摘要：本文介紹了電動(dòng)控制閥采用變頻器控制優(yōu)點(diǎn)以及智能化變頻控制的過程。
　　
　　一、利用變頻器控制電動(dòng)控制閥的優(yōu)勢(shì)
　　
　　利用變頻器改變電機(jī)供電電源頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變速運(yùn)行是一項(xiàng)成熟的電機(jī)控制技術(shù)。電動(dòng)控制閥采用變頻器控制優(yōu)點(diǎn)是:
　　
　　1、電動(dòng)控制閥的變速運(yùn)行，提高控制質(zhì)量
　　
　　在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和高精度的控制，電動(dòng)控制閥運(yùn)行速度必須和控制信號(hào)幅度成比例。當(dāng)干擾引起被調(diào)參數(shù)較大幅度偏離設(shè)定值時(shí)，電動(dòng)控制閥應(yīng)以很快的速度操作克服干擾;克服系統(tǒng)靜差時(shí)，電動(dòng)控制閥應(yīng)以低速運(yùn)行修正給定值微小偏差并防止管道內(nèi)壓力的劇烈波動(dòng)。借助變頻調(diào)速技術(shù)，達(dá)到改變電動(dòng)控制閥電機(jī)運(yùn)行速度的目的。變頻電動(dòng)控制閥運(yùn)動(dòng)速度與變頻器輸入的模擬信號(hào)幅度成比例，輸入信號(hào)越大,速度越快。因此改變控制閥的運(yùn)行速度，只要改變輸入變頻器的模擬信號(hào)大小就可以。
　　
　　2、"軟啟動(dòng)"節(jié)能*
　　
　　自動(dòng)以zui大力矩低速度漸進(jìn)開啟（或關(guān)閉）閥門，大大減少啟動(dòng)電流，頻繁啟動(dòng)次數(shù)增加，是變頻器軟啟動(dòng)的一大特點(diǎn)。變頻器的軟啟動(dòng)功能大大降低啟動(dòng)電流，比普通電動(dòng)控制閥節(jié)電3一5倍，而頻繁啟動(dòng)次數(shù)可達(dá)到每分鐘1200次以上，也不會(huì)因頻繁啟動(dòng)出現(xiàn)電機(jī)燒毀現(xiàn)象。
　　
　　3、"電制動(dòng)"可避免對(duì)閥門的沖撞
　　
　　避兔慣性而施加電制動(dòng)功能，使智能型變頻控制閥的定位精度大幅度提高，智能變頻電動(dòng)控制在接近要求位置時(shí)，變頻器自動(dòng)調(diào)整電機(jī)供電的頻率和電壓，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，慢慢靠近。達(dá)到位置時(shí)，變頻器采用能耗制動(dòng)方式，制動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于采用變速和電制動(dòng)，智能型變頻電動(dòng)控制閥基本上不存在慣性情走，避兔閥門撞擊。
　　
　　4、變頻器內(nèi)有各種完善的保護(hù)
　　
　　電機(jī)短路、過載、過力矩、過熱、過電流、供電電源過壓、欠壓等均有保護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)閥電機(jī)燒毀的事故，同時(shí)各種故障均有記錄。
　　
　　5、電機(jī)主回路采用電子無觸點(diǎn)控制
　　
　　閥電機(jī)主回路采用電子無觸點(diǎn)控制，省掉接觸器，可頻繁啟動(dòng)無火花產(chǎn)生。
　　
　　二、智能化變頻控制
　　
　　以單片機(jī)為基礎(chǔ)開發(fā)的變頻控制模塊和變頻器配合，針對(duì)各類電動(dòng)控制閥應(yīng)用場(chǎng)合，設(shè)計(jì)控制軟件完成電動(dòng)控制閥智能化變頻控制。其中應(yīng)包括按偏差大小變速調(diào)節(jié);閥門上、下限限位自動(dòng)校正及保護(hù);輸入信號(hào)Cv標(biāo)準(zhǔn)化;位置反饋信號(hào)Fv標(biāo)準(zhǔn)化;斷線保護(hù);作用方式設(shè)定;輸入信號(hào)量程可設(shè)定適應(yīng)分程調(diào)節(jié);自帶PID調(diào)節(jié)功能方便構(gòu)成調(diào)節(jié)系統(tǒng);連鎖控制;斷相、過熱、過力矩、閥卡等多重保護(hù);故障狀態(tài)可遠(yuǎn)傳；流量特性轉(zhuǎn)換:具有自適應(yīng)、自調(diào)整、自診斷功能等等。
　　
　　1、開環(huán)特性
　　
　　由圖1看出，曲線①開始有一緩慢過程，這是軟啟動(dòng)過程，為降低啟動(dòng)電流而設(shè)。然后以高速向L'靠近，這時(shí)曲線①斜率要比曲線②和曲線③要大得多。隨著向L'靠近曲線①斜率開始變小，速度下降。越接近L'速度越慢。進(jìn)入不靈敏區(qū)后，電制動(dòng)使智能型變頻控制閥停在L'處。與普通電動(dòng)執(zhí)行器②、氣動(dòng)執(zhí)行器③對(duì)比，智能型電子式變頻執(zhí)行器的開環(huán)特性明顯好于普通電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器開環(huán)特性。圖1為智能型變頻電動(dòng)控制閥的開環(huán)特性圖:　　
　　2、變頻變速控制
　　
　　按控制信號(hào)和位置反饋信號(hào)偏差，經(jīng)運(yùn)算輸出成比例的模擬信號(hào)，控制變頻器去改變電動(dòng)控制閥運(yùn)行速度。其中比例系數(shù)分為10檔以滿足不同對(duì)象對(duì)控制閥運(yùn)行速度要求。
　　
　　3、閥門上、下限限位功能
　　
　　當(dāng)下限值設(shè)定后，電動(dòng)控制閥會(huì)在下限值以上跟蹤輸入值Cv的變化。當(dāng)上限設(shè)定后，如果控制信號(hào)再超過上限值，則電動(dòng)控制閥將會(huì)停留上限設(shè)定值，不再跟蹤C(jī)V變化。例如:上限值設(shè)在80%則Cv值在80%以內(nèi)變化，電動(dòng)控制閥將跟蹤C(jī)v變化，當(dāng)Cv值超過80%，則電動(dòng)控制閥就停留在80%點(diǎn)，保持不變。上下限兩個(gè)參數(shù)的設(shè)置，非常適于工藝過程負(fù)荷經(jīng)常增減變化的場(chǎng)合。通過設(shè)定上、下限值來減少過調(diào)量。如果上、下限參數(shù)可分別設(shè)定在機(jī)械零點(diǎn)和滿點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)電氣安全二次保護(hù)，防止電動(dòng)控制閥桿走到兩端頂點(diǎn)，出現(xiàn)電動(dòng)控制閥桿頂彎故障。
　　
　　4、輸入信號(hào)量程可以設(shè)定方便實(shí)現(xiàn)分程調(diào)節(jié)
　　
　　輸入信號(hào)量程設(shè)定是指使智能變頻電動(dòng)控制閥全位移所需Cv值。一般Cv值下限在4～12mA之問選擇。Cv值上限在10～20mA之間選擇。例如分程調(diào)節(jié)時(shí)*臺(tái)智能電動(dòng)控制閥工作在4～l2mA:第二臺(tái)工作在12～20mA，這時(shí)通過設(shè)定輸入信號(hào)量程可實(shí)現(xiàn)。
　　
　　5、作用方式確定
　　
　　正作用（電開式）、反作用（電閉式），作用方式通過參數(shù)設(shè)定很方便實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，電動(dòng)控制閥輸出值Fv方向也可以設(shè)定。即當(dāng)控制信號(hào)Cv變化4～20mA，F(xiàn)v輸出信號(hào)可以是正向4～20mA，也可以是反向20～4mA。
　　
　　6、量特性轉(zhuǎn)換
　　
　　流量（開度）特性設(shè)定:此參數(shù)是為電動(dòng)控制閥現(xiàn)場(chǎng)修改流量特性而設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了三種曲線，變換精度為1%。三種曲線為等比、近似快開、線性。特性轉(zhuǎn)換例如一臺(tái)線性調(diào)節(jié)閥變?yōu)榈缺忍匦酝ㄟ^參數(shù)設(shè)定進(jìn)行改變相當(dāng)方便。
　　
　　7、控制信號(hào)故障保護(hù)
　　
　　該參數(shù)設(shè)置是防止因調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障，引發(fā)連鎖事故而設(shè)。當(dāng)控制信號(hào)Cv出現(xiàn)斷線或低于某一值（可根據(jù)工藝要求來確定），讓電動(dòng)控制閥位處于全關(guān)、全開或保持三種狀態(tài)，避免故障進(jìn)一步擴(kuò)大。
　　
　　8、抗惰走、震蕩
　　
　　通過設(shè)計(jì)正、反轉(zhuǎn)時(shí)間間隔參數(shù)來避免電動(dòng)控制閥運(yùn)動(dòng)慣性造成電動(dòng)控制閥頻繁正、反轉(zhuǎn)動(dòng)作而影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定。此時(shí)間設(shè)定范圍為0.1～l0s。智能型變頻電動(dòng)控制閥在工作中，由于測(cè)量信號(hào)的波動(dòng)，也會(huì)造成電動(dòng)控制閥不必要的頻繁動(dòng)作。設(shè)定兩次作用的間隔時(shí)間，可有效解決這個(gè)問題,該時(shí)問設(shè)定范圍為0.1～10s。
　　
　　9、自提速功能
　　
　　自動(dòng)提速功能（自累加）:由于智能型頻電動(dòng)控制閥長(zhǎng)時(shí)間工作，會(huì)出現(xiàn)閥桿、閥芯生銹或因填料干枯、填料壓蓋過緊，造成原設(shè)定的zui低轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的動(dòng)力，不能驅(qū)動(dòng)閥門工作情形。為了解決這一問題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自提速輸出累加功能。當(dāng)判斷電動(dòng)控制閥位置反饋信號(hào)Fv在一定時(shí)間內(nèi)未向控制信號(hào)靠攏，便會(huì)自動(dòng)提高輸出值，即提高電動(dòng)控制閥電機(jī)轉(zhuǎn)速增加電動(dòng)控制閥推動(dòng)力。
　　
　　10、zui高、zui低速度確定
　　
　　zui低跟蹤速度設(shè)定:變速運(yùn)行電動(dòng)控制閥其電機(jī)克服不平衡力所需的zui低轉(zhuǎn)數(shù)，它是克服小偏差時(shí)的關(guān)鍵參數(shù)。zui高跟蹤速度確定:電動(dòng)控制閥電機(jī)zui高速度可以設(shè)定為額定工作速度（對(duì)應(yīng)50Hz時(shí)的工作速度）的1.5倍。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于對(duì)象特性差異，zui高工作速度還需要修改。若采取定速調(diào)節(jié)，則zui高、zui低跟蹤速度參數(shù)設(shè)同一值即可。
　　
　　11、通訊控制
　　
　　采用RS485總線通訊方式。
　　
　　三、前景與未來
　　
　　總之，通過應(yīng)用智能變頻電動(dòng)控制閥，對(duì)提高調(diào)節(jié)質(zhì)量，減少執(zhí)行器的故障，有十分顯著的效果。智能變速電動(dòng)控制閥可按偏差大小去調(diào)整閥門的啟閉速度。偏差大時(shí)，其動(dòng)作速度可為普通電動(dòng)閥門的1.5倍，動(dòng)態(tài)響應(yīng)*。在小偏差時(shí)，其工作速度僅為額定轉(zhuǎn)數(shù)10～20%，成倍提高電動(dòng)控制閥控制精度，避免了超調(diào)。此外，無過載啟動(dòng)電流、無需另配伺服放大器、接線簡(jiǎn)單、機(jī)械故障少、主回路無觸點(diǎn)輸出，控制回路電流小于l0mA、每小時(shí)可啟動(dòng)1200次以上、防爆等級(jí)ExdⅡBT4等優(yōu)勢(shì)，都說明智能變速電動(dòng)控制閥是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中電動(dòng)控制閥產(chǎn)品，是控制閥行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。