自动电压调节器

引言 JJC 376 -1985《电导仪》试行检定规程第14条对常数调节器的检定做如下规定:“按检定规程的图示方式接通线路。先将常数调节器置于J1= 1. 00(0)。接入标准电导G1标时，电计示值为G1，此时G1=K1，应符合表1规定。然后将常数调节器由J1变换至待检的J处，重新确定仪器零点，而标准电导G1标不变，测得电计示值K检。再根据J和G1标可得到计算值K计，按下式计算常数调节器的误差:[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/08/200908161640_166012_1615922_3.jpg[/img]式中:k[sub]满 [/sub]为电导仪被检档的满量程。若按此规定，依据常数J和G1标计算得K[sub]记1[/sub]，(下同)代入式( 4)进行常数调节器误差的计算，将会把被检点的电计引用误差引入到仪器常数调节器误差中来，不能客观真实的反映被检对象常数调节器的调节性能。若依据J和电计示值C [sub]1平[/sub]的平均值可得到计算值 K[sub]记1[/sub](下同)代入式阵(4)进行常数调节器误差的计算，则能避免电计引用误差的影响，客观地反映出常数调节器的真实性能。

[size=14px][color=#990000]摘要：为了保证科研生产中的安全运行和控制，针对一些对可靠性、安全性和产品价值要求较高的控制对象，往往要求传感器具有冗余设计。本文介绍了VPC 2021-1系列多功能超高精度PID控制器，主要介绍了此控制器的双传感器冗余功能及其使用方法。[/color][/size][size=14px][/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px] 在各种工业和科研领域中，会采用大量各种传感器进行相应的过程参数测量和控制。在一些使用环境比较恶劣的条件下，如高低温、高压力、腐蚀、侵蚀、振动和强磁场等，传感器往往会受到损伤而发生故障，由此会在使用过程中给测量和控制带来严重影响，从而造成测量和控制效果降低，甚至造成产品报废和试验失败，更严重的还会造成控制失控而引发事故。特别是在一些高价值产品的长时间生产控制过程中，绝不允许期间出现中断而造成控制参数巨变造成高价值产品报废现象。[/size][size=14px] 为了解决上述运行过程中传感器损坏而带来的控制失效问题，最好的解决方法是进行冗余设计，即对工作用传感器进行备份。如图1所示，在被控对象中布置至少两个传感器，一个作为主传感器，另一个为备份传感器。当主传感器出现故障时，特别是主传感器出现断路时，控制器自动切换到备份传感器。[/size][align=center][size=14px][color=#990000][img=双传感器冗余示意图,500,294]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211161612313860_2879_3221506_3.jpg!w690x407.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图1 冗余设计的双传感器（主传感器和备份传感器）[/color][/align][size=14px] 在控制过程和运行设备中配备双传感器比较容易实现，条件是主传感器和备份传感器的规格型号和量程要完全一致，但发挥这种冗余设计功效的关键是要求相应的PID控制器具有传感器断路自动监测能力，并同时要求能将控制回路自动切换到备份传感器。[/size][size=14px] 为了满足安全生产和控制需要，VPC2021-1系列多功能超高精度PID控制器配备这种双传感器冗余功能。如图2所示，此系列PID控制器具备万能型传感器输入功能，可连接的47种类型的输入信号，其中包括10种热电偶温度传感器、9种电阻型温度传感器、3种纯电阻、10种热敏电阻、3种模拟电流和12种模拟电压。在备份传感器的具体使用中，可以将两只完全相同的传感器分别接入主输入端和辅助输入端，并将辅助输入通道设置为双传感器冗余功能。开始运行后，控制器同时采集两只传感器信号，但采用主传感器信号进行控制。当主传感器开路时，当前测量自动转入辅助输入端（备份传感器）的测量值并继续进行控制。[/size][align=center][size=14px][color=#990000][img=具有双传感器冗余功能的多功能超高精度PID控制器,350,388]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/11/202211161614314227_180_3221506_3.jpg!w496x551.jpg[/img][/color][/size][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图2 具有双传感器冗余功能的PID控制器[/color][/align][size=14px] 这种双端口输入信号的功能还可以进行扩展，可以通过相应的设置用来进行加热器断丝报警、阀位反馈、远程设定、不同量程双传感器切换。[/size][size=14px] 总之，这种具体双传感器冗余功能的PID调节器完全可以满足安全控制的需要，功能十分强大，同时还保持了超高精度的测量控制能力。[/size][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=14px][/size]

[color=#ff0000]摘要：电气转换器和电气比例阀是目前常见了两类电控式气体压力调节器，尽管它们的基本功能相同，都属于电子式减压阀，但所用技术、功能和指标并不一样。本文详细介绍了这两类电子压力调节器，并做出对比，为选型和具体应用提供参考。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#ff0000][b]一、概述[/b][/color][/size]从第一性原理来看，电气转换器和电气比例阀这两类器件都属于电子控制式的气体减压阀，都是通过电信号对输入的气体压力进行自动减压调节。从历史上来看，电气转换器是上世纪五十年代发展的比较典型的电子压力调节器，且市场占有率较大。但随着近一二十年来的技术进步，新兴出现了电气比例阀，且正在快速蚕食电气转换器的市场份额。面对目前这两类电子压力调节器共存的局面，在具体应用中会面临选型的问题，因此有必要对这两类气体压力调节器有比较深刻的了解，但国内在这方面的相关资料非常稀少。本文将详细介绍这两类电子压力调节器，并做出对比，为选型和具体应用提供参考。[color=#ff0000][b][size=18px]二、基本概念[/size][size=16px]2.1 电气转换器[/size][/b][/color]电气转换器（Electro-Pneumatic Transducer）在国内外有多种称谓，最常用的术语是：（1）电流/压力转换器（I/P Transducer 或 I/P Converter）。（2）电压/压力转换器（E/P Transducer或 E/P Converter）。（3）电子压力调节器（Electronic Pressure Regulator）上述这些术语很容易理解，其中“I”代表电流，“E”代表电压，“P”代表气动压力。作为典型的电子式气体减压装置，顾名思义，这些装置通过电流（通常为4~20mA）或电压(通常为0~5VDC或0~10VDC）将较大压力的进气进行减压调节。因此，I/P 是一种将电流转换为已知输出压力的电子设备，而 E/P 是将电压转换为已知输出压力的电子设备。电气转换器的一个重要特点是成正比，即随着电流或电压的增加，减压后的输出压力也相应增加。典型的电气转换器及其内部结构如图1所示。电气转换器的基本原理是通过磁线圈（类似于扬声器线圈）在导向膜片上产生力的不平衡来进行运行。除了线圈，没有控制压力输出的电子部件。从图1可以看出，电气转换器是一个简单的力机械天平，具有可调的零点和量程弹簧偏压。操作使用人员经过精心培训，可以调整零点和量程螺钉，以获得所需的精度和重复性。[align=center][img=电气转换器及其内部结构示意图,600,315]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210311127044971_7024_3221506_3.jpg!w690x363.jpg[/img][/align][align=center]图1 电气转换器及其内部结构示意图[/align]在电气转换器中通常还包含第二个流量增压级，该增压级使用力平衡隔膜和阀座在出口处产生比第一级阀更高的流量。电气转换器作为一种传统的电子压力调节装置，如果正确维护和经常校准，这些压力调节器工作得相当好。事实上，自上世纪五十年代后，电气转换器是气动控制的基础，在世界各地的工厂中配合了无数的控制阀和气缸进行工作。[size=16px][color=#ff0000][b]2.2 电气比例阀（伺服或电磁阀机构）[/b][/color][/size]电气比例阀是国内比较常用的术语，同样，电气比例阀也有以下多种称谓：（1）电子比例调节器/阀（Electronic Proportional Regulator）（2）电气调节器/电空比例阀（Electro-Pneumatic Regulator）（3）比例压力调节器/阀（Proportional Pressure Regulator）（4）比例压力控制阀（Propportional Pressure Control Valve）（5）电子压力控制器（Electronic Pressure Controller）在过去十多年中，发展最快的电子压力调节器类型是伺服阀形式设计的电气比例阀，它使用了两个高速伺服或电磁阀来根据需要增加或降低气体压力以实现减压压力。与以前的电气转换器技术相比，这些电子压力调节器提供了更高的压力和更大的灵活性和鲁棒性。典型的电气比例阀及其工作原理如图2所示。[align=center][img=电气比例阀及其工作原理示意图,600,395]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210311127280548_153_3221506_3.jpg!w690x455.jpg[/img][/align][align=center]图2 电气比例阀及其工作原理[/align]电气比例阀的基本工作原理是一种典型的气体动态平衡法，即通过使用一个进气阀和一个排气阀使内部压力保持动态平衡，使得出口压力保持在所需的设定值。一个压力传感器监控输出压力，一个数字或模拟控制器调节伺服阀（电磁阀）的快速开启关闭以控制设定点压力。从结构上来说，电气比例阀是一个完整的闭环控制阀，包括两个高速电磁阀、一个底座、一个积分压力传感器和一个电子PID控制电路。二个高速电磁阀分别控制进气、出气。进气阀门的操控与电子电路供给的压力信号成比例。内置压力传感器测量输出压力并提供反馈信号到PID控制电路。反馈信号与压力控制设定值相比较，当二者之间不同时，使其中一个阀门打开。如果要达到系统所需的压力，就会使进气阀动作，按比例消除比较信号中的差异。典型电气比例阀通常需要直流电源和代表压力设定点的模拟信号进行工作。控制器通常接受电流（4~20mA）或电压（通常0~10或0~5VDC）输入信号。除了常见的模拟信号标准外，带数字电路的型号还可以接受串口通信（如RS-485或DeviceNet)。大多数电气比例阀还提供代表压力传感器的模拟信号输出。有些型号的电气比例阀还会包含一个小放气阀（向大气排放少量气体），以便在非常低或无流量情况下使用。[b][size=18px][color=#ff0000]三、特性比较[/color][/size][/b]从上述的基本概念内容可以看出，电气转换器和电气比例阀的基本功能相同，都是用来进行压力的减压控制，都属于电子式减压阀，但所用技术、功能和指标并不一样。表1对这两类压力调节阀进行更详细的对比。[align=center]表1 电气转换器与电气比例阀对比表[/align][align=center][img=电气比例阀和电气转换器比较表,690,519]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210311127513875_1243_3221506_3.jpg!w690x519.jpg[/img][/align][align=center][/align][b][size=16px][color=#ff0000]四、结论[/color][/size][/b]从上述对比可以看出，电气比例阀采用了更新的技术，与传统的电气转换器相比具有更优异的性能，电气比例阀正在快速对电气转换器形成升级替换，特别是随着电气比例阀的价格逐渐降低，已逐渐成为电气压力控制领域内主要产品。另外，由于电器比例阀内置了压力传感器和PID控制器，为很多压力控制应用场合提供了极其丰富的拓展应用，即采用电气比例阀可很方便的与其他物理量（如温度、位移、出力等）的探测和控制组成更复杂的串级控制回路，实现更多工业应用领域中的精密控制功能。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

电源其实就是一个由变压器和交流/ 直流转换器以及相应稳压电路所组成的“综合变电器”。本身就存在着电能的消耗，因此输入电源的能量并不能100% 转化为供主机内各部件使用的有效能量，这样就存在一个转换效率的问题。而对于需要从高输入电压转换到极低输出电压的应用，有不同的解决方案。一个有趣的例子是从48 V转换到3.3 V。这样的规格不仅在信息技术市场的服务器应用中很常见，在电信应用中同样常见。[align=center][img=,572,224]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805021638264398_3527_3345709_3.png!w572x224.jpg[/img][/align][align=center]图1. 通过单一转换步骤将电压从48 V降至3.3 V[/align]如果将一个降压转换器（降压器）用于此单一转换步骤，如图1所示，会出现小占空比的问题。占空比反映导通时间（当主开关导通时）和断开时间（当主开关断开时）之间的关系。降压转换器的占空比由以下公式定义：[align=center] [img]https://www.yishangm.com/upload/image/20180502/20180502155145_12854.png[/img][/align][align=center]当输入电压为48 V而输出电压为3.3 V时，占空比约为7%。[/align]这意味着在1 MHz（每个开关周期为1000 ns）的开关频率下，Q1开关的导通时间仅有70 ns。然后，Q1开关断开930 ns，Q2导通。对于这样的电路，必须选择允许最小导通时间为70 ns或更短的开关稳压器。如果选择这样一种器件，又会有另一个挑战。通常，当以非常小的占空比运行时，降压调节器的高功率转换效率会降低。这是因为可用来在电感中存储能量的时间非常短。电感器需要在较长的关断时间内供电。这通常会导致电路中的峰值电流非常高。为了降低这些电流，L1的电感需要相对较大。这是由于在导通时间内，一个大电压差会施加于图1中的L1两端。在这个例子中，导通时间内电感两端的电压约为44.7 V，开关节点一侧的电压为48 V，输出端电压为3.3 V。电感电流通过以下公式计算：[align=center][img]https://www.yishangm.com/upload/image/20180502/20180502155154_97807.png[/img][/align]如果电感两端有高电压，则固定电感中的电流会在固定时间内上升。为了减小电感峰值电流，需要选择较高的电感值。然而，更高的电感值会增加功率损耗。在这些电压条件下，ADI 的高效率 LTM8027 μModule稳压器在4 A输出电流时仅实现80%的功率效率。目前，非常常见且更高效的提高功率效率的电路解决方案是产生一个中间电压。图2显示了一个使用两个高效率降压调节器的级联设置。第一步是将48 V电压转换为12 V，然后在第二转换步骤中将该电压转换为3.3 V。当从48 V降至12 V时，LTM8027 μModule稳压器的总转换效率超过92%。第二转换步骤利用LTM4624将12 V降至3.3 V，转换效率为90%。这种方案的总功率转换效率为83%，比图1中的直接转换效率高出3%。[align=center][img=,581,124]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/05/201805021638413077_2289_3345709_3.png!w581x124.jpg[/img][/align][align=center]图2. 电压分两步从48 V降至3.3 V，包括一个12 V中间电压[/align]这可能相当令人惊讶，因为3.3 V输出上的所有功率都需要通过两个独立的开关稳压器电路。图1所示电路的效率较低，原因是占空比较短，导致电感峰值电流较高。比较单步降压架构与中间总线架构时，除功率效率外，还有很多其他方面需要考虑。但是，本文只打算讨论功率源转换效率的重要方面。这个基本问题的另一种解决方案是采用新型混合降压控制器LTC7821。它将电荷泵动作与降压调节结合在一起。这使得占空比达到2 × VIN/VOUT，因此可以在非常高的功率转换效率下实现非常高的降压比。中间电压的产生对于提高特定电源的总转换效率可能相当有用。为了提高图1中极小占空比下的转换效率，业界进行了大量开发工作。例如，可以使用非常快速的GaN开关来降低开关损耗，从而提高功率转换效率。然而，这种解决方案的成本目前还高于级联解决方案（例如图2所示）。

[size=16px][color=#339999][b]摘要：采用当前的各种涂布机很难适用气体扩散层这类脆性材料的涂布工艺，需要控制精度更高的微张力控制系统。为此本文基于串级控制原理，提出了采用双闭环PID控制模式和超高精度PID张力控制器的解决方案，一方面形成浮动摆棍闭环和主动辊闭环构成的串级控制回路，另一方面是采用目前测控精度最高的工业用PID控制器，结合相应配套的高精度传感器和执行器，可真正实现微张力的精密控制。[/b][/color][/size][align=center] [img=微张力精密控制,690,225]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307261628010805_2785_3221506_3.jpg!w690x225.jpg[/img][/align][size=16px] [/size][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 气体扩散层（GDL）在燃料电池中起到支撑催化层、收集电流、传导气体和排出反应产物水的重要作用，常用于质子交换膜燃料电池，在具体生产工艺中需要在GDL材料表面定量涂布一层特定功能涂料。由于GDL基体层材料较脆，涂布工艺过程中易造成基体层材料断裂或撕裂，转弯处易折断，在高温状态下材料比常温下更脆弱，一般要求涂布过程中控制张力设定在5～10N很窄的一个范围内，且还需要在此微张力范围内具有较高的控制精度。[/size][size=16px] 传统涂布设备，浮动摆辊均为气缸驱动，直线电位器反馈摆辊位置。存在以下问题：[/size][size=16px] （1）无法精确控制摆辊位置。[/size][size=16px] （2）气缸行程只有一个方向，需要料膜的张力平衡气缸推力，易造成GDL脆性材料拉伸。[/size][size=16px] （3）摆辊瞬间偏移至一端时，料膜张力瞬间增大或减小，极易造成GDL脆性材料的撕裂甚至断裂。[/size][size=16px] （4）张力控制器中的模数转换AD精度和数模转换DA精度较低，最小输出百分比也只能达到0.1%，无法提供更高精度的测量和控制。[/size][size=16px] 由此可见，为实现GDL脆性材料的微张力控制，实现具有精度高、张力小、控制稳的伺服电机驱动的浮动摆辊微张力控制是氢能材料制备的关键技术，为此本文提出了相应的解决方案。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 为实现涂布工艺中的微张力高精度控制，本文提出的解决方案包含以下两方面的内容：[/size][size=16px] （1）采用双闭环PID控制形式调节料膜张力，即对浮动摆棍和主动辊进行独立的PID控制。[/size][size=16px] （2）采用超高精度的双通道PID控制器，每个通道都具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比。[/size][size=16px] 解决方案所涉及的微张力控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=双闭环微张力控制系统结构示意图,500,200]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307261628351448_1980_3221506_3.jpg!w690x277.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 双闭环微张力控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在图1所示的双闭环控制系统中，浮动摆辊PID闭环控制的具体过程是根据工艺要求，给控制器输入张力值，控制器根据张力传感器信号与设定张力值之差进行快速PID计算后输出控制信号，此控制信号控制浮动摆辊伺服驱动器和伺服电机动作，从而使浮动摆棍产生偏移使得料膜张力快速达到设定值。[/size][size=16px] 浮动摆辊的PID闭环控制过程主要是通过浮动摆辊偏移来调节料膜张力，主动辊速度仍为主机速度，并未参与调节。当浮动摆辊伺服电机持续动作调节料膜张力时，浮动摆辊偏差会导致累积，最终达到浮动摆辊位置报警值。因此仅由浮动摆辊伺服电机调节料膜张力不能完全解决张力不稳、精度不高的问题，为此增加主动辊PID闭环控制实现张力的精准控制。[/size][size=16px] 第二路主动辊PID闭环控制的具体过程是在浮动摆辊PID闭环控制实现调节后，由于浮动摆辊偏离中位，位移传感器跟随浮动摆辊偏移产生对应的偏移电压信号并输入给控制器，控制器根据此偏移电压信号与0V值的正负偏差进行快速PID计算后输出控制信号，此信号控制主动辊伺服驱动和主动辊伺服电机来改变主动辊速度，使得浮动摆棍回到中位，最终实现GDL脆性材料的微张力精准控制。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，通过上述解决方案，可很好的解决微张力的精密控制问题，具体优点如下：[/size][size=16px] （1）解决方案所采用的双闭环控制结构，实际上是一个非常典型的串级控制结构，因此充分利用了串级控制结构的优势，更利于实现高精度张力的控制。[/size][size=16px] （2）制约微张力精密控制的另一个主要因素是控制器的精度普遍不高，采用PLC很难达到超高的采集和控制精度。因此，本解决方案中采用了超高精度的双通道PID控制，既使用了串级控制功能，又实现了超高精度的PID控制。[/size][size=16px] 当然，传感器和执行器精度也是制约微张力精密控制的因素，为了真正实现微张力的精密控制，还需在使用串级控制和超高精度PID控制器的基础上，配备相应高精度的传感器和执行器。[/size][size=16px][/size][size=16px][/size][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][align=center][b][color=#339999][/color][/b][/align][align=center][b][color=#339999][/color][/b][/align][align=center][b][color=#339999][/color][/b][/align][align=center][b][color=#339999][/color][/b][/align]

[color=#DC143C]众所周知，[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]分析仪在火焰分析时，乙炔流量控制器是一个很关键的部件；它的稳定以否决定了火焰的稳定性。为此，本文将[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原吸[/color][/url]上曾经采用过的乙炔流量控制器的类型、控制原理及使用注意事项做一个简单的介绍。[/color][B]一.手动流量调节器：[/B]这种调节器其实就是市面上通常出售的气体转子流量计，只不过是被改装在仪器控制面板后面罢了；见图－1所示。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041427_187997_1602290_3.jpg[/img] [B]图－1，转子流量计[/B]这种调节器的优点是：操作简便，流量直观，价格便宜，不易损坏。其中最大的特点是不受气路管道变化的影响。因为在某一气压下，气体流量大小受管路腔体宽窄的影响。假设因某种原因致使气路管腔变窄（例如局部被丙酮堵塞），这时乙炔流量就会小于规定值并通过流量计刻度直观地显示出来，于是使用者可以随时利用流量计上的旋钮进行调整。这就好比在电工中的串联电路一样，当电路中某个等效电阻的阻值发生了变化时，为了保持电路中某一个恒定的电流，必须改变供电电压的大小的情况类似。 鉴于以上的优点，目前仍有许多仪器厂家在乙炔的控制方面采用这种器件，尤其是国产仪器应用较为普遍。实例见图－2红圈中所示。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041428_187999_1602290_3.jpg[/img][B] 图－2 国产[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原吸[/color][/url]应用实例[/B] 该流量调节器的主要缺点是：虽然该器件操作简单但无法实现程序设置自动化，因此目前高档仪器基本已经淘汰了这种控制器件。 [B] 使用流量计的注意事项如下：[/B]（1）流量计使用时，应先缓慢开启流量计的调节阀调节流量；当流量计停止工作时，应先缓慢关闭流量计的流量调节阀。（2）流量计必须待浮子稳定后方能读取示值。不同的浮子，其读数位置也不同；正确的读数位置如图－3所示：（3）使用时应避免被测气体的温度、压力急聚变化。（4）流量计锥管、浮子如有沾污或损伤应及时清洗、更换。（5）如发现流量计有漏气现象，应先将流量计减压，然后均匀紧固密封螺栓。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041428_187998_1602290_3.jpg[/img] [B]图－3 流量计的正确读值方法[/B] [B]二、手动压力调节器：[/B] 这种调节器就是以燃气的压力作为调整依据，所以该调节器件必须具备一个压力调节器和一个压力表；图－4，5所示的就是两种手动压力调节器的外形图：[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041428_188000_1602290_3.jpg[/img] [B]图－4 压力调节器（一体型）[/B][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041428_188001_1602290_3.jpg[/img] [B]图－5 压力调节器（分体型）[/B]这种调节器的种类很多，但基本原理相似，下面以图－6的分解图加以介绍：[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041428_188002_1602290_3.jpg[/img] [B]图－6 压力调节器内部分解图[/B] 乙炔由阀体内腔中央的进气口进入腔体，在进气口中安装有一个铜制的调节阀，而阀的中心有一个阀球来控制乙炔进入量的多少。在阀体内腔与阀体上盖的中间，夹有一片橡胶制成的隔膜，这个隔膜的作用：一是杜绝乙炔泄漏；二是给予调节阀球施加开启压力，而这个压力是通过手动旋转调节杆的深浅来实现的并与乙炔流量成正比关系。 这种调压器的优点是：可以使仪器面板的设计排列美观大方。 但这种调压器最主要的缺陷是：当燃气管路发生变窄或堵塞时，乙炔的压力指示会产生增大的假象；这就如同人类患上动脉硬化症状相似，血管腔体变狭窄，血压则增高了。此时如果按照仪器参数将乙炔压力调到规定值，则乙炔实际供给量反而减少了。因此这种手动调压方式的调节器目前已经没有仪器厂家采用了。图－7则是一款使用这种调节方式的老式仪器的面板排列图：[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041428_188003_1602290_3.jpg[/img] [B]图－7 采用压力调节方式的仪器[/B][B]三、流量自动调节器：[/B] 这种调节器实际上就是一个针状调节阀和一只步进电机的组合体。其针状阀的工作原理与前面介绍的流量计的调节阀的功能类似，而步进电机则是替代前面的手工操作，因此这种调节方式是通过电脑或单板机根据程序的预先设置而实施自动化控制的。这种调节阀的代表如图－8所示：[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/12/200912041429_188004_1602290_3.jpg[/img] [B]图－8 流量自动调节器外观图[/B]这种调节方式的原理是：乙炔流量的大小受针状阀开启的大小控制，而针状阀开启的程度又受步进电机转动圈数多少的控制；步进电机转动的圈数又与电脑提供的驱动脉冲个数成正比关系。按此逻辑推理，实际上是电脑最后控制了针状阀的调节量。 这种调节器的最大优点是：使仪器真正实现了燃气调节自动化，尤其是在仪器进行多元素连续测定时，可以根据各个元素的不同的燃气流量比，进行最优化的预置，使测量工作一气呵成地进行下去，这是上述两种调节方式无法比拟的。 但是这种调节器也有个致命的弱点，那就是：当气体流路堵塞时，由于没有气体流量负反馈装置及流量计或压力表显示，因此不易发现流路故障，从而使实际燃气流量与设定流量值不符，如果遇到上述故障，则需要凭借经验通过观察火焰颜色来判断。

[size=16px][color=#339999][b]摘要：次氯酸作为是一种新型消毒剂，近年来广泛应用于医疗卫生机构、公共卫生场所和家庭的一般物体表面、医疗器械、医疗废物等。由于次氯酸的酸性和强氧化性，使得次氯酸生产制备过程中会给流量调节阀门带来腐蚀并影响寿命和控制精度，而且生产过程中的pH值及有效氯浓度较难准确控制。本文提出的解决方案一是采用强耐腐蚀的高速电动阀门来调节混合液体流量，二是采用具有混合控制功能的专用PID调节器，可实现直接根据测量的pH值或氯浓度来调节液体混合比例。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][img=次氯酸消毒剂制备中的全氟醚橡胶密封耐腐蚀电动阀门解决方案,550,363]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305241459043007_6590_3221506_3.jpg!w690x456.jpg[/img][/size][/align][b][size=18px][color=#339999]1. 问题的提出[/color][/size][/b][size=16px] 次氯酸作为一种新型的消毒剂，不但能杀灭冠状病毒，还被推荐为广谱消毒剂，广泛用于物体表面、织物，空气，二次供水等污染物品的消毒，其主要特点如下：[/size][size=16px] （1）杀菌率高达99.999%：杀菌速度达到了含氯类产品的80倍，低浓度高活性，浓度为100ppm时就可以达到理想的灭菌目的。[/size][size=16px] （2）安全性高：入口无毒，不伤粘膜，可以用于食品卫生，儿童接触也很安全，又因为无残留，使用后也无需用清水冲洗。[/size][size=16px] （3）清除异味：属于氧化分解臭气，能瞬间分解氨气、硫化氢等恶臭气体，快速分解垃圾臭味，去除甲醛，尼古丁等。[/size][size=16px] （4）环保：无残留物产生，对环境无负荷，排放无污染。[/size][size=16px] （5）可大面积喷雾使用。[/size][size=16px] 目前次氯酸的生产主要有电解法、混合法、合成法和非电解法这四种方法，但无论采用哪种方法，都会涉及到几种液体的混合，需要控制消毒剂的pH值及有效氯浓度。由此在次氯酸消毒剂生产过程中面临着以下两方面的挑战：[/size][size=16px] （1）所用液体带有较强的腐蚀性，会对管路特别是流量控制调节阀门带来严重的腐蚀。[/size][size=16px] （2）至少需要两种液体以上液体原料进行混合，使得制备过程不易控制，特别是较难精准控制所制备的次氯酸消毒剂的pH值及有效氯的浓度。[/size][size=16px] 为了解决上述问题，本文提出了一种新型解决方案，解决方案的核心一是采用强耐腐蚀的高速电动阀门来调节混合液体流量，二是采用具有混合控制功能的专用PID调节器，直接根据pH值或氯浓度来调节液体混合比例。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 目前制备次氯酸消毒液有多种方法，我们以较典型的电解法为例详细介绍解决方案如何解决流量调节阀门的耐腐蚀和液体混合比例控制问题。电解法次氯酸制备系统的结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=01.电解法次氯酸制备系统结构示意图,660,379]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305241501060247_7652_3221506_3.jpg!w690x397.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 电解法次氯酸制备系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示的全自动次氯酸发生器和次氯酸消毒剂制备装置仅需向电解装置内内分别注入食盐水和水这两种原料就可以制得次氯酸消毒剂，制备过程比较简单容易控制次氯酸消毒剂的pH值及有效氯的浓度。从图中可以看出，次氯酸制备的关键是控制水与盐水的混合比例，即需要精确调节储水罐和储盐罐的液体流量。在解决方案中采用了两个PID控制回路，功能如下：[/size][size=16px] （1）第一回路由PID控制器、流量计和电动调节阀构成闭环控制回路，PID控制器根据设定值和流量计检测值，通过自动驱动电动调节阀开度变化，将水流量精确控制在设定值上。[/size][size=16px] （2）第二回路由PID控制器、pH值或氯浓度检测仪和电动调节阀构成闭环控制回路，PID控制器根据pH值设定值，即以pH值或氯浓度为控制参数，而不是现有技术采用盐水流量作为控制参数。这样，通过自动驱动电动调节阀开度变化以改变盐水流量，使得最终出产的次氯酸pH值或有效氯的浓度始终保持在设定值上，从而更能实现精准控制次氯酸pH值及有效氯的浓度。[/size][size=16px] 解决方案的关键是对现有技术做了以下两方面的技术改进：[/size][size=16px] （1）采用了具有混合功能的PID调节器，此控制器是一种双通道的高精度PID调节器，具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，结合流量计和pH值检测仪可实现双路液体流量的精密控制。此PID调节器具有RS485通过接口和标准的MODBUS通讯协议，可与上位机连接，并且自带计算机软件便于进行前期工艺调试。[/size][size=16px] （2）采用了高速电动调节阀，密封件采用FFKM全氟醚橡胶，具有超强耐腐蚀性。调节阀采用步进电机驱动，具有很高的精度和线性度，且低的真空漏率，全程开启时间仅为0.8秒。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 通过上述的解决方案，采用耐腐蚀高速电动调节阀和混合功能高精度PID调节器，可满足各种方法的次氯酸消毒液生产制备。通过增加PID调节器，也可实现次氯酸生产制备中多种流体介质的精密混合和次氯酸pH值及有效氯浓度的准确控制。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]~~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]