电动阀门的控制方法与流程

1.本发明涉及一种电动阀门的控制方法。


背景技术：

2.电动阀门（如闸阀或截止阀）通过电机带动阀板运动，阀门的启闭位置需要定位，防止阀门因转动过度而造成损坏，常用定位方式有行程限制定位和转矩限制定位；行程限制定位的方法是，在阀门的启闭位置分别设置微动开关，阀门的相关运动部件与微动开关相撞时，切断电机电源，以防止阀门转动过度而造成损坏；但由于电机的惯性，阀门转动不会立即停止，对阀门还会有一定伤害，另外当阀板或阀座磨损后，阀门会关不紧；转矩限制定位的方法是，通过转矩传感器检测负载（阀门）转矩，当阀门转矩达设定值时，切断电机电源，以防止阀门转动过度而造成损坏；但由于电机的惯性，阀门转动不会立即停止，对阀门还会有一定伤害，另外当阀门在运行过程由于介质的压力变化或温度的变化，会使阀门转矩变化，造成阀门关不紧。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提出一种电动阀门的控制方法，其能防止阀门因转动过度而造成损坏，并能使阀门可靠的关闭，不会出现阀门关不紧的问题。
4.本发明的技术方案是，一种电动阀门的控制方法，其通过一控制器控制电动机和转矩限制装置，转矩限制装置包括主动部件和从动部件，主动部件通过与电机主轴连接，从动部件与阀门的阀杆连接，其特征是，主动部件上安装有e形电磁铁，主动部件上安装有条状的衔铁， e形电磁铁与衔铁之间留有间隙；阀门关闭的控制方法是；1、控制器根据输入的正转指令，使电动机正转，阀门做关闭运动，控制器将e形电磁铁上的电压调节为关闭电压；2、在电动机正转过程中，控制器检测电动机电流，并分析电动机电流变化情况，当电动机电流由小变大再由大变小时，即电动机电流变化曲线出现拐点时，控制器切断e形电磁铁上的电压，并使电动机停止；阀门开启的控制方法是；3、控制器根据输入的反转指令，使电动机反转，阀门做开启运动，控制器将e形电磁铁上的电压调节为开启电压，开启电压大于关闭电压；4、控制器电动机电流，当电动机电流由大变小时，控制器将e形电磁铁上的电压调节为过渡电压，过渡电压小于关闭电压；5、控制器继续检测电动机电流，并分析电动机电流变化情况，当电动机电流由小变大再由大变小，即电动机电流变化曲线出现拐点时，控制器切断e形电磁铁上的电压，并使电动机停止。
5.本发明的有益效果是，1、e形电磁铁与条形衔铁之间无刚性接触，可避免电机惯性对阀门形成损伤，同样也可避免阀门转动过度对阀门形成损伤，；2、e形电磁铁与条形衔铁之间通过磁吸力转递力矩，通过调节e形电磁铁上的电压，能改变磁吸力，即能方便地调节转矩限制值，以满足阀门关闭或开启所需的转矩；3、根据电机电流的拐点来对阀门限位，在阀门关闭时，可消除阀板或阀座磨损带来的影响，也可消除阀门内介质压力和温度变化带来的影响，使阀门可靠关闭。
附图说明
6.图1为e 形电磁铁和衔铁结构示意图，图中e 形电磁铁与衔铁相平行。
7.图2为e 形电磁铁与衔铁以90角度相交示意图。
8.图3为转矩限制装置控制电路原理图。
实施方式
9.一种电动阀门的控制方法，其通过一控制器控制电动机和转矩限制装置，转矩限制装置包括主动部件和从动部件，主动部件的连接套2与电机主轴1连接，从动部件的连接套7与阀门的阀杆8连接，主动部件上安装有e形电磁铁4，主动部件上安装有条状的衔铁6， e形电磁铁与衔铁之间留有间隙；主动部件的连接套2上安装有集电环3，e形电磁铁的线圈5与集电环连接，电刷9与集电环紧密接触，外部交流电压通过集电环和电刷向线圈5供电。
10.阀门关闭的控制方法是；一、控制器根据输入的正转指令（点击正转按键），使电动机正转，阀门做关闭运动，控制器将e形电磁铁上的电压调节为关闭电压；二、在电动机正转过程中，控制器检测电动机电流，并分析电动机电流变化情况，当电动机电流由小变大再由大变小时，即电动机电流变化曲线出现拐点时，控制器切断e形电磁铁上的电压，并使电动机停止；阀门开启的控制方法是；三、控制器根据输入的反转指令（点击反转按键），使电动机反转，阀门做开启运动，控制器将e形电磁铁上的电压调节为开启电压，开启电压大于关闭电压；四、控制器电动机电流，当电动机电流由大变小时，控制器将e形电磁铁上的电压调节为过渡电压，过渡电压小于关闭电压；五、控制器继续检测电动机电流，并分析电动机电流变化情况，当电动机电流由小变大再由大变小，即电动机电流变化曲线出现拐点时，控制器切断e形电磁铁上的电压，并使电动机停止。
11.所述的控制器包括单片机，单片机的第一输入端接受电机电流信号，单片机的第二输入端接受同步电压脉冲信号，单片机的第三输入端通过正转按键接受正转指令，单片机的第四输入端通过反转按键接受反转指令；单片机的第五输入端通过调试按键接受调试指令；同步电压脉冲信号出现时，单片机的第一输出端延时输出触发脉冲，使双向可控硅导通，使e形电磁铁线圈有电压，延时的时间越长，e形电磁铁线圈上的电压越小，反之亦然；单片机的第二输出端输出电机正转控制信号，控制电机正转以及停转，单片机的第三输出端输出电机反转控制信号，控制电机反转以及停转。
12.阀门关闭和开启的控制方法，通过单片机中的程序运行实现。
13.其原理是，在阀门关闭过程中，e形电磁铁上的电压为关闭电压，e形电磁铁的长度方向与衔铁的长度方向相平行，其之间磁通最大，磁吸引力也最大，e形电磁铁能带动衔铁同步转动，阀板向阀座移动，当阀板与阀座接触时，电动机的负载转矩增大，电动机的电流增大，电动机再继续转动时，衔铁转动受阻，e形电磁铁与衔铁之间不同步转动，其之间错开的角度逐渐增大（如图2所示），e形电磁铁与衔铁之间的投影面积逐渐减小，其之间的磁通变小，磁吸引力逐渐减小，电动机的负载转矩减小，电动机电流由大变小，表示阀门已关闭，应切断e形电磁铁上的电压，应使电动机停止；在阀门开启过程中，e形电磁铁上的电压为开启电压，因阀门的开启转矩大于关闭转矩，开启电压应大于关闭电压， e形电磁铁能带动衔铁同步转动，阀板背向阀座移动，当阀板离开阀座时，转矩变小，电动机的负载转矩减小，电动机的电流减小，这时将e形电磁铁上的电压，调节为过渡电压，过渡电压小于开启电压，当阀门处于全开位置时，衔铁转动也受阻，电动机再继续转动时， e形电磁铁与衔铁又会错开一角度，其之间的磁吸引力减小，电动机的负载转矩减小，电动机电流由大变小，表示阀门已处于全开位置，应切断e形电磁铁上的电压，应使电动机停止。过渡电压小于开启电压，其作用是，开启电压所产生磁吸力能够再次带动衔铁正转。
14.所述的开启电压为关闭电压的1.2至2倍，优选为1.5倍，过渡电压为关闭电压的1/3至2/3，优选为1/2。
15.关闭电压可以通过调试得出，调试方法是，向控制器的单片机的第5输入端输入调试指令（即点击调试按键）后，控制器循环执行阀门的关闭运动和开启运动，在每次开启运动执行完毕后，控制器都调节关闭电压，其中本次控制器输出的关闭电压un略大于上次控制器输出的关闭电压un-1，其增量为δu,在阀门关闭过程中，测量电机电流，计算电流的导数，即电流随时间的变化率，将电流导数的最大值与规定值相比，如果电流导数的最大值等于或大于规定值，则认为关闭电压un是合适的关闭电压，调试结束，关闭电压un的值存储在单片机内，阀门正常启闭时，单片机按该值输出关闭电压；如电流的导数小于规定值（规定值设定为3），则继续执行关闭和开启运动，并逐渐增加关闭电压un的电压值，阀门关闭过程中，测量电机电流，计算电流的导数，直至电流导数的最大值等于规定值为止。
16.其原理是，阀门的闭合程度与关闭电压相关，关闭电压越大阀门的闭合越紧，电机的负载转矩也越大 ，电机的电流也越大，阀门在向全闭位置靠近时，阀门转矩会急剧增加，电机的电流也急剧增加，根据电流的导数，可判断阀门的闭合程度，电流的导数大于2时，可认为阀门处于全闭位置。
17.上述调试方法，能自动确定关闭电压，阀门使用一段时间后，如需修正关闭电压，不需要专业人员，普通操作工就能完成。

技术特征：
1.电动阀门的控制方法，其通过一控制器控制电动机和转矩限制装置，转矩限制装置包括主动部件和从动部件，主动部件通过与电机主轴连接，从动部件与阀门的阀杆连接，其特征是，主动部件上安装有e形电磁铁，主动部件上安装有条状的衔铁， e形电磁铁与衔铁之间留有间隙；阀门关闭的控制方法是；一、控制器根据输入的正转指令，使电动机正转，阀门做关闭运动，控制器将e形电磁铁上的电压调节为关闭电压；二、在电动机正转过程中，控制器检测电动机电流，并分析电动机电流变化情况，当电动机电流由小变大再由大变小时，即电动机电流变化曲线出现拐点时，控制器切断e形电磁铁上的电压，并使电动机停止；阀门开启的控制方法是；三、控制器根据输入的反转指令，使电动机反转，阀门做开启运动，控制器将e形电磁铁上的电压调节为开启电压，开启电压大于关闭电压；四、控制器电动机电流，当电动机电流由大变小时，控制器将e形电磁铁上的电压调节为过渡电压，过渡电压小于关闭电压；五、控制器继续检测电动机电流，并分析电动机电流变化情况，当电动机电流由小变大再由大变小，即电动机电流变化曲线出现拐点时，控制器切断e形电磁铁上的电压，并使电动机停止。2.根据权利要求1所述的电动阀门的控制方法，其特征是，所述的开启电压为关闭电压的1.5倍，过渡电压为关闭电压的1/2。3.根据权利要求1所述的电动阀门的控制方法，其特征是，关闭电压可以通过调试得出，调试方法是，向控制器的单片机的第5输入端输入调试指令后，控制器循环执行阀门的关闭运动和开启运动，在每次开启运动执行完毕后，控制器都调节关闭电压，其中本次控制器输出的关闭电压un略大于上次控制器输出的关闭电压un-1，其增量为δu,在阀门关闭过程中，测量电机电流，计算电流的导数，即电流随时间的变化率，将电流导数的最大值与规定值相比，如果电流导数的最大值等于或大于规定值，则认为关闭电压un是合适的关闭电压，调试结束，关闭电压un的值存储在单片机内，阀门正常启闭时，单片机按该值输出关闭电压；如电流的导数小于规定值，则继续执行关闭和开启运动，并逐渐增加关闭电压un的电压值，在阀门关闭过程中，测量电机电流，计算电流的导数，直至电流导数的最大值等于规定值为止。

技术总结
一种电动阀门的控制方法，用来控制阀门的启闭，其通过一控制器控制电动机和转矩限制装置，转矩限制装置由E形电磁铁和条形衔铁构成，通过调节E形电磁铁上的电压，能改变磁吸力，即能方便地调节转矩限制值，以满足阀门关闭或开启所需的转矩；根据电机电流的拐点来对阀门限位，在阀门关闭时，可消除阀板或阀座磨损带来的影响，也可消除阀门内介质压力和温度变化带来的影响，使阀门可靠关闭。使阀门可靠关闭。使阀门可靠关闭。


技术研发人员：陈文龙 陈义 王勇
受保护的技术使用者：江苏江华阀业有限公司
技术研发日：2023.07.29
技术公布日：2023/10/20