生产材料市场供给充足;⑥不需人工操作;⑦技术先进。
由此观之,现有的自动控制阀门均应用到微电子线路以及诸如红外感应技术等。
这些技术相对成本较高,对于一些投资较小的工厂来说不太适用。
经查询资料[2,3],有关自动控制阀门的设计专利很多,原理及应用场合各异。
笔者设计了一种新型的纯机械自动控制阀门,来降低大规模生产及使用的成本,同时达到简单实用的目的。
2 纯机械自动控制阀门的零件设计及配合2.1 阀门的设计
该设计的纯机械自动控制阀门主要应用于控制生产用水,出水时间为5mi n ,5mi n 后自动切断出水阀门,若想再次使用,需人为操作。
阀门设计总图见图1。
图1 阀门设计总图
图2为管件示意图,管件进水端设置一个有立方体空腔的装置,主要用于阀门切断水流时的封闭,在立方体空腔的下前端焊接一块折板,用于固定传动销,在管件的出水口附近焊接一个细长管形连通
器,剖视图见图3。
图4为管件立方体空腔的剖视图,
空腔上端有细长方形槽,用于固定关闭阀门,下端有一个圆柱形孔,用于固定连接在阀门与计时装置之间的圆柱细杆。
2.2 阀门以及时间控制装置
阀门由5部分焊接而成,依次是手柄、阀门、连接用细杆、宽方杆、细方杆,其中,宽、细2方杆用于卡住计时用的销。
传动销为折线形,材料为铁,其前端与连接在管件上的折线形的板上的孔配合。
计时器为圆柱空腔,前端装有高磁性磁铁,用于吸引折线形销,在管件下方的细长管连通器内运动。
各部分设计见图5,局部配合图见图6。
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收稿日期:2012-04-28
作者简介:寇正(1990-),男,呼和浩特人,华南理工大学机械工程及其自动化专业学生。
寇 正·纯机械自动控制阀门的设计及控制原理分析2012年第15期
2.3 工作原理
图7为整体装配图,图示状态为将要计时状态,其中,在折板与折线销之间固定有一根压缩的弹簧(图中画圈位置),使折线销顶住闸门。
当需要进行计时放水时,提起闸门上的半圆环,使其带动闸门进行放水。
抬到最高处时,闸门下端的粗长方体杆顶住管体,折线形销由于受到压缩弹簧的压力,陷入粗细长方形杆之间的台阶型槽内,此时会听到“铛”的一声,卡住闸门使其不掉落而关闭阀门,计时开始。
同时,由于水流较快,水管前端已经充满水,此时可以认为,在一定范围内,水对管壁的压力处处相等,并且在瞬间充满连通器。
由于水管与连通器的两端相连,并且两个联通口面积相等,所以可以认为在连通器细管中水流静止。
这样就可以忽略由于海拔不同造成的水压偏差对计时准确性的影响。
此时细管内充水,计时器同时受到浮力、自身重力以及管壁对其的摩擦阻力,通过设置使这3个变量控制计时器运动到细管后端的时间为5min,变量较为精确,可操控性较高,见图8。
当计时器上升到最后端,计时器上的高磁性磁铁吸引折线形销,使其克服弹簧压力发生位移,从而释放闸门,计时结束,放水停止。
之后细管内的水慢慢由下端的通空排出,计时器落到最下方,准备下一次计时,见图9。
图9 阀门释放
3 结论
该设计的自动控制阀门由纯机械部件构成,设计及控制原理较为简单。
但仅为理论设计,并未经实践验证,希望广大同行提出宝贵意见。
[参考文献]
[1] 李欣明.自动控制阀门[P].中国专利:CN
2662031,2003-12-21.
[2] 李海清.计量控制阀[P].中国专利:CN
201723816U,2011-01-26.
[3] 钱永培.一种电动及手动双功能控制阀[P].
中国专利:CN202118346U,2012-01-18.
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