浅谈自动控制阀门的设计及控制原理

卢焕明

摘要：在当前工业化建设进程不断推进的新市场经济常态下，阀门作为机械运动的重要装置，在控制流体流量、方向和压力大小方面发挥了重要作用，机械自动化控制阀门则是近年来企业基于传统阀门基础上应用的一种更为灵活、方便且投资成本较小的装置，将其实践于机械生产作业中是目前工业实现可持续发展目标做出的重要改革。鉴于此，本文主要基于自动控制阀门的基本内容，对其设计及控制原理进行了深入剖析，为后期阀门的使用和生产提供了系统化科学依据。

关键词：自动控制阀门;设计;控制原理;系统剖析

一、自动控制阀门的基本概述

简单来讲，所谓的“自动控制阀门”其实简单来讲，就是一种脱离人为控制作业对流体进行自动化控制的装置，与传统人工控制相比，自动阀门的自动化控制在一定程度上不仅降低了人力资源的消耗，与此同时在提高控制准确度和精准度方面也具有重要意义。经大量调研数据分析可知，在工业化建设进程不断推进的新产业时代背景下，自动控制阀门具备如下功能特点：

其一，能有效降低企业的运营成本。虽然在投资使用过程中，人工控制的阀门成本较低，但需要消耗大量的人员去进行操控，且在操控过程中操作系数难度较大，增加了企业的运营成本，反观自动控制阀门，不仅操作简单、灵活，与此同时在应用过程中无需消耗大量人力，且使用周期较长，不易损坏，由此极大地降低了企业的运营成本投入，提高了企业经济效益;

其二。极大满足了当前企业正常运营需求。在区域经济贸易往来愈发频繁的新产业背景下，企业生产需求量的持续增加在推动产业进一步发展的同时，也使产业面临着巨大的生产压力，借助采用微电子路的自动控制阀门从某方面而言不仅能改善当前生产作业现状，此外还极大地满足了企业正常运营需求，此外对于中小型企业而言，纯机械自动阀门因其较低的生产成本得到了广泛应用。

二、自动控制阀门的设计及控制原理的基本概述

在自动控制阀门应用过程中，实现对水量的控制是阀门应用的主要目的，具体而言其工作原理就是当需求水量达到预定后，水分会进入阀门凝胶膨胀，下压活塞之后实现对水管截面积的减小，然后一段时间之后水分会小于预定值，阀门中的水分会重新释放到生产环境中，阀门内压力减小，活塞上移，水流量变大。在进行设计时，为确保设计的科学合理性，设计人员需做好如下工作：

（一）自动控制阀门的零部件设计

1.整体结构设计需求

自动控制出水、降低能耗是自动机械控制阀门的主要目的，目前来看在进行出水时间设计时，据调查设计的时间一般为五分钟，超过后阀门会自动关闭，在此期间倘若出水量不足以满足生产需求，则需要人工进行“启动阀门”操作，由此在规避资源浪费问题产生的同时，为产业可持续发展打下了坚实基础。在进行设计时，通常进水端设置一个具备立方体空腔特点的系统装置，出水口处设置一个细长管形连通器，由此确保阀门实现自动化控制，此外为控制水量和水流，在进行设计时还要在空腔中有一个固定关闭阀门的细长方形槽，下端有一个连接阀门和计时装置的圆柱形孔。

2.阀门作业时间装置设计

手柄、阀门、连接用细杆、宽方杆、细方杆是组成阀门的五个部门，彼此之间是通过焊接联系到一起的，因此在进行设计时，为了确保设计的合理性，需确保阀门作业时间设计的科学性。其中在五个组成部件中，宽、细两个方杆一般用于卡住计时用的销当中，与此同时在进行传动销形式选择时，为了确保后期应用问题的出现，设计人员需尽量选择使用折线形式，且前端与连接在管件上的折线形的板孔必须协调。除此之外在进行焊接時，为了保证焊接的科学性、有效性，规避运行问题的出现，计时器需尽量使用圆柱空腔结构形式，前端必须设有高磁性磁铁，与此同时管件的下方还应该放置细长管连通器，最大程度地避免阀门运行不畅问题的出现。

3.阀门工作原理

在进行阀门设计过程中，为了确保计时的精准度，工作人员还要设置三个变量，由此确保运行时间为五分钟，并且保证党计时器达到最后端时高磁性磁铁在压力之下发生移动。据调查当装置在计时将要开始的情况下，会有一根弹簧用于折板和折现之间进行固定压缩的，从而使闸门被折现销控制住，而后在半圆环到达最高的时候，管体会被闸门下方的粗长方体杆顶住，然后计时正式开始。

（二）自动控制阀门的控制单元设计

1.控制原理

作为自动控制阀门的一种特殊结构，纯机械自动控制阀门的控制单元中有一种叫湿敏材料的部件，由于这种材料对于有着极强的敏感度，当外界环境含水量特别大且水分还在增多时，湿敏材料会吸收土水分而对弹簧的缓冲形成一种压力，这时缓冲弹簧会使复位弹簧发生移动，阀芯也会因此发生运动以此来关闭阀门，因此在进行设计时需要注意的一点是，由于敏材料的膨胀量在一定范围内是可控的，超过则会破坏阀芯。

2.控制单元设计

在阀门控制单元设计过程中，缓冲弹簧和复位弹簧在参数设定过程中，虽然前者用于减小阀芯受到的压力，后者是开启阀门，但在选择时都要综合考虑弹簧的内径、外径、中径还有节间距等，并且还要重点关注它的荷载程度。在进行弹簧设计时为了确保设计的合理性、科学性，设计人员不仅要确保弹簧能和阀门的正常使用相契合，与此同时还要针对弹簧变形量来计算弹簧刚度，确保阀门在正常工作的过程中弹簧应该具备的最大程度的变形量，此外为规避弹簧弯曲问题的产生，在进行弹簧稳定性计算时，工作人员需控制好弹簧的长细比值和圈数。

三、自动化控制系统在阀门设计应用问题的处理对策

在当下企业建设规模和数量持续增加的新市场经济常态下，将自动化控制技术应用到工业自动化控制系统中推动了工业的进一步发展，但由于人工智能发展水平较低、自动化控制技术标准缺失以及理论研究和实际相脱节等问题的存在，人工智能应用水平受到影响的同时，国家工业整体发展水平也受到了一定影响，故此为从根本上有效地解决上述问题，在将自动化控制系统应用到阀门设计时需做好如下工作：

（一）加大对自动化控制技术应用人才的培养力度

就目前来看，自动化控制技术在工业自动化控制系统中的应用是国家未来工业化发展的必然趋势，而随着工业化建设进程的不断加快，自动化控制技术应用人才的储备是否满足企业技术应用需求，也成为了现阶段影响自动化控制技术应用水平的重要因素，为此要想在多元化市场竞争环境中提高企业竞争优势，加大对自动化控制技术应用人才的培养力度，是极为必要的，为此教育机构需加大教学方面的改革力度，在不断优化教育教学模式和丰富教学内容的同时，确保教育工作落实到位。

（二）不断优化自动化控制技术在工业生产中的应用方式

与发达国家相比，我国自动化控制技术在工业自动化控制系统中的应用效益难以充分发挥的重要原因之一，就是自动化控制技术应用方式的不科学、不合理，因此在阻碍技术应用效益的同时，企业的整体发展也势必将受到一定影响，故此为在降低自动化控制技术应用成本的基础上，推动企业的进一步发展，不断优化自动化控制技术在工业自动化控制系统中的应用方式，也是现阶段企业实现预期发展目标的重要战略手段。为此就目前来看，相关企业需加大对人工智能模块化的研究力度，通过改变原有人工智能应用存在的封闭性状态，并在建立起完善的数据共享标准和策略的同时，确保自动化控制技术应用效益的最大化发挥，最终为企业创造出应有的经济效益，促进社会的进一步发展。

四、結语

简而言之，在工业自动化控制系统中，将自动化控制技术应用阀门设计中，从某方面而言不仅降低了企业人力、物力、财力的损耗，此外还从根本上提高了作业的精准度，减少了安全事故的发生率和作业成本，为企业可持续发展目标的实现创造了良好条件。

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