Kādi ir faktori, kas ietekmē elektrisko vārstu reakcijas laiku?
Atstāj ziņu
Rūpnieciskās automatizācijas kontroles sistēmās elektriskos vārstus plaši izmanto, lai regulētu tādu barotņu plūsmu kā gāze, šķidrums un tvaiks. Elektriskā vārsta "reakcijas laiks", tas ir, laiks, kas nepieciešams, lai saņemtu elektrisko signālu, lai faktiski pabeigtu darbību, ir viens no galvenajiem rādītājiem, lai izmērītu tā veiktspēju. Jo īsāks reakcijas laiks, jo lielāks ir sistēmas regulēšanas ātrums un vadības precizitāte. Šis raksts dziļi analizēs galvenos faktorus, kas ietekmē elektrisko vārstu reakcijas laiku, un atklāj fizikālos, strukturālos un vadības loģikas mehānismus.
Motora tips nosaka sākotnējo reakcijas ātrumu
Elektriskā vārsta darbību darbina motors, tāpēc galvenā ietekme uz tā reakciju ir izmantotā motora tips. Parastie motori ir AC asinhronie motori, DC motori un servo motori.
AC asinhronie motori tika plaši izmantoti agrīnajos elektriskajos vārstos, pateicoties to vienkāršajai struktūrai un zemajām ražošanas izmaksām. Tomēr tas cieš no ievērojamas sākuma kavēšanās, galvenokārt tāpēc, ka tā ir atkarīga no slīdēšanas. Kad pienāk vadības signāls, rotoram jāpaļaujas uz slīdēšanu, lai pakāpeniski izveidotu magnētisko lauku un sasniegtu stabilu ātrumu. Viss sākuma process ir samērā maigs, un tam trūkst precīzas pozīcijas kontroles, kas var viegli izraisīt "lēnu sākumu" vai "pārsniegt". Tas var viegli pagarināt reakcijas ciklu un samazināt kontroles precizitāti darba apstākļos, kuriem nepieciešama ātra atvēršana un aizvēršana vai bieža pielāgošana.
DC motoriem ir ātrākas sākuma iespējas, to ātrumam ir lineāra saistība ar spriegumu, un teorētiski viņi reaģē ātrāk. Tomēr tradicionālajiem matētajiem līdzstrāvas motoriem ir problēmas ar komutatora un suku nodilumu, un reakcijas ātrums samazināsies pēc ilgtermiņa lietošanas. Lai arī bezrūpīgs līdzstrāvas motors (BLDC) uzlabo šo problēmu, tas piedziņas ķēdē uzliek augstākas prasības un tas ir jāaprīko ar precīzu zāles sensoru vai aizmugurējo elektromotīvo spēka algoritmu. Pretējā gadījumā atgriezeniskās saites kontroles kavēšanās kavēs tās ātrās sākuma priekšrocības.
Servo motors šobrīd ir viens no risinājumiem ar labāko reakcijas ātrumu. Tas baro rotējošās vārpstas pozīciju, ātrumu un pat paātrinājumu reālā laikā caur slēgta cikla atgriezeniskās saites sistēmu (piemēram, kodētāju vai izšķirtspēju). Kontrolieris nepārtraukti saņem atgriezeniskās saites signālus katru milisekundi un salīdzina tos ar mērķa vērtību. Kad ir atklāta novirze (tas ir, faktiskā rotācija nav sinhronizēta ar mērķi), tā nekavējoties pielāgo spriegumu, strāvu, frekvenci un pat magnētiskā lauka virzienu, lai labotu darbību. Šī nepārtrauktā korekcijas spēja ievērojami uzlabo reakcijas ātrumu. Tajā pašā laikā servo motora rotors parasti ir izgatavots no viegliem materiāliem, kas ievērojami samazina inerces momentu. Jo mazāks inerces moments, jo mazāka inerces pretestība, kas motoram jāpārvar, kad tas sāk paātrināties. Palēnājoties vai apstājoties, mazākas inerces dēļ rotors pārāk ilgi turpinās pagriezties "inerces astes" dēļ, lai tas varētu ātrāk apstāties.
Elektriskā vārsta darbība nav tikai "strāvas padeve", bet gan ir atkarīga no visas vadības sistēmas kolekcijas, sprieduma, apstrādes un ārējo mainīgo izvades pilnīgas informācijas ķēdes. Ja kādā saitē ir kavēšanās, vārsta faktiskais darbības laiks var atpalikt no laika, kad mainās darba apstākļi, kā rezultātā rodas kontroles lēnums vai pat kļūdu pastiprināšana. Īpaši sistēmās, kurām nepieciešams liels reakcijas ātrums, šī kavēšanās, visticamāk, izraisa šķidruma svārstības, spiediena nestabilitāti vai drošības riskus.
Faktiskā inženierijā vadības signāla apstrādes procesu var aptuveni sadalīt šādos posmos: pirmais ir signāla savākšana uz vietas, piemēram, strāvas sistēmas statusa uzraudzība caur spiediena sensoriem, plūsmas mērītājiem, šķidruma līmeņa mērītājiem utt. Ja analogam ievades modulim ar zemu paraugu ņemšanas ātrumu izmanto šajā procesā, vai pašam sensoram ir zems apstākļi, kas var būt saistīti ar “slugggy reakciju uz izmaiņām”, kas ir saistītas ar darbību, kas ir saistīta ar to, ka tie ir saistīti ar “slugg. notiek izmaiņas.
Tam seko kontroliera (piemēram, PLC vai DCS sistēma) signāla apstrādes posms. Pēc tam, kad kontrolieris saņems sensora datus, tas veiks nosacītu spriedumu, datu filtrēšanu, loģiskas darbības un citu apstrādi, izmantojot programmēšanas loģiku. Ja programmā ir iestatīta secīga procesa kontrole vai ir daudzlīmeņu starpposma sprieduma saites, piemēram, "signālam jābūt stabilam
Turklāt vairāku sistēmu sadarbības vai attālās uzraudzības scenārijos signāliem bieži ir jāiet cauri sakaru stafetei, piemēram, no vietējā kontroliera līdz galvenajai stacijai plc caur autobusu (piemēram, Modbus, Profibus, Can), un pēc tam galvenā stacija analīzē un nosūta to pie izpilddirektora. Ja komunikācijas protokola joslas platums ir ierobežots vai datu aptaujas cikls ir pārāk garš, tas var arī izraisīt instrukciju “rindā un gaidītu”, vēl vairāk pagarinot reakcijas ķēdi. Piemēram, dažu sistēmu noklusējuma datu vākšanas atsvaidzināšanas cikls ir 500 ms. Ja tiek pievienots tīkla kavēšanās un vadības apstrādes laiks, visas komandas izpildes kavēšanās var sasniegt vairāk nekā 1 sekundi, kas ir acīmredzami nepieņemama procesa kontrolē, kurai nepieciešama milisekundes līmeņa reakcija.
Vidēja slodzes un spiediena stāvoklis ietekmē darbības pretestību
Elektriskā vārsta reakcijas ātrums ir atkarīgs ne tikai no iekšējās struktūras, bet arī tieši ietekmē sistēmas darbības apstākļi - tas ir, slodzes apstākļi. Tā sauktā slodze elektriskā vārsta vadības sistēmā galvenokārt tiek atspoguļota statiskā spiedienā, dinamiskā spiediena starpībā, viskozā pretestībā un trieciena slodzē, ko rada barotne. Šie mehāniskie faktori ievērojami ietekmēs izpildmehānisma izturību pret darbību, kā rezultātā ilgstošs reakcijas laiks.
Augsta spiediena vai lielas spiediena starpības vidē vārsta kodolam ir jāpārvar milzīgais reversais spēks, ko šķidrums rada atvēršanas un aizvēršanas procesā. Īpaši slēgšanas fāzes laikā vārsta serdes kustības virziens ir pretējs barotnes plūsmas virzienam, kas veidos spēcīgu reversu vilci. Šajā laikā izpildmehānismam ir jāizvada lielāks griezes moments, lai saspiestu vārsta sēdekli un sasniegtu pilnīgu blīvēšanu. Ja pievada izvēles griezes moments nav pietiekams, reakcijas laiks kļūs ilgāks. Gluži pretēji, sākuma procesa laikā, ja vārsts ir pakļauts negatīvam spiedienam pa straumi vai viņam ir jāizlauž ar augstu statiskā spiediena stāvokli, sākums tiks aizkavēts lielas sākuma pretestības dēļ.
Turklāt barotnes fizikālās īpašības ir arī viens no atslēgas slodzes parametriem. Augstas temperatūras šķidrums izraisīs vārsta korpusa paplašināšanos, palielinot berzi starp vārsta serdi un blīvējuma virsmu, kā rezultātā rodas lēnas mehāniskās kustības; Kaut arī tādi augstas viskozitātes barotnes kā jēlnafta, sīrups vai dubļi veidos noturības pretestību vārsta dobumā, kavējot vārsta serdes kustību, un būs atlikušā saķere pat pēc pilnīgas atvēršanas vai pilnībā aizvēršanas, ietekmējot nākamā cikla sākuma stāvokli.
Vēl viens faktors, kas bieži tiek ignorēts, ir ūdens āmura un dinamiskās trieciena slodzes ietekme. Kad elektriskais vārsts atveras un aizveras ar lielu ātrumu zem spiediena, ja barotnei ir liela inerce un ātra plūsmas ātrums (piemēram, tvaika cauruļvads vai tālsatiksmes augstspiediena ūdens caurule), momentānās plūsmas izmaiņas izraisīs spēcīgu ūdens āmura triecienu. Tas var izraisīt ne tikai vārsta vietējo daļu vibrāciju vai deformāciju, bet arī piespiest sistēmas dizaineru palielināt darbības buferzonu vai ieviest vadības loģikā "aizkavētu slēgšanas" norādījumu, lai nomāktu ietekmi. Lai arī šis mākslīgās kavēšanās mehānisms aizsargā aprīkojumu, tas arī objektīvi pagarina katras vārsta darbības reakcijas ciklu.
