基于阀芯位移软测量的数字阀智能驱动方法研究

作     者：姚静 杨帅 殷航 王运昌 王文静 丘铭军 YAO Jing;YANG Shuai;YIN Hang;WANG Yunchang;WANG Wenjing;QIU Mingjun

作者机构：燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 中国重型机械研究院股份公司金属成形技术与重型装备全国重点实验室西安710032 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第4期

页      面：155-166页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFC2805703) 国家自然科学基金面上(51975507) 河北省自然科学基金联合基金(E2021203250)资助项目。 

主　　题：数字阀 位移软测量 动态响应 智能驱动方法 节能 

摘      要：针对数字阀在目前驱动方法控制下存在动态响应慢、静态线性可控区间小、电能损耗较高等问题,提出一种基于阀芯位移软测量的数字阀智能驱动方法。建立数字阀机理模型,分析数字阀动态响应过程,得到驱动电压和阀入口压力是影响数字阀响应速度的关键参数;建立阀芯位移软测量模型,通过有限元仿真和试验修正温度对位移软测量模型的影响,精度达到92.04%;基于关键参数对数字阀动态响应的影响规律,提出一种智能驱动方法,阀芯位移软测量值作为多级工作阶段精准切换的条件,维持阶段驱动信号智能调节以适应压力的变化;搭建数字阀性能测试试验平台,验证智能驱动方法的有效性。结果表明,相较单电压驱动方法,智能驱动方法下阀芯启闭时间最高缩短43.9%,占空比-流量特性曲线线性区间最高提升20%,饱和区间均在10%以内,电能损耗降低66%。该智能驱动方法有效提高了数字阀的动静态特性,降低了线圈电能损耗。