CN116085521A - 一种阀门开度的控制方法及阀门开度可控的气动回路装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气动控制技术领域，更具体地，涉及一种阀门开度的控制方法及阀门开度可控的气动回路装置，当需要将阀门打开时，打开三通电磁阀，且处于常开状态，然后按照预先设定好的阀门开度折线重复二通电磁阀的开、关动作，使得仪表空气间隙性的进入阀门执行机构，使得阀门缓慢逐渐的打开；当需要将阀门关闭时，先关闭二通电磁阀和三通电磁阀，阀门执行机构内的空气从三通电磁阀排出，关闭阀门。本发明通过间隙性的控制二通电磁阀的开关动作使得阀门缓慢的逐渐打开，并通过三通电磁阀的设置可将阀门及时关闭，整体气路通过二通电磁阀、三通电磁阀及阀门执行机构的相互配合即可简单方便的对阀门的开闭及开度进行有效控制。

Description

一种阀门开度的控制方法及阀门开度可控的气动回路装置

技术领域

本发明涉及气动控制技术领域，更具体地，涉及一种阀门开度的控制方法及阀门开度可控的气动回路装置。

背景技术

在小型制氮装置中，空气净化系统分子筛吸附罐的压力平衡通常是由控制系统控制的开关阀加手动阀或限流孔板实现。在压力平衡过程中，由于开关阀不能调节因而造成初始阶段升压过快，结束阶段升压过慢，初始阶段升压太快的升压时间会增加分子筛吸附器机械磨损，影响分子筛吸附器的正常使用寿命，结束阶段升压过慢的升压时间影响运行周期。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的开关阀开度不能调节，阀门打开过快的技术问题，提供一种结构设置简单，能够有效控制阀门开度，使阀门能够缓慢的逐渐打开的阀门开度的控制方法及阀门开度可控的气动回路装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种阀门开度的控制方法，包括阀门由关闭到全开过程的控制方法和阀门由全开到关闭过程的控制方法，具体如下：

阀门由关闭状态调节至全开状态的控制方法为：首先打开三通电磁阀，且处于常开状态，然后打开二通电磁阀，仪表空气进入至阀门执行机构，使得阀门打开至一定开度，随后关闭二通电磁阀，仪表空气不进入至阀门执行机构，阀门保持在当前开度，按照预先设定好的阀门开度折线重复二通电磁阀的开、关动作，直到阀门完全打开；

当阀门处于全开状态时，二通电磁阀处于常开状态；

阀门由全开状态调节至关闭状态的控制方法为：关闭二通电磁阀和三通电磁阀，阀门执行机构内的空气从三通电磁阀排出，依靠阀门执行机构，关闭阀门。

本发明将阀门由关闭状态调节至全开状态时，需首先将三通电磁阀打开，当二通电磁阀打开时，仪表空气能够顺利二通电磁阀和三通电磁阀进入至阀门执行机构，使得阀门打开，而当关闭二通电磁阀时，仪表空气无法通过二通电磁阀进入至阀门执行机构，此时阀门保持在当前开度不变，按照预先设定好的阀门开度折线重复二通电磁阀的开、关动作即可使阀门缓慢的逐渐打开。三通电磁阀的设置主要是为了关阀，当需要关闭阀门时，关闭二通电磁阀和三通电磁阀，使得仪表空气无法进入至阀门执行机构内，将阀门执行机构内的空气通过三通电磁阀排出，以将阀门及时关闭。

本发明通过间隙性的控制二通电磁阀的开关动作使得阀门缓慢的逐渐打开，并通过三通电磁阀的设置将阀门及时关闭，整体气路通过二通电磁阀和三通电磁阀的相互配合即可简单方便的对阀门的开闭及开度进行有效控制，若将其应用至空气净化分子筛吸附器中，可在压力平衡过程中，通过调节阀门的开度使得阀门缓慢的逐渐打开，进而可使得初始阶段升压不会太快，可有效减小对分子筛吸附器的磨损，提高分子筛吸附器的正常使用寿命。

优选的，所述阀门开度折线依据预定阀门开度得到，在整个下游升压过程中计算出若干个时间点的预定阀门开度，并通过现场调试得到阀门达到预定阀门开度的时间，得到阀门开度折线。

优选的，所述预定阀门开度的具体计算公式如下：

依据理想气体的质量模型公式计算下游设备升压完成后的空气质量M：

M＝PVμ/RT＝3.485PV/T，

其中，P为气体压强(Pa)N/m²，V为单个下游设备及管道的体积(m3)，T为上游气体温度(K)，R为摩尔气体常数，具体为8.31J/(mol·K)，μ为理想气体的摩尔质量，空气的摩尔28.96g/mol；

计算下游设备升压时的质量流量W：

W＝M/t＝3.485PV/(T×t)

其中，M为下游设备升压完成后的空气质量，t为下游设备的升压时间；

当差压△P≥P₁/2时，C_V＝0.003155×W×T^1/2/P₁公式a

当差压△P＜P₁/2时，C_V＝0.001958×W×(T/(P₁ ²-P₁P₂))^1/2公式b

其中，△P＝P₁-P₂，P₁为上游气体压力，P₂为下游设备压力，C_V为阀门的额定C_V值，T为上游气体温度(K)；

在前t/2升压阶段内，△P≥P₁/2，按公式a计算，由于质量流量W、上游气体温度T、上游气体压力P₁不变，那么阀门的额定C_V值不变，阀门开度是个定值，此时阀门的开度可以依据阀门的流量特性和额定C_V值确定；

在后t/2升压阶段内，△P＜P₁/2，按公式b计算，此阶段质量流量W、上游气体温度T、上游气体压力P₁均不变，但是下游压力P₂是变化的，P₂的上升导致C_V值增大，阀门的开度呈变大的趋势，按每分钟选定几个时间点，阀门的开度可以依据阀门的流量特性和额定C_V值确定。

优选的，阀门的开度依据阀门的流量特性和额定C_V值确定的具体方法为：

若阀门的流量特性为线性，K＝C_V/C_V’*100％，其中，K为阀门的开度，C_V为公式a计算得到的额定C_V值，C_V’为阀门本身的额定流量系数，为固定值；

若阀门的流量特性为非线性，阀门的开度K无法通过公式计算，可通过查表或厂家提供。

在整个下游升压过程中计算出若干个时间点的预定阀门开度后，通过现场调试得到阀门达到预定阀门开度的时间，得到阀门开度折线，根据阀门开度折线得到与阀门开度折线相对应的二通电磁阀开/关曲线。

优选的，所述三通电磁阀为二位三通电磁阀，包括与气源相连通的进气孔、与阀门执行机构相接通的出气孔及用于排气的排气孔；当三通电磁阀打开时，进气孔和出气孔所在的通路相连通，排气孔关闭，此时仪表空气可通过进气孔进入，并通过出气孔进入至阀门执行机构；当三通电磁阀关闭时，进气孔关闭，出气孔和排气孔所在的通路相连通，阀门执行机构可通过出气孔进入至三通电磁阀，并经排气孔排出。

优选的，所述阀门执行机构为直行程气动执行机构，包括弹簧和推杆，所述推杆与所述弹簧相连接；所述推杆与阀门的阀杆相连接，当向阀门执行机构充气时，仪表空气推动推杆带动阀门的阀杆动作，进而将阀门处于打开，同时推杆移动的过程中带动弹簧发生形变；当阀门执行机构放气后，依靠弹簧的复位作用，使得推杆带动阀门的阀杆移动，将阀门关闭。

一种阀门开度可控的气动回路装置，采用上述的阀门开度的控制方法，包括阀门和用于控制所述阀门开度的气动回路组件，所述气动回路组件与所述阀门相连接；所述气动回路组件包括顺序依次相连接的气源、二通电磁阀、三通电磁阀及阀门执行机构；所述阀门执行机构与所述阀门相连接。

本发明通过气动回路组件控制阀门的开度，使得阀门能够缓慢逐渐的打开，具体的，阀门执行机构用于改变阀门的开闭，当向阀门执行机构充气时，阀门打开，当阀门执行机构放气后，阀门关闭，其中气源用于为阀门执行机构提供仪表空气，通过间隙性的控制二通电磁阀的开关动作使得阀门缓慢的逐渐打开，并通过三通电磁阀的设置可将阀门及时关闭，整体气路通过二通电磁阀、三通电磁阀、阀门执行机构的相互配合即可简单方便的对阀门的开闭及开度进行有效控制。

优选的，所述气动回路组件还包括流量限制器和用于控制所述二通电磁阀开、闭操作和所述三通电磁阀开、闭操作的控制系统，所述控制系统与所述二通电磁阀和所述三通电磁阀均为通信连接；所述流量限制器设于所述二通电磁阀和所述三通电磁阀之间。

优选的，所述气动回路组件还包括隔离阀和自力式减压阀；所述隔离阀和自力式减压阀依次设于所述气源和所述二通电磁阀之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过间隙性的控制二通电磁阀的开关动作使得阀门缓慢的逐渐打开，并通过三通电磁阀的设置可将阀门及时关闭，整体气路通过二通电磁阀、三通电磁阀及阀门执行机构的相互配合即可简单方便的对阀门的开闭及开度进行有效控制；

2)本发明能够很好的适用于空气净化系统分子筛吸附器平衡压力的控制阀，在压力平衡过程中，通过按照预先设定的阀门开度折线重复二通电磁阀的开、关动作，达到调节阀门的开度的目的，使得阀门缓慢的逐渐打开，能够有效避免初始阶段升压太快，而使得分子筛吸附器压力能够均匀上升，可有效减小对分子筛吸附器的磨损，提高分子筛吸附器的正常使用寿命。

附图说明

图1是本发明阀门开度可控的气动回路装置实施例1的结构示意图；

图2是本发明的二通电磁阀开/关图；

图3是本发明的阀门开度折线图；

图4是本发明给出的具体二通电磁阀开/关图；

图5是本发明给出的具体阀门开度折线图；

图6是本发明Valtek弹簧气缸直行程执行机构的结构示意图；

图7是本发明阀门开度可控的气动回路装置实施例2的结构示意图。

附图中：1-阀门；2-二通电磁阀；3-三通电磁阀；4-阀门执行机构；41-弹簧；42-推杆；5-隔离阀；6-自力式减压阀；7-流量限制器；8-控制系统。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1-图6所示为一种阀门开度可控的气动回路装置的实施例1，包括阀门1和气动回路组件，本实施例中阀门1安装在工作管路上，本实施例中阀门1为开度不可调节的阀门，如开关阀，如图1所示，来自上游工艺的工质通过阀门1后去到下游工艺，其中气动回路组件与阀门1相连接，用于控制阀门1的开闭和控制阀门1的开度。

本实施例中阀门1和气动回路组件应用于空气净化分子筛吸附器平衡压力的控制阀，即本实施例中的下游设备为吸附罐，在压力平衡过程中，本发明可有效避免初始阶段升压过快，结束阶段升压过慢的情况。

具体的，气动回路组件包括气源、二通电磁阀2、三通电磁阀3及阀门执行机构4，其中阀门执行机构4与阀门1相连接，阀门执行机构4用于改变阀门1的开度。

当向阀门执行机构4充气时，阀门1打开，当阀门执行机构4放气后，阀门1关闭。具体的，阀门执行机构4为直行程气动执行机构，如图6所示，本实施例中阀门执行机构4为通用式的Valtek弹簧气缸直行程执行机构，其结构设置和工作原理均为现有技术，在此仅进行简单说明，阀门执行机构4包括弹簧41和推杆42，推杆42与弹簧41相连接；推杆42与阀门1的阀杆相连接。

阀门执行机构4的工作原理为：当向阀门执行机构4充气时，仪表空气推动推杆42带动阀门1的阀杆动作，进而将阀门1处于打开，同时推杆42移动的过程中带动弹簧41发生形变；当阀门执行机构4放气后，依靠弹簧41的复位作用，使得推杆42带动阀门1的阀杆移动，将阀门1关闭。

除此之外，阀门执行机构4也可采用目前通用式的薄膜式直行程执行机构，同样也可达到控制阀门1打开和关闭的作用。

其中，气源即仪表空气，用于为阀门执行机构4提供驱动气源，其中，二通电磁阀2和三通电磁阀3沿气源向阀门执行机构4的方向依次连接在气源和阀门执行机构4之间，其中，二通电磁阀2的设置主要用于控制开阀及控制阀门1的开度，通过间隙性控制二通电磁阀2的开关动作，使得仪表空气间隙性的进入阀门执行机构4内，进而使得阀门1缓慢的逐渐打开。

其中，三通电磁阀3的设置主要用于阀门1的关阀操作，具体的，三通电磁阀3为二位三通电磁阀，包括与气源相连通的进气孔、与阀门执行机构4相接通的出气孔及用于排气的排气孔；当三通电磁阀3打开时，进气孔和出气孔所在的通路相连通，排气孔关闭，此时仪表空气可通过进气孔进入，并通过出气孔进入至阀门执行机构4；当三通电磁阀3关闭时，进气孔关闭，出气孔和排气孔所在的通路相连通，阀门执行机构4可通过出气孔进入至三通电磁阀3，并经排气孔排出。

作为优选的技术方案，本实施例还包括控制系统8，控制系统8与二通电磁阀2和三通电磁阀3通信连接，控制系统8用于控制二通电磁阀2的开关动作和三通电磁阀3的开关动作，本实施例中控制系统8选用DCS控制系统，具体的，本实施例中控制系统8内预先设定有阀门开度折线，控制系统8根据预先设定好的阀门开度折线控制二通电磁阀2的开闭，进而使得吸附罐压力均匀上升。

其中，阀门开度折线依据预定阀门开度得到，在整个下游升压过程中计算出若干个时间点的预定阀门开度，并通过现场调试得到阀门由全关到预定阀门开度的时间，得到阀门开度折线。

具体的，预定阀门开度的具体计算公式如下：

依据理想气体的质量模型公式计算下游设备升压完成后的空气质量M：

M＝PVμ/RT＝3.485PV/T，

其中，P为气体压强(Pa)N/m²，V为单个吸附罐及管道的体积(m3)，T为上游气体温度(K)，R为摩尔气体常数，具体为8.31J/(mol·K)，μ为理想气体的摩尔质量，空气的摩尔28.96g/mol；

计算吸附罐升压时的质量流量W：

W＝M/t＝3.485PV/(T×t)

其中，M为吸附罐升压完成后的空气质量，t为吸附罐的升压时间，吸附罐的升压时间根据吸附罐自身的特性提前确定好；

当差压△P≥P₁/2时，C_V＝0.003155×W×T^1/2/P₁公式a

当差压△P＜P₁/2时，C_V＝0.001958×W×(T/(P₁ ²-P₁P₂))^1/2公式b

其中，△P＝P₁-P₂，P₁为上游气体压力，P₂为吸附罐压力，C_V为阀门的额定C_V值，T为上游气体温度(K)；

在前t/2升压阶段内，△P≥P₁/2，按公式a计算，由于质量流量W、上游气体温度T、上游气体压力P₁不变，那么阀门的额定C_V值不变，阀门开度是个定值，此时阀门的开度可以依据阀门的流量特性和额定C_V值确定；

在后t/2升压阶段内，△P＜P₁/2，按公式b计算，此阶段质量流量W、上游气体温度T、上游气体压力P₁均不变，但是吸附罐P₂是变化的，P₂的上升导致C_V值增大，阀门的开度呈变大的趋势，按每分钟选定几个时间点，阀门的开度可以依据阀门的流量特性和额定C_V值确定。

阀门的开度依据阀门的流量特性和额定C_V值确定的具体方法为：

若阀门的流量特性为线性，K＝C_V/C_V’*100％，其中，K为阀门的开度，C_V为公式a计算得到的额定C_V值，C_V’为阀门本身的额定流量系数；

若阀门的流量特性为非线性，阀门的开度K无法通过公式计算，可通过查询计算得出的额定C_V值与阀门开度的对应表或由阀门的厂家提供计算得出的额定C_V值对应的阀门开度。

在整个下游升压过程中计算出若干个时间点的预定阀门开度后，绘制如图3所示的阀门开度折线图，并对应得到如图2所示的二通电磁阀开/关曲线图。

具体的，本实施例中分子筛吸附罐的升压时间为t，t值是可以提前获得的确定数值，当升压结束后，阀门的开度达到100％，即t时间点下对应的阀门开度是100％。

根据上述公式a可知，前t/2时间阀门的开度是固定的，首选根据公式a计算出前t/2时间内阀门的额定C_V值，由于阀门的型号不同，阀门的额定C_V值与阀门的开度对应关系即不同，根据厂家提供的特定型号的阀门的额定C_V值与阀门开度的对应表，查出前t/2时间内阀门的额定C_V值对应的阀门开度，即可得到前t/2时间阀门的开度所需达到的具体数值y₁％。

根据上述公式b可知，后t/2时间阀门的开度是呈上升趋势，在后t/2时间段内选取几个时间点，计算相应时间点下对应的阀门的额定C_V值，本实施例中在后t/2时间内每间隔2min或1min或其他时长选取一个时间点，如图3所示的t₂、t₃、t₄、t₅、t₆，每个时间点下对应的P₂值，即吸附罐压力值是确定的，P₂值通过测量或根据常规的P₂值与时间的对应关系曲线即可得到，由于后t/2时间段内质量流量W、上游气体温度T、上游气体压力P₁均不变，在确定P₂值后，根据公式b即可计算得到对应时间点下的额定C_V值，根据厂家提供的特定型号的阀门的额定C_V值与阀门开度的对应表，查出前t/2时间内相应时间点下的阀门的额定C_V值对应的阀门开度，如图3所示，t₂时间点对应的阀门开度为y₂％，t₃时间点对应的阀门开度为y₃％，t₄时间点对应的阀门开度为y₄％，t₅时间点对应的阀门开度为y₅％，t₆时间点对应的阀门开度为y₆％。

而对于在对应的时间点之前何时阀门开度能够达到对应的开度，与选用的阀门型号以及仪表空气的压力相关，即特定型号的阀门由一个开度改变为另一个开度所需的时间与上游仪表空气的压力存在对应关系，实际应用中只需调整、测量仪表空气的压力，根据现场简单的调试即可得到阀门由一个开度改变为另一个开度所需的时间。

通过上述的计算及现场调试可绘制得到如图3所示的阀门开度折线，根据绘制出来的阀门开度折线图可对应绘制出如图2所示的二通电磁阀开/关曲线图，在实际控制过程中，只需控制二通电磁阀按照得到的如图2所示的二通电磁阀开/关曲线图进行开、闭，保证在整个升压过程中阀门的开度能够在相应时间点处达到对应的开度，进而能够使得吸附罐压力均匀上升，避免升压过快，而增加分子筛吸附器机械磨损。

具体的，如图3所示，在0～t/2时间段内，阀门全关状态改变至所需的开度y₁％后，并将该开度保持到t/2时间点处，使得t/2时间点对应的阀门开度为y₁％，对应至如图2所示的二通电磁阀开/关曲线即为在在0～t/2时间段内，二通电磁阀打开一定时间，阀门全关状态改变至所需的开度y₁％后，关闭二通电磁阀使得阀门的开度保持在当前开度。也就是说，根据上游仪表空气的压力确定阀门在0～t/2时间段需要多长能够将阀门全关状态改变至所需的开度y₁％，那么二通电磁阀的打开时间就是多长时间，本实施例中0～t/2时间段，将二通电磁阀打开至t₁时间点，阀门的开度即可达到y₁％，之后关闭二通电磁阀，使得阀门的开度保持在y₁％。

具体的，在上述给出的阀门开度折线图和二通电磁阀开/关曲线图的具体计算及绘制方法的基础上，结合具体的工艺参数计算、绘制得到如图5所示的阀门开度折线和如图4所示的二通电磁阀开/关曲线图。

如图5所示，1080s为分子筛吸附罐的升压时间，在前t/2时间，即540s内，阀门的开度为22％，且在需6s的时间阀门的开度即可达到22％，在后t/2时间内，间隔一定时间取一个时间点，即为660s、780s、800s、960s及1020s，对应得到相应时间点下的阀门开度，分别为24％、28％、37％、60％及88％。

通过如图5所示的阀门开度折线图，可相应得到图4所示的二通电磁阀开/关曲线图，即在整个控制过程中分别在以下时间点6s、540s、660s、780s、800s、960s及1020s将二通电磁阀打开，而二通电磁阀关闭的时间结合实际仪表空气的压力现场调试即可得到。

作为优选的技术方案，本实施例中气动回路组件还包括隔离阀5和自力式减压阀6，其中隔离阀5选用现有通用式的隔离阀，在正常工作的过程中，手动将隔离阀5打开，且使得隔离阀5处于常开状态，当检修阀时，手动将隔离阀5关闭，即手动关断仪表气。

其中自力式减压阀6选用现有的通用式的自力式减压阀，主要是将气源的压力减压并稳定到一个定值，以便于阀门执行机构4能够获得稳定的气源动力用于调节控制。

本发明还提供了一种阀门开度的控制方法，包括阀门1由关闭到全开过程的控制方法和阀门1由全开到关闭过程的控制方法，具体的如下：

阀门1由关闭到全开过程的控制方法为：首先，打开三通电磁阀3，且使三通电磁阀3处于常开状态，然后打开二通电磁阀2，仪表空气向阀门执行机构4充气，阀门1打开至一定开度，随后关闭二通电磁阀2，仪表空气不向阀门执行机构4充气，阀门1保持在当前开度，按照预先设定好的阀门开度折线重复二通电磁阀2的开、关动作，阀门开度折线根据现场调试得到，直到阀门1完全打开。

当阀门1处于全开状态时，二通电磁阀2处于常开状态；

阀门1由全开状态调节至关闭状态的控制方法为：关闭二通电磁阀2和三通电磁阀3，阀门执行机构4内的空气从三通电磁阀3排出，依靠阀门执行机构4内的弹簧的推力，关闭阀门1。

上述二通电磁阀2和三通电磁阀3的开关操作通过控制系统8控制操作。

基于上述阀门开度的控制方法，本发明一种阀门开度可控的气动回路装置的具体工作原理如下：

在正常工作的情况下，手动将减压阀5打开，且使得减压阀5处于常开状态；

当需要将阀门1打开时，通过控制系统8将三通电磁阀3打开，且三通电磁阀3处于常开状态，控制系统8按照预设的阀门开度折线间隙性的控制二通电磁阀2的开关动作，当控制系统8控制二通电磁阀2打开，仪表空气向阀门执行机构4充气，阀门打开至一定的开度，随后控制系统8控制二通电磁阀2关闭，仪表空气无法向阀门执行机构4充气，阀门1无法继续打开，保持在当前开度，按照阀门开度折线重复二通电磁阀2的开、关动作，即可将阀门1缓慢的逐渐打开，当阀门1处于全开状态时，二通电磁阀2处于常开状态。由于本实施例中阀门1应用于空气净化分子筛吸附器平衡压力的控制阀，可在压力平衡过程中，通过调节阀门1的开度使得初始阶段升压不会太快，进而可有效减小对分子筛吸附器的磨损，提高分子筛吸附器的正常使用寿命。

当需要将阀门1关闭时，通过控制系统8将二通电磁阀2和三通电磁阀3关闭，阀门执行机构4内的空气从三通电磁阀3排出，依靠阀门执行机构4内的弹簧的复位作用，关闭阀门1，使得分子筛吸附器的压力平衡结束阶段压力控制迅速，保证设备的运行周期。

相比较现有传统的开关阀的开度无法调节，导致压力平衡过程中升压过快，本发明通过在开关阀的气动回路上安装二通电磁阀和三通电磁阀等，以对开关阀的开度进行调节，使得开关阀能够缓慢的逐渐打开，以减少设备的磨损，提高设备的正常使用寿命。

需要说明的是，本发明应用于空气净化分子筛吸附器平衡压力的控制阀并非为限制性规定，也可适用于其他系统需逐渐全开的阀门，如低温泵的入口阀。

实施例2

如图5所示为一种阀门开度可控的气动回路装置的实施例2，本实施例与实施例1的不同之处在于：如图7所示，本实施例中二通电磁阀2和三通电磁阀3之间设有流量限制器7，流量限制器7为现有通用式的标准件，手动调节气路回路中的流量，流量限制器7的作用用于控制阀门1有合适的开的时间，方便控制系统8进行控制。

实施例3

本实施例为一种阀门开度可控的气动回路装置的实施例3，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中控制系统8采用PLC控制系统。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阀门开度的控制方法，其特征在于：包括阀门(1)由关闭到全开过程的控制方法和阀门(1)由全开到关闭过程的控制方法，具体如下：

阀门(1)由关闭状态调节至全开状态的控制方法为：首先打开三通电磁阀(3)，且处于常开状态，然后打开二通电磁阀(2)，仪表空气进入至阀门执行机构(4)，使得阀门(1)打开至一定开度，随后关闭二通电磁阀(2)，仪表空气不进入至阀门执行机构(4)，阀门(1)保持在当前开度，按照预先设定好的阀门开度折线重复二通电磁阀(2)的开、关动作，直到阀门(1)完全打开；

当阀门(1)处于全开状态时，二通电磁阀(2)处于常开状态；

阀门(1)由全开状态调节至关闭状态的控制方法为：关闭二通电磁阀(2)和三通电磁阀(3)，阀门执行机构(4)内的空气从三通电磁阀(3)排出，依靠阀门执行机构(4)，关闭阀门(1)。

2.根据权利要求1所述的一种阀门开度的控制方法，其特征在于：所述阀门开度折线依据预定阀门开度得到，在整个下游升压过程中计算出若干个时间点的预定阀门开度，并通过现场调试得到阀门达到预定阀门开度的时间，得到阀门开度折线。

3.根据权利要求2所述的一种阀门开度的控制方法，其特征在于：所述预定阀门开度的具体计算公式如下：

依据理想气体的质量模型公式计算下游设备升压完成后的空气质量M：

M＝PVμ/RT＝3.485PV/T，

其中，P为气体压强(Pa)N/m²，V为单个下游设备及管道的体积(m3)，

T为上游气体温度(K)，R为摩尔气体常数，具体为8.31J/(mol·K)，μ为理想气体的摩尔质量，空气的摩尔28.96g/mol；

计算下游设备升压时的质量流量W：

W＝M/t＝3.485PV/(T×t)

其中，M为下游设备升压完成后的空气质量，t为下游设备的升压时间；

当差压△P≥P₁/2时，C_V＝0.003155×W×T^1/2/P₁公式a

当差压△P＜P₁/2时，C_V＝0.001958×W×(T/(P₁ ²-P₁P₂))^1/2公式b

其中，△P＝P₁-P₂，P₁为上游气体压力，P₂为下游设备压力，C_V为阀门的额定C_V值，T为上游气体温度(K)；

在前t/2升压阶段内，△P≥P₁/2，按公式a计算，由于质量流量W、上游气体温度T、上游气体压力P₁不变，那么阀门的额定C_V值不变，阀门开度是个定值，此时阀门的开度可以依据阀门的流量特性和额定C_V值确定；

在后t/2升压阶段内，△P＜P₁/2，按公式b计算，此阶段质量流量W、上游气体温度T、上游气体压力P₁均不变，但是下游压力P₂是变化的，P₂的上升导致C_V值增大，阀门的开度呈变大的趋势，按每分钟选定几个时间点，阀门的开度可以依据阀门的流量特性和额定C_V值确定。

4.根据权利要求3所述的一种阀门开度的控制方法，其特征在于：

阀门的开度依据阀门的流量特性和额定C_V值确定的具体方法为：

若阀门的流量特性为线性，K＝C_V/C_V’*100％，其中，K为阀门的开度，C_V为公式a计算得到的额定C_V值，C_V’为阀门本身的额定流量系数；

若阀门的流量特性为非线性，阀门的开度K无法通过公式计算，可通过查表或厂家提供。

5.根据权利要求2所述的一种阀门开度的控制方法，其特征在于：在整个下游升压过程中计算出若干个时间点的预定阀门开度后，通过现场调试得到阀门达到预定阀门开度的时间，得到阀门开度折线，根据阀门开度折线图得到与阀门开度折线相对应的二通电磁阀开/关曲线。

6.根据权利要求1所述的一种阀门开度的控制方法，其特征在于：所述三通电磁阀(3)为二位三通电磁阀，包括与气源相连通的进气孔、与阀门执行机构(4)相接通的出气孔及用于排气的排气孔；当三通电磁阀(3)打开时，进气孔和出气孔所在的通路相连通，排气孔关闭，此时仪表空气可通过进气孔进入，并通过出气孔进入至阀门执行机构(4)；当三通电磁阀(3)关闭时，进气孔关闭，出气孔和排气孔所在的通路相连通，阀门执行机构(4)可通过出气孔进入至三通电磁阀(3)，并经排气孔排出。

7.根据权利要求1所述的一种阀门开度的控制方法，其特征在于：所述阀门执行机构(4)为直行程气动执行机构，包括弹簧(41)和推杆(42)，所述推杆(42)与所述弹簧(41)相连接；所述推杆(42)与阀门(1)的阀杆相连接，当向阀门执行机构(4)充气时，仪表空气推动推杆(42)带动阀门(1)的阀杆动作，进而将阀门(1)处于打开，同时推杆(42)移动的过程中带动弹簧(41)发生形变；当阀门执行机构(4)放气后，依靠弹簧(41)的复位作用，使得推杆(42)带动阀门(1)的阀杆移动，将阀门(1)关闭。

8.一种阀门开度可控的气动回路装置，采用权利要求1-7任一所述的阀门开度的控制方法，其特征在于：包括阀门(1)和用于控制所述阀门(1)开度的气动回路组件，所述气动回路组件与所述阀门(1)相连接；所述气动回路组件包括顺序依次相连接的气源、二通电磁阀(2)、三通电磁阀(3)及阀门执行机构(4)；所述阀门执行机构(4)与所述阀门(1)相连接。

9.根据权利要求8所述的一种阀门开度可控的气动回路装置，其特征在于：所述气动回路组件还包括流量限制器(7)和用于控制所述二通电磁阀(2)开、闭操作和所述三通电磁阀(3)开、闭操作的控制系统(8)，所述控制系统(8)与所述二通电磁阀(2)和所述三通电磁阀(3)均为通信连接；所述流量限制器(7)设于所述二通电磁阀(2)和所述三通电磁阀(3)之间。

10.根据权利要求9所述的一种阀门开度可控的气动回路装置，其特征在于：所述气动回路组件还包括隔离阀(5)和自力式减压阀(6)；所述隔离阀(5)和自力式减压阀(6)依次设于所述气源和所述二通电磁阀(2)之间。

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