[发明专利]一种进气自动调节辅助定位装置及方法

说明书

本发明提出了一种进气自动调节辅助定位装置及方法，该装置通过智能微处理器的参数自整定过程，整定行程时间与用户输入的标准阀门时间做比较，另外建立行程时间与装置口处的进气量数学模型，明确进气量所需大小。由智能微处理器发出控制信号，步进电机模块接收对应信号，带动该装置运动，从而实现与定位算法相匹配。通过自动调节装置开度可以将定位控制算法达到最优控制，克服了以往采用手动控制带来的不准确性问题。另外，通过与定位算法匹配们可以提高控制过程的快速性，避免阀杆过冲带来的回调问题和阀杆速度过快带来的震荡问题。

技术领域

本发明涉及一种智能自动化仪表，特别是涉及一种进气自动调节辅助定位装置及方法。

背景技术

阀门定位器是气动调节阀的控制核心，主要用于改善气动调节阀的特性，增加气动调节阀控制的灵活性，以及提高气动调节阀控制的速度和精度，对气动调节阀和整个控制系统起着决定性的作用。气动调节阀的动静态特性不仅受行程类型、阀缸大小、调节阀安装角度、填料质量等静态参数影响，而且受到工作负荷、气源压力、环境温度等动态参数的影响。从而导致控制精度受到很大影响，同时还可能引起超调和震荡现象的产生。所以在如何开发配套装置并自动控制进气量使得定位器的通用性好，精度高就变得额外重要。

目前，在空压机与智能阀门定位器的气管线路上控制进气量的装置有节流阀。但是节流阀流量稳定性较差，只能用于负载变化不大或对速度控制精度要求不高的系统中，也无法形成自动控制。此外，国外的定位算法配套装置上仅有手动控制进气量大小的装置，但是效果不好，需要经验调试。正因如此，国内更应加大力度自主开发自动控制进气量装置，快速占据全球市场份额，不再让国外市场长期占领阀门定位器领域的主导地位。

发明内容

本发明针对空压机与压电阀进气口之间对进气量控制精度不足以及没有与定位算法相配合的问题，提供了一种进气自动调节辅助定位装置及方法。

一种进气自动调节辅助定位方法，具体包括如下步骤：

步骤A1：将进气自动调节辅助定位装置与调节阀装有智能阀门定位器的压电阀的进气端口进行连接，并将开度设置为45％-50％；用户输入标准阀门行程时间t_standard，同时智能微处理器控制进入参数自整定阶段，整定出阀门实际行程时间t_init；如果t_init＞t_standard，则该调节阀相对于标准阀为大阀；t_init＜t_standard，则该调节阀相对于标准阀为小阀；

步骤A2：建立行程时间与进气嘴进气量的数学模型，并计算调节阀所需调节的进气量大小；具体包括如下步骤：

步骤C1：将管线与进气嘴所组成的系统等效为一个收缩喷嘴，把气动流过进气嘴的过程看成是一种理想气体通过收缩喷管的一维等熵流动，并建立能量方程：dh+vdv＝0；其中，dh为入口处高度的微分；v为入口流速，单位是mm/s；dv为入口流速的微分；

步骤C2：对步骤C1建立的能量方程进行积分后，得：其中，h为入口处高度，单位是mm；h_a＝kRT_a/(k-1)，h_a为容器内高度，单位是mm；T_a为容器内温度,单位是℃；R为气体常量，单位是J/(kg*K)；k为比例系数；

步骤C3：将h_a代入中，得：其中，T_c为入口处温度,单位是℃；

步骤C4：由气体状态方程P＝ρRT，代入式中，得：其中，入口处压力为P_c，单位是Pa；入口处密度为ρ_c，单位是g/cm³；气源压力为P_a，单位是Pa；气源密度为ρ_a，单位是g/cm³；

步骤C5：对于等熵流动代入中，得：