第20卷 第4期 湖 南 城 市 学 院 学 报 (自然科学版) Vol. 20 No.4 2011 年12 月 Journal of Hunan City University (Natural Science ) Dec. 2011 电磁阀设计理论与控制方法研究动态 廖建勇 (湖南城市学院 学报编辑部,湖南 益阳 413000) 摘 要:电磁阀是管道流体输送系统中广泛使用的控制元件.阀门的发展方向主要是扩大产品参数,发 展节能、省力以及自动控制阀门,并通过改进结构、采用新材料和新工艺提高阀门的使用寿命;同时要扩展 专用阀门系列的应用. 关键词:电磁阀;设计理论;水锤控制;电动控制 中图分类号:TH138.52 文献标识码:A 文章编号:1672–7304(2011)04–0073–04 Research Progress of Design Theory of Electromagnectic Valve & Control Means LIAO Jian-yong (Department of Journal Edtion, Hunan City University, Yiyang, Hunan 413000, China) Abstract: The elctromagnetic valve is used widely control element in the pipe fluid transportation. The development direction of this valve is mainly to extend the parameter of this product and saving energy and power. The automatic control valve should be produced more to last its life by means of application of new materials and new technology to last use time. The special valve series should be produced more. Key words: electromagnectic valve; design theory; hydraulic control; electronic control 阀门是管道流体输送系统中应用最广泛最 重要的执行机构和控制元件,主要具有接通或截 断流体通路、调节与节流、防止倒流、调节压力 或释放过剩的压力等 5 大功能 [1] .它可以控制空 气、水、各种腐蚀性化学介质,泥浆、液态金属 和放射性物质等各种类型的流体的流动,在国民 经济各个部门中有着广泛的应用. 1 电磁阀门发展历史 4 000 a 前,尼罗河古埃及人使用明渠木制闸 门;有文字记载的公元前 2 000 a 前,中国人就在 输水管道上使用了竹管和木塞阀,以后又在灌溉 渠道上使用水闸,在冶炼用的风箱上使用板式止 回阀,在井盐开采方面使用竹管和板式止回阀提 取盐水.随着冶炼技术和水力机械的发展,17 世 纪在欧洲出现了铜制和铅制旋塞阀.随着锅炉的 使用,1681 年又出现了杠杆重锤式安全阀.1769 年瓦特蒸汽机出现以前,旋塞阀和止回阀一直是 最主要的阀门.蒸汽机的发明使阀门进入了机械 工业领域.在瓦特的蒸汽机上除了使用旋塞阀、 安全阀和止回阀外,还使用了蝶阀,用以调节流 量.随着蒸汽流量和压力的增大,使用旋塞阀控 制蒸汽机的进汽和排汽已不能满足需要,于是出 现了滑阀. 1840 年前后,相继出现带螺纹阀杆的截止阀 和带梯形螺纹阀杆的楔式闸阀,这是阀门发展中 的一次重大突破.这 2 类阀的出现,不仅满足了 当时各种工业对压力、温度不断提高的要求,而 且初步满足了对流量调节的要求.此后随着电力 工业、石油工业、化学工业和造船工业的发展, 各种高中压阀门得到迅速发展 [2] . 第二次世界大战后,由于聚合材料、润滑材 料、不锈钢和钴基硬质合金的发展,古老的旋塞 阀和蝶阀获得了新的应用;球阀和隔膜阀得到迅 速发展;截止阀、闸阀和其他阀门品种也增加了, 质量也提高了.阀门制造业逐渐成为机械工业的 一个重要部门.阀门按使用功能可分为截断阀、 调节阀、止回阀、分流阀、安全阀和多用阀 6 类. 随着现代核工业、石油化学工业、电子工业 和航天工业的发展,以及流程工艺自动控制和远 距离流体输送的发展,促进了现代低温阀、真空 阀、核工业用阀和各种调节阀的发展.用于远距 收稿日期:2011-11-10 基金项目:湖南省教育厅科研基金资助项目(09A015) 作者简介:廖建勇(1965-),男,湖南安化人,教授,博士,主要从事机械设计理论与技术开发研究
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第20卷 第4期 湖 南 城 市 学 院 学 报 (自然科学版) Vol. 20 No.4 2011年12月 Journal of Hunan City University (Natural Science) Dec. 2011
Research Progress of Design Theory of Electromagnectic Valve & Control Means
LIAO Jian-yong (Department of Journal Edtion, Hunan City University, Yiyang, Hunan 413000, China)
Abstract: The elctromagnetic valve is used widely control element in the pipe fluid transportation. The development direction of this valve is mainly to extend the parameter of this product and saving energy and power. The automatic control valve should be produced more to last its life by means of application of new materials and new technology to last use time. The special valve series should be produced more.
Key words: electromagnectic valve; design theory; hydraulic control; electronic control
阀门是管道流体输送系统中应用 广泛
重要的执行机构和控制元件,主要具有接通或截
断流体通路、调节与节流、防止倒流、调节压力
或释放过剩的压力等 5 大功能[1].它可以控制空
气、水、各种腐蚀性化学介质,泥浆、液态金属
和放射性物质等各种类型的流体的流动,在国民
经济各个部门中有着广泛的应用.
1 电磁阀门发展历史 4 000 a 前,尼罗河古埃及人使用明渠木制闸
门;有文字记载的公元前 2 000 a 前,中国人就在
输水管道上使用了竹管和木塞阀,以后又在灌溉
渠道上使用水闸,在冶炼用的风箱上使用板式止
回阀,在井盐开采方面使用竹管和板式止回阀提
取盐水.随着冶炼技术和水力机械的发展,17 世
纪在欧洲出现了铜制和铅制旋塞阀.随着锅炉的
使用,1681 年又出现了杠杆重锤式安全阀.1769年瓦特蒸汽机出现以前,旋塞阀和止回阀一直是
主要的阀门.蒸汽机的发明使阀门进入了机械
工业领域.在瓦特的蒸汽机上除了使用旋塞阀、
安全阀和止回阀外,还使用了蝶阀,用以调节流
量.随着蒸汽流量和压力的增大,使用旋塞阀控
制蒸汽机的进汽和排汽已不能满足需要,于是出
现了滑阀. 1840 年前后,相继出现带螺纹阀杆的截止阀
和带梯形螺纹阀杆的楔式闸阀,这是阀门发展中
的一次重大突破.这 2 类阀的出现,不仅满足了
当时各种工业对压力、温度不断提高的要求,而
且初步满足了对流量调节的要求.此后随着电力
工业、石油工业、化学工业和造船工业的发展,
各种高中压阀门得到迅速发展[2]. 第二次世界大战后,由于聚合材料、润滑材
料、不锈钢和钴基硬质合金的发展,古老的旋塞
阀和蝶阀获得了新的应用;球阀和隔膜阀得到迅
速发展;截止阀、闸阀和其他阀门品种也增加了,
质量也提高了.阀门制造业逐渐成为机械工业的
一个重要部门.阀门按使用功能可分为截断阀、
调节阀、止回阀、分流阀、安全阀和多用阀 6 类. 随着现代核工业、石油化学工业、电子工业
和航天工业的发展,以及流程工艺自动控制和远
距离流体输送的发展,促进了现代低温阀、真空
阀、核工业用阀和各种调节阀的发展.用于远距
收稿日期:2011-11-10
基金项目:湖南省教育厅科研基金资助项目(09A015)
作者简介:廖建勇(1965-),男,湖南安化人,教授,博士,主要从事机械设计理论与技术开发研究
湖 南 城 市 学 院 学 报(自然科学版) 2011年第4期
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离控制和程序控制的阀门驱动装置的应用也越来
越多[3]. 未来阀门的发展将向扩大产品参数,发展节
能、省力和自控阀门,改进结构、采用新材料和
新工艺,提高阀门的使用寿命,以及发展专用阀
门系列等方面发展.如用于液氧、液氢和液化天
然气等的低温阀、真空阀、核工业用阀、安全阀、
调节阀、疏水阀和阀门驱动装置等.
2 蝶阀技术的研究现状 蝶阀 早以风量调节挡板形式应用于烟道、
烟囱、通风或供气等低压系统.1960 年德国 Karl Adams 提出蝶阀同时具有切断、调节和止回 3 种
12-15. [2]Ashish S, Timothy I S. A simple method for detecting valve
stiction in oscillating control loops[J]. Journal of Process Control, 2005(15): 371-382.
[3]Yoshiyuki Y. An automatic method for detection of valve stiction in process control loops[J]. Control Engineering Practice, 2006(14): 503-510.
[4]高泽普, 张成旺, 史红军. 不锈钢球阀密封结构探讨[J]. 机床
与液压, 2004(10): 195-197.
[5]Ranganathan S, Raghunathan R. Approaches for efficient stiction compensation in process control valves[J]. Computers and Chemical Engineering, 2008(32): 218-229.
[6]Chen Y, Zhang J F, Yang C J. Design and hybrid control of the pneumatic force-feedback systems for Arm-Exoskeleton by using on/off valve[J]. Mechatronics, 2007(17): 325-335.