比例控制阀在铝冶炼中的应用

    1 引言
        根据目前控制技术在铝冶炼的发展，目前使用的控制方式有多种形式，有控制转速的、有控制流量的、有控制角度等多种形式，而比例控制阀它是通过控制阀体内流量的大小来实现的，下面介绍两种形式的比例控制阀。 
        2 控制板和阀体为独立的比例控制阀方式 
        铝冶炼所使用的预焙阳极糊是由生阳极车间所生产的，在碳素预焙阳极糊的生产中，预焙阳极糊生产的最后一道工序是振动成型，振动成型机由振台、模具、配料小车等组成，其中，输送原料的液压马达配料小车，就使用这种比例控制阀，这种比例控制阀的阀体与控制板分开，不在一体，实际应用过程中发生故障的几率很少，而且安装也方便，为此这种控制阀应用范围广，下面从它的电气控制方面来具体的加以介绍，见图1。

        其中控制板模块采用专用模块VT-VRPA2-，-1X/VO/T1，它的输入电压为24VDC，是由交流220VAC电压转换提供的，控制器使用AB公司的PLC控制器，PLC的输入点I：020/24作为统计使用，而PLC的输出点所驱动的继电器-K1、-K2、-K3、-K4、-K5各起的作用有所不同，接近开关的现场布置图如图2所示。

        图2是碳素生产使用振动成型液压马达驱动配料小车的运行图，其中接近开关1表示检修停止位，接近开关2表示加/减速位，接近开关3表示1#振动成型停止位，接近开关4表示加/减速，接近开关5表示2#振动成型加/减速，接近开关6表示2#振动成型停止位，接近开关7表示2#振动成型加/减速，接近开关8表示排废加/减速，接近开关9表示排废停止位。 
        首先图2所示的6号接近开关驱动-K5反转-Y191电磁阀使能（即由2#位向1#位运动），-K2输出的到1#位高速是由5号接近开关来控制，-K1输出的到1#位低速是由4号接近开关控制，完成反转运行；同时由3号接近开关驱动-K5正转-Y190电磁阀得电（即由1#位向2#位运动），-K4输出的到2#位高速是由4号接近开关控制，-K3输出的到2#位低速是由5号接近开关控制，完成正转运行，其它的运行过程与此相同。 
        另外，接近开关采用国产两线，其型号为XS7-C40MP230，接近距离15mm，控制电压24VDC。 
        液压马达在运行过程中，由接近开关的安装位置来控制比例控制阀加减速，具体的控制工作过程如下： 
        一般振动成型机配料小车停在1#振动成型机接料位，当配料小车由1#振动成型向2#振动成型机驱动时（假设是正转），此时配料小车感应接近开关3，由显示面板发给是液压配料小车正转的命令，PLC的输出使继电器-K5使能得电，正转电磁阀-190得电慢速前行，PLC得到接近开关4的感应信号使PLC的输出-K4加速继电器启动，加速液压马达配料小车，当PLC得到接近开关5的感应信号使PLC的输出-K3减速继电器启动，配料小车减速，最后PLC得到接近开关6的感应信号，停止在2#位，完成由液压配料小车由1#接料位向2#振动成型机位运输加料的运行过程；同样，配料小车的其它运行过程与其相似。 
        振动成型机有1#和2#两台，配料小车的液压马达的比例阀控制模板上有S、W1、F、W2四个微调旋钮，其中对1#振动成型机位S表示1#位减速作用，W1表示1#位减速手动微调旋钮，F表示1#位加速作用，W2表示1#位加速手动微调旋钮；VC2表示2#振动成型位，S表示2#位减速作用，W3表示2#位减速手动微调旋钮，F表示2#位加速作用，W4表示2#位加速手动微调旋钮，这样通过实际的接线配合就能完成配料小车的运行控制。 
        这种分离式的比例阀控制方式最大的好处是可以使用在环境污染粉尘大的场合，因为它的控制板可以安装在环境好的控制室内，而且监视和维护很方便，就拿振动成型机配料小车所使用的比例阀来看，故障率多数是接近开关损坏和控制比例阀的小型继电器-K1、-K2、-K3、-K4、-K5有问题，只需取下来更换一个便可以。 
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        3 比例控制阀为一体的控制方式 
        这种控制阀使用在连续开合的门子角度大小的控制，它借助一个位置检测的传感器来实现连续的自动控制。 
        连续混捏机是铝冶炼预焙阳极糊生产的主要关键设备，它完成原料干料和沥青的混捏搅拌，它由固定在壳体的静铰刀和固定在运转的动铰刀的纵向运行和横行运行完成对物料的搅拌，它的出料口比例阀控制采用PARKERD*1FH系列导阀操作DC比例阀控制，它的控制特点灵敏可靠，通过它来控制连续混捏机的功率的大小，从而控制混捏机的出料的多少。 
        电气控制原理图如图3所示。

        混捏机的出料口采用比例阀控制，它借助一个位置检测的传感器来实现连续的自动控制，上面是此类系列阀的控制原理，由图1可以知道，它由给定的0~10V电压信号或0~20mA电流信号压差信号经过比例放大经过最小化和最大化的处理于零点调节信号、诊断阀门行程（0~10V）三路信号共同作用到PIO放大调节器输出周期稳定的脉冲序列信号与由PLC输出的信号共同变成电流信号启动比例控制阀，同时，它的工作由PLC输出的信号（﹢5~30V电压信号）变成电流信号直接作用于阀体上，而且比例阀的电源由外部的10~30V直流提供。实际应用接线见图4。

        此比例阀用来自动控制混捏机的出料门子的开度，同时控制出料口的料量的大小，而D、E之间的输入量作为比例阀的设定值，用来作为压差输入信号，C点由PLC数字输出的信号来启动比例阀，而ZT10601位置传输传感器用来准确的控制比例阀油缸的行程大小，反馈给比例阀。 
        这种一体的比例控制阀，由于它的主要部件集中在阀体上，长期设备运行过程中由于振动和现场环境的污染，不可避免的出现一些故障，为此一定要从以下几个方面来排除故障。 
        （1）比例阀不工作 
        拿混捏机的比例阀控制阀来说，首先检查比例阀A+、B-两端的电源电压24VDC是否正常，如果不正常就检查电源的提供是否正常，从现场到控制室的线是否有虚接现象或者接地现象；如果电源正常，就检查PLC的17D6的输出Adr：10：O.6信号驱动比例阀的C+端的启动是否正常，因为C+端的启动信号是5~30VDC，可以采用信号发生器来检测比例阀的工作情况，另外插头松动，PLC控制器插线槽接触不好都可能引起比例阀不工作。 
        （2）比例阀动作但不能跟踪控制
        这种情况的出现有两个原因，第一种情况是比例阀的位置传输传感器失灵，或者是位置传输线路有问题，除了检查位置传输传感器的电源24VDC是否正常外，还要检查位置传输的9、10端子输到PLC的16D5Adr：CH.1模拟信号是否正常，如果这一路信号正常，就要检查第二种情况，即PLC的16D6Adr：CH.0输出信号到比例阀的D、E端的电压是否正常，从而排除故障。 
        总之，只要我们在实际工作中善于总结和学习，灵活应用和掌握比例控制阀，善于对初次接触的设备控制方式大胆的加以研究和分析，寻找解决问题的方式方法，积累经验，就一定能为铝冶炼的的发展作出积极的贡献。