壓力控製器有(yǒu)多種形式。所達到的調節壓力的精度和穩定性會因每種類型和設計的不同而有很大差異。在為特定應用尋找合適的控製器時,應了解對形式、精度和穩(wěn)定性的考(kǎo)慮。以下是對什麽是壓力控製器以及它(tā)們(men)在複雜(zá)性上有何不同的簡短說(shuō)明。
壓力控製器是 機械閥,它使(shǐ)用(yòng)反饋來控製氣動和液壓係統中的壓力。基本上有兩種(zhǒng)類型的控製器:一種調節上遊壓力(lì)(背壓控製器),另一種調節下遊(yóu)壓力(減壓控製器)。壓力通(tōng)常包含在一個係統中,在該係(xì)統中,流(liú)體通過管道從(cóng)一個地方流到另一個地方,進入儲罐(guàn)或壓力容器。控製器用於從控製器插入係統的位置調(diào)節上遊或下(xià)遊壓力。
它們可以像手動控製的(de)閥門一樣簡單,也可以是在反饋回路中帶有壓力傳(chuán)感元件的複雜自動化精密係統。反(fǎn)饋來自(zì)被調節的壓(yā)力,並且該反饋以機械或電子方式控製控製器輸出。機械反饋是(shì)使用彈簧加載或壓力控製(zhì)的隔膜、波紋管或活(huó)塞來實現(xiàn)的,這些(xiē)隔膜、波紋管或活塞控製一個閥門,該閥門根(gēn)據(jù)被調節的壓(yā)力(lì)來增加或減少通過控製器的流量。這種對流量的機械調節起到控製壓力的作用(yòng)。在電子控製器中,來自壓力變送器的輸入用於調節控製壓力的一個或多(duō)個閥(fá)門。
本文將主要關注減壓控製器。這些控製器將(jiāng)相對較高的輸入壓力降低(dī)到較低的輸出壓力,以(yǐ)保護下(xià)遊的敏(mǐn)感組件,或控製壓力敏感的過程或測量。流體(tǐ)動力學是一門複雜的學科,它告訴我們流經限製的流體會(huì)失去能量;減壓控製器利用這一特性來調(diào)節壓力(lì)。任何係統中(zhōng)的壓力都定義為該封閉係統內每單位麵積的力。壓力受存在的流體量(分子數)、包含它的體積和流體溫度的影響。大多數壓力控製器的作用是控(kòng)製(zhì)允(yǔn)許進入(rù)(或退出)係統的分子數量,從而控製係統壓力。下麵簡要討論的另一(yī)種類型是通(tōng)過增加施加到封閉係統上的力來控製壓力的控製器。
機械“工業控製器”和電子(zǐ)“精密壓力控製器”在控製器類(lèi)型的分類和理解上可(kě)以有所區(qū)別。後者通(tōng)常用於(yú)精密壓(yā)力校準器。在任何一種情況下,都實現了相同的壓力調節目標,區別是 實現的精度和穩定性程度。出於本次討論的目的,我們將區分如下:
工業(yè)壓力調節
工業減壓控製器包含一個由彈簧加載隔膜、波紋管(guǎn)或活(huó)塞控製的閥門。下遊壓力以某種方式(shì)推動隔(gé)膜或活塞(sāi),從而允許或(huò)限製從閥門(mén)上遊到(dào)下遊側通過(guò)閥門的流量。可以調節彈簧張力,使下遊壓力保持預先確定(dìng)的設定壓力。下遊(yóu)壓力的變(biàn)化將(jiāng)自動(dòng)調節閥門以允許或限製流體流量以(yǐ)達到設定值。這些工業壓力控製器有多種配(pèi)置,堅固耐用且可自我調節,無需電源輸(shū)入或外(wài)部(bù)傳感(gǎn)元件即可使用係統壓力。它(tā)們可以單獨設置(zhì),壓力控製的精度足以滿足大多數應用的需求。這種設計的變化可以利用(yòng)兩(liǎng)個閥門來幫助確保在(zài)所有條件(jiàn)下進行適當的調(diào)節。
精密壓力調節
另一種壓力調節方法,常用於精密壓力控製器在校準實驗室中,使用入口電磁閥(機(jī)電)閥,允許源壓力進入係統,出口(kǒu)電磁閥排放至大氣壓力或真(zhēn)空。係統的下遊部分通(tōng)過增加或減少氣體分子來控製。來自下遊壓力傳感器的反饋使用控製算法進行測量和處理,該(gāi)算法打開和關閉電磁閥以在閥門下遊產生所需的壓力設定點。為了實(shí)現(xiàn)精(jīng) 確的壓力控製(zhì),可以串聯使用多個入口/出口閥,這些閥具有細到粗的孔口,這些孔口可以根據設定點(diǎn)和下遊壓力之間的(de)差異和/或壓力的速率打開或關閉正在接近設定點。這(zhè)些電磁閥的使用壽命受(shòu)施加在閥門上的壓差(chà)的影響。正(zhèng)是出於這個原因,Mensor 使用專有係統來保持這些閥門之間的標稱差異,以延長(zhǎng)其使用(yòng)壽(shòu)命。兩個 Mensor壓力控製器CPC4000和CPC6050結合了這項技術,以(yǐ)便以減少的電磁閥故障。電磁閥(fá)用(yòng)於各種應用(yòng),在 精密控製 係統(tǒng)中很(hěn)常見 。它們(men)也 比針閥相對 便宜。
針閥控製器(qì)
另一種調節方法使用兩個精密加工的針閥,由耐用的陶瓷材料製成,使用一個小端口和一個螺紋針柱塞。一個閥門提供壓力,另一個閥門從受(shòu)控下遊(yóu)係統排出壓力。這(zhè)些閥(fá)門旨在實現快速控製和準確(què)控製(zhì)。閥(fá)門調製使(shǐ)用一種算法進(jìn)行控製,該算法不斷監測下遊(yóu)壓力、設定點和(hé)壓力接近設定點的速率之間的差異。該算法控製針閥以達(dá)到設(shè)定值的精 確斜率和恒定穩定性。這種類型的控製(zhì)器實現了(le)壓力輸出的高度(dù)穩定性,壓力輸出可能會受到係統溫度變化或下遊任何波(bō)動的影響。MensorCPC8000 使用這種方法使產品能夠在高達 6000 psi 的壓(yā)力下提供準確、穩定的控製。
活塞式控製器
通常用於液(yè)壓係統,活塞驅動控製器的工(gōng)作方式(shì)與自重測(cè)試儀類似(sì),通過在(zài)氣缸內活塞的橫截麵上施加力(lì)。 壓力等於力除以活塞的麵積,即壓力的定義,P=F/A。施(shī)加的力越大,壓力就越大。Mensor CPC8000-H使用這種方法(fǎ)準確控製高達 23,000 psi 的(de)壓(yā)力。這種類型的控(kòng)製(zhì)器的好處是它能夠達到非常高的壓力(lì),這是通過減少活塞的橫截麵積來實現的。
控製器有很多種。術語控製器用於從粗到細的壓(yā)力控製範圍。在(zài)校準實驗室中,實現準確壓力調(diào)節的組件有時稱為壓力(lì)控製器或校準器。這些精密壓力控製器依靠高(gāo)精度壓力傳感器和控製(zhì)算法將壓力調整到所需的(de)設定點(diǎn),並保持對其他壓力傳感組件校準的穩定控製
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