压电阀
智能阀门定位器中的压电阀门式I/P转换单元
标题：智能阀门定位器中的压电阀门式I/P转换单元
作者：钟盛辉刘渝新
来源：互联网
引言
阀门定位器是气动调节阀来配套产品，长期以来历产的阀门定位器是使用模拟信号和力平衡原理方法实现的。近年来，由于电子技术的发展，国外多家推出了智能阀门定位器，因为其控制精度高、可靠性好、抗振性好、调试方便、流量特性可在线修改、可远程通迅等优越性能，深受用户的青睐。我公司经过多年攻关，研制出HVP型智能阀门定位器，该产品由CPU模板、阀门电流反馈模板、HART通迅模板、报警模板、显示模板、精密位置传感器和I/P转换单元组成。
I/P转换单元是阀门定位器重要的关键部件之一，其可控性、抗振动性、耗电量、耗气量指标都将直接影响整机性能，设计出优良的I/P转换单元是实现阀门定位器智能化的很重要步骤之一。
1 I/P转换单元的类型
I/P转换单元主要作用是电信号变成气动信号，通过放大喷嘴的背压和流量控制，使其具有足够的功率去操作气动调节阀。I/P转换单元的种类可按空气消耗量分为：耗气式和不耗气式两种结构。其中由于不耗气式I/P 转换单元的耗气时小，气源压力易于稳定，压力放大倍数小，改善振荡现象，因此，不耗气式的I/P转换单元常常用于阀门定位器设计中。
I/P转换单元按结构形式可分为：线圈喷嘴挡板式、线圈滑阀式和压电阀式三种结构。由于线圈喷嘴挡板式I/P转换单元扫结构简单、制造方便、成本低，因此，传统阀门定位器中的I/P转换单元绝大爽数采用这种结构方式。线圈滑阀式主要在电磁阀中采用，压电阀式的I/P转换单元，最早出现是在二十世纪90年代西门子公司推出的SIPARTPS智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、高可靠性、低功耗、、低耗气量和能够接受较高频率的控制信号等特点，非常适合智能阀门定位器对I/P转换单元的性能要求。
2 压电阀工作原理和技术指标
（1）工作原理
压电阀实际是利用功能陶瓷片奄压作用下产生弯曲变形原理制成的一种两位式（或比例式）控制阀。控制压电阀动作只需提供足够的电压，电功耗几乎为零。其动作原理：压电阀的初始状态（不通电，如图1所示），功能陶瓷片作用在喷嘴口1上，这时，口2与喷嘴3与先导腔连通，形成为一个整体。当压电阀接通电源时（如图2所示），功能陶瓷片变形向上翘，把喷嘴口3压住，使得口2与喷嘴口1连通。
（2）技术指标
1）操作电压：240V DC
2）额定工作压力：120Kpa
3）额定空气流量：1.5L/min
4）泄漏：0.10 L/min
5）电容：<100nF
6）能量消耗：0W
7）工作温度：—30~+80℃
8）交换时间：<2ms
9）介质：空气
10）重量：6g
3 结构原理
压电阀在I/P转换单元中起先导的作用，每个I/P转换单元同时应用两个压电阀，压电阀Ⅰ控制I/P转换单元的输出（也称进气阀），压电阀Ⅱ控制I/P转换单元排气（也称排气阀），其工作原理如图3所示。
对于压电阀由于导压（即先导腔室中的气压力）太小，不具有产生气流的能力，所以必须增压。增压是在伺服部分完成，它的作用犹如气动断电器。伺服部分在先导腔室一侧有一个面积较大膜片，在输出及排气腔室一侧有一个面积较小的面。当导压达到120KPa时，施加在先导腔室一侧膜片上的力，大于作用在输出及排气腔室另一侧面上的力，这将迫使移动阀芯与排气腔室一侧面上的气压将大于导压，从而达到增压的目的。
当控制电路接通电源后,压电阀Ⅰ上无电压,压电阀Ⅱ加电压控制,气源KPa进入压电阀Ⅱ的先导腔室中,形成120KPa左右的气压力，导压推动排气阀芯向下移动，把排气口关闭。这时如果控制电路发出输出气压力的脉
冲，压电阀Ⅱ则保持上电状态，压电阀Ⅰ加控制电压，功能陶瓷片弯曲，陶瓷片堵住压电阀喷嘴口3，气源P2通过喷嘴口1进入压电阀Ⅰ导压腔室，形成120KPa左右的气压力，推动移动阀芯向下移动，气源P1通过进气口进入到气动调节阀的膜室中，驱动气动调节阀进行位置调节，当到达设定位置时，压电阀Ⅰ的电压变为零，其导压腔室气压变为0KPa，复位弹簧推动移动阀芯关闭输出口，气动调节阀膜室中的气压力就会保持在相对恒定压力下。当要减小气动调节阀膜室中的气压力时，压电阀Ⅰ控制电压为零，压电阀Ⅱ控制电压也为零，其导压腔室的气压也变为0KPa，排气阀芯在排气弹簧的作用下，打开排气口排气，达到膜室减压的目的。这样不断地对压电阀Ⅰ、Ⅱ的控制，I/P转换单元不断地输出气压力和排气，从而驱动气动调节阀对流过阀体的介质进行流量调节。
4 电路控制原理
压电阀可采on/off位式控制方法，控制电路较简，采用电子开关就可实现。基本原理图见图4。控制开关
K1、K2、K3采用单刀双投开关，K1控制进气阀，K2控制排气阀，K3与K1、K2配合可使压电含辛茹苦两端产生反向电压，使压电阀非通电状态下关闭更可靠。控制状态有三种：a保持状态，些时可维持气动执行吕的当前阀位；b进气状态，改变当关阀位；c排气状态，阀位复位。
5 调压装置
由于标准电阀的额定压力为120KPa，而使阀门定位器正常工作的气源压力一般在140～500KPa之间，因此，进入压电阀的操作压力必须通过减压达到其额定压力，才能正常工作。目前，空气过滤减夺主器的减压结
构体积大、重量也不轻，若把此结构用来调节压电阀的工作压力，势必使I/P转换单元体积和重量都增加，不利于实际应用。在压电阀式I/P转换单元中采用了如图５所示的调压结构，其主要特点：体积小（只有常规减压器的十分之一），调节范围广（0～800KPa），输出稳定等。
压缩空气Ps经入口通过钢球与阀座盘之间的间隙流入膜片下方与给定弹簧片的力相平衡，使出口压力P保持在所需值而稳定不变。当顺时针方向旋转调节螺钉，出口压力P增加。反之，出口压力P下降。在工作中输入压力PS发生变化，出口压力P几乎不受影响．这是因为：当Ps增加，作用在膜片下方的压力增加，推动过渡盘向上移动，复位弹簧推动钢球向上移动，使其与阀座盘之间的间隙减小，输出口的压力P将保持不变。根据减压阀理论，调节特性与膜片有效受压面积A1，和阀通口有效面积A2有关：
△P2/△P1＝1/（A1/A2-1）
P1：进口压力变化，△P２出口压力变化；
如果进口压力在140～800KPa之间变化，压力变化量：△P1＝800-140＝660KPa，若出口压力变化值为：△P2＝5KPa则根据上述公式可计算出A1、A2的比值。
A1/A2＝△P1/△P2+1＝660／5+1＝133
如果膜片有效受压面积Ａ１和阀通口有效面积Ａ２比较值大于133，进口压力在140～800KPa之间变化时可使出口压力变化小于５KPa。
6 压电阀式I/P转换单元的优点
(１)大大提高了I/JP转换单元的抗振动性
传统力平衡式阀门定位器在工作中，挡板与喷嘴间始终保持一段微小的距离，当阀门定位器安装在振动较大的环境，挡板位置就易左右摆动，导致阀门定位器输出不稳定。从图1、2中可看出，双陶瓷片在压电阀先导腔中，只有两个固定位置，一种是作用在口1表面上，另一种是作用在口3表面上，这就从原理上消除了因外界振动而引起双陶瓷摆动；另外，也省掉了采用机械力平衡式的许多零件，其可动零件数就大大减少，从而提高了I/P转换单元的抗振动性。
(２)低功耗、低耗气量，使定位器运行成本降低
智能定位器采用两线制工作方式，控制室送给阀门定位器的4～20mA阀位信号能量有限，它既工满足电路中各种元器件正常工作，又要能驱动I/P转换单元，所以设计中各个部件电功耗都必须严格控制。压电阀是功能陶瓷片制成，供给一定的电压就能工作，几乎不消耗电流。选用压电阀作为I/P转换单元控制元件，降低了整机的功耗。
当调节阀处于相对稳定的调控位置时，进气阀的进气口是关闭的，排气阀的排气口也是关闭，使得气动调节阀膜室的气体容量在一段时间内是静态的，没有空气消耗。传统阀门定位器在气动调节阀达到某一稳定值时，进气口始终有空气供给，排气口始终有空气排出，只是供气量与排气量相等而已。
(３)结构精巧
采用了压电控制技术的Ｉ／Ｐ转换单元，体积大大缩小，Ｉ／Ｐ转换外形尺寸只有３０mmX45mmX63mm 大小。
(４)使整机可靠性更高
由于功能陶瓷片在使用中几乎不磨损，且动作寿命高尚风格达数十亿次，在产品使用中不会因为压电阀的损坏，导致产品出现故障。在使用了压电阀的智能阀门定位器中，最小节流孔径都在0.6mm以上，且压缩空气在通过节流孔这前，先经过微型过渡器过渡，从结构上就决定了整机产品不会堵塞（传统产品的气阻节流孔径只有0.3mm，该孔经常被杂质堵塞）。
总之，在智能阀门定位器中应用压电控制技术，克服了传统阀门定位器无法克服的问题，也使阀门定位器产品上了一个新台阶，为成套控制系统中的气动调节阀提供了一项新的控制选择。
压电阀在智能阀门定位器中的应用
1、压电效应的应用
压电晶体是一种电能和机械能可逆转换的陶瓷功能材料，它既可以将机械能转化为电能，也可以将电能转化为机械能。
压电晶体受到外力挤压时，除产生机械变形外，在晶体的表面产生与挤压力成比例的电荷，通过电荷放大器可以把电荷转化为相应的电压输出，用来制造成压电力传感器、超声波接受器等。
同样在压电晶体上施加电场，压电晶体的外型尺寸也会发生微小的变化，这种现象称为电致伸缩现象，由于其机械变形是由电场产生的，而且压电晶体的内阻非常大，几乎不消耗能量，可制造小型化、低功耗元件如蜂鸣器、超声波发生器、压电阀等。。
2、先导压电阀P9
HOERBIGER-ORIGA先导压电阀片P9（图1）通过压电薄片工作，其结构为极薄弹性金属片两面粘结压电晶体，在压电片的两个工作面上真空镀膜形成两个电极。
图1 P9工作原理示意图
不通电时压缩空气输入孔1封闭，输出孔2和大气孔3相通，输出气压为0；通电时上层晶体收缩，下层晶体伸长，产生杠杆效应，使机械变形可扩大到几十微米，大气孔3封闭，压缩空气由孔1流向孔2，产生输
出气压信号，压电片弯曲的程度随输入电压的大小变化而变化，所以先导压电阀P9可作为开关或比例阀使用。电压压力输出曲线见图2，先导压电阀响应时间小于2mS。
图2 P9压力-电压曲线图
3、压电开关阀P20
HOERBIGER-ORIGA压电开关阀P20（图3）由先导压电阀片P9、开关功率放大器、微型减压阀和30μm 的过滤器组成2位3通阀。
工作电压：24VDC
工作电流：<10μA
维持电流：0μA
响应时间：<20mS (达到
10%或90%的压力)
电容：<100nF
工作气压：1.2-8.0Bar
流量：130 L/Min
(From 6 to 5 Bar)
工作温度：-30～+60度
图3 P20工作原理示意图
4、压电智能阀门定位器气路结构
压电智能阀门定位器气路上采用两个P20压电阀（PV1、PV2）和两个单向阀（RV1、RV2）组成非常简单的控制气路，如图4。
智能阀门定位器共有3种气路逻辑状态。
当执行机构有少量泄漏或阀门管道压力突然变化引起阀位波动时，智能定位器马上由保持状态切换到脉冲工作状态，由于P20的响应时间可以到20mS，进气或排气压电阀可以将进气或排气量控制到最小（近似为0），保证阀位的扰动控制在1%误差范围内。
图4 气路结构示意图
5、压电智能阀门定位器控制模式
压电智能阀门定位器采用脉宽调制工作方式PWM(Pulse Width Modulation)驱动压电阀。当控制偏差很大时，定位器输出连续信号；当偏差不大时，输出脉冲信号；当偏差很小时，输出更小的脉冲信号；当偏差达到阀门控制精度范围，没有控制指令输出，保持定位。
6、压电智能阀门定位器特点
由于核心气动元件是压电材料结构，其可活动部件少、体积小、极低功耗、输出气流量可以从0到130L/Min 连续变化，压电智能阀门定位器有许多优点。
控制精度高、速度快：进气或排气的最小流量几乎可以为0，很容易将控制阀调节到1%或更高的精度，在25行程3Bar压力的调节阀，开关速度可控制2S以内。
耗气量低、抗震动：阀门定位时，气路处在保持状态，消耗压缩空气量几乎忽略不计。智能阀门定位器使用的是两个常闭压电阀，停电时压缩空气没有排空，降低了使用成本。无活动喷嘴挡板机构，定位器可以消除外界
震动对阀门的影响。
低功耗：压电阀片的驱动电流为10μA，无需保持电流，对于从4-20mA信号或现场总线中取电的仪表来说是非常重要的，可以方便地使用LCD指示、任意分程、自定义流量曲线、阀位输出、限位开关、现场总线等功能。
维护简单：模块化结构，自动整定后，阀门的特性参数都保存到定位器中，用户可根据初始的记录来了解阀门的使用情况，为阀门的维护提供可靠依据。
智能阀门定位器中压电阀工作原理
智能阀门定位器中压电 阀工作原理 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
0引言 阀门定位器是气动调节阀的配套产品，长期以来国产的阀门定位器是使用模拟信号和力平衡原理方法实现的。近年来，由于电子技术的发展，国外多家公司推出了智能阀门定位器，因为其控制精度高、可靠性好、抗振性好、调试方便、流量特性可在线修改、可远程通讯等优越性能，深受用户的青睐。我公司经过多年攻关，研制出HVP型智能阀门定位器，该产品由CPU模板、阀门电流反馈模板、HART通讯模板、报警模板、显示模板、精密位置传感器和I／P 转换单元组成。 I／P转换单元是阀门定位器重要的关键部件之一，其可控性、抗振动性、耗电量、耗气量指标都将直接影响整机性能，设计出优良的I／P转换单元是实 现阀门定位器智能化的重要步骤之一。 1I／P转换单元的类型 I／P转换单元主要作用是把电信号变换成气动信号，通过放大喷嘴的背压和流量控制，使其具有足够的功率去操作气动调节阀。I／P转换单元的种类可按空气消耗量分为：耗气式和不耗气式两种结构。其中由于不耗气式I／P转换
单元的耗气量小，气源压力易于稳定，压力放大倍数小，改善振荡现象，因此，不耗气式的I／P转换单元常常用于阀门定位器设计中。 I／P转换单元按结构形式可分为：线圈喷嘴挡板式、线圈滑阀式和压电阀式三种结构。由于线圈喷嘴挡板式I／P转换单元的结构简单、制造方便、成本低，因此，传统阀门定位器中的I／P转换单元绝大多数采用这种结构方式。线圈滑阀式主要在电磁阀中采用，压电阀式的I／P转换单元，最早出现是在二十世纪90年代西门子公司推出的SIPARTPS智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、高可靠性、低功耗、低耗气量和能够接受较高频率的控制信号等特点，非常适合智能阀门定位器对I／P转换单元的性能要求。 2压电阀工作原理和技术指标 （1）工作原理 压电阀实际是利用功能陶瓷片在电压作用下产生弯曲变形原理制成的一种两位式（或比例式）控制阀。控制压电阀动作只需提供足够的电压，电功耗几乎为零。其动作原理：压电阀的初始状态（不通电，如图1所示），功能陶瓷片作用在喷嘴口1上，这时，口2与喷嘴口3与先导腔连通，形成为一个整体。当压电阀接通电源时（如图2所示），功能陶瓷片变形向上翘，把喷嘴口 3压住，使得口2与喷嘴口1连通。
压电阀介绍
压电阀介绍： 1、引言 传统的气动阀中大量使用了电磁铁作为电－机械转换级，其把电控制信号转换为机械的位移，推动阀芯，实现气路的切换或气体压力、流量的比例控制。作为电－机械转换级的电磁铁有价格低廉，操作使用方便等优点；但其也有很多缺点：如功耗大、响应速度不够快、存在发热及有电磁干扰等。把压电材料的电－机械转换特性引入到气动阀中，作为气动阀的电－机械转换级，这是一项不同于传统气动阀的全新技术。采用了压电技术的气动阀在性能上有着传统气动阀无可比拟的优势。 2、压电效应简介 对于晶体构造中不存在对称中心的异极晶体，加在晶体上的张紧力、压应力或切应力，除了产生相应的变形外，还将在晶体中诱发出介电极化或电场。这一现象被称为正压电效应；反之，若在这种晶体上加上电场，从而使该晶体产生电极化，则晶体也将同时出现应变或应力，这就是逆压电效应。两者通称为压电效应。1880 年居里兄弟发现了电气石的压电效应，从此开始了压电学的历史。压电式气动换向阀即是利用压电逆效应而研制的。 3、压电技术在气动阀中的应用 1、微型直动式换向阀 利用压电材料在电场作用下的变形，来实现气动阀阀口的开启和关闭，这样就可以做成微型直动式换向阀。如下图所示的微型二位三通换向阀，1 口为进气口，2 口为输出气口，3、口为排气口，阀中间的弯曲部件为压电材料组成的压电片。当没有外加电场作用时，阀处于：图1 状态：进气口关闭，输出气口2 经排气口3 通大气。当在压电阀片上外加控制电场后，压电阀片产生变形上翘，上翘的压电阀片关闭了排气口3，同时进气口1 和输出气口2 连通。这样就完全实现了传统二位三通电磁换向阀的功能。 图1 图2 2、压电式电气比例调压阀 压电材料的变形量正比于施加在其上的电场强度，利用这一特点，可以开发出比例调压阀。如图3 所示，施加不同的控制电压到压电阀片上，压电阀片产生不同的弯曲变形量，这样就在进气口1 与输出气口2 之间及输出气口2 与排气口3 之间形成不同的气流阻力，从而在输出气口2 的得到不同的气体压力。由于压电阀片在变形过程中不受机械摩擦力，且压电阀片有响应快功耗低的特点，基于压电阀片的电气比例调压阀很多性能优于传统的比例调
压电阀
智能阀门定位器中的压电阀门式I/P转换单元 标题：智能阀门定位器中的压电阀门式I/P转换单元 作者：钟盛辉刘渝新 来源：互联网 引言 阀门定位器是气动调节阀来配套产品，长期以来历产的阀门定位器是使用模拟信号和力平衡原理方法实现的。近年来，由于电子技术的发展，国外多家推出了智能阀门定位器，因为其控制精度高、可靠性好、抗振性好、调试方便、流量特性可在线修改、可远程通迅等优越性能，深受用户的青睐。我公司经过多年攻关，研制出HVP型智能阀门定位器，该产品由CPU模板、阀门电流反馈模板、HART通迅模板、报警模板、显示模板、精密位置传感器和I/P转换单元组成。 I/P转换单元是阀门定位器重要的关键部件之一，其可控性、抗振动性、耗电量、耗气量指标都将直接影响整机性能，设计出优良的I/P转换单元是实现阀门定位器智能化的很重要步骤之一。 1 I/P转换单元的类型 I/P转换单元主要作用是电信号变成气动信号，通过放大喷嘴的背压和流量控制，使其具有足够的功率去操作气动调节阀。I/P转换单元的种类可按空气消耗量分为：耗气式和不耗气式两种结构。其中由于不耗气式I/P 转换单元的耗气时小，气源压力易于稳定，压力放大倍数小，改善振荡现象，因此，不耗气式的I/P转换单元常常用于阀门定位器设计中。 I/P转换单元按结构形式可分为：线圈喷嘴挡板式、线圈滑阀式和压电阀式三种结构。由于线圈喷嘴挡板式I/P转换单元扫结构简单、制造方便、成本低，因此，传统阀门定位器中的I/P转换单元绝大爽数采用这种结构方式。线圈滑阀式主要在电磁阀中采用，压电阀式的I/P转换单元，最早出现是在二十世纪90年代西门子公司推出的SIPARTPS智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、高可靠性、低功耗、、低耗气量和能够接受较高频率的控制信号等特点，非常适合智能阀门定位器对I/P转换单元的性能要求。 2 压电阀工作原理和技术指标
双组份动态混合式压电喷射阀的设计与实验研究
双组份动态混合式压电喷射阀的设计与实验研究随着当前电子制造技术的提高,使得电子产品向着微型化、环保化、集成化、智能化、节能化等方向发展,同时也推动电子封装技术、电子封装形式的发展与更新。点胶技术作为其中的关键技术,所点出胶体的精度将直接影响电子产品的质量。 目前点胶工艺根据点胶形式的不同可以分为两类:一类是接触式点胶,另一类是非接触式点胶。相比于接触式点胶,非接触式点胶具有工作频率高、应用范围广、点胶一致性好等优点,因此具有广阔的市场应用前景。 在点胶工艺中,胶体的选择也是很重要的一个环节。相比于单组份胶水,双组份胶水固化强度高、硬度高,耐腐蚀性好,在电子产品制造行业应用广泛。 根据在双组份胶水混合过程中有无运动元件,混合方式可分为静态混合和动态混合。本文以压电理论和流体喷射理论为基础,以杠杆放大机构和动态混合方式为依托,提出一种双组份动态混合式压电喷射点胶方案。 根据理论分析与仿真分析,制作样机并进行实验研究。本文具体的研究内容如下:首先,对压电陶瓷材料的压电效应、压电性能参数进行简要的介绍,再对叠堆式压电陶瓷的结构以及特性进行分析,从而得出影响压电叠堆工作性能的因素,并选择合适的压电叠堆驱动器,为后续驱动部分的分析和设计提供理论依据。 其次,研究了流体的混合机理以及双组份胶水混合效果的评价标准。然后建立静态混合模型和动态混合模型,再应用Fluent软件对二者的混合效果进行仿真分析。 通过对比仿真结果,选择了动态混合方式对双组份胶水进行混合。然后研究了混合转子的转速、胶水的粘度以及混合比例等参数,对动态混合效果的影响规
律,得到了浓度场云图和混合度随混合长度的变化曲线。 再次,对双组份动态混合式压电喷射阀进行了结构分析与设计:对供胶部分进行结构设计,并计算其在工作时所产生的推力;对混合部分进行结构设计,并基于理论分析,对直流电机、轴承及联轴器进行选型;对压电驱动部分中的杠杆位移放大机构进行了动力学分析,再对撞针的稳定性进行分析,得到了避免撞针失稳的条件;设计了喷射部分的结构,采用孔口流法和极限法进行流体喷射理论分析,选用钨钢作为撞针和喷嘴的材料,并校核了其强度。最后,搭建了双组份动态混合式压电喷射阀的实验平台。 测试实验所用双组份胶水的粘度变化趋势,测试结果表明:在完全混合后,双组份胶水的粘度逐渐增加直至完全固化。其次对喷射阀工作稳定性进行测试,得出喷射阀喷射的胶点最大胶量为4.4mg,最小胶量为4.26mg,平均胶量为4.34mg,即此喷射阀具有良好的工作稳定性。 随后,通过实验依次测试电机转速、撞针半径、喷嘴口径、供胶气压以及驱动电压对胶量的影响,从而得出:改变电机转速对胶量无显著影响;随着撞针半径增大,胶量增大,但当撞针半径过小时,则喷射阀无法形成喷射;胶量随着喷嘴口径增大而增大,随着供胶气压的升高而增大,随着驱动电压的增加而增加。
智能阀门定位器中压电阀工作原理
0 引言 阀门定位器是气动调节阀的配套产品，长期以来国产的阀门定位器是使用模拟信号和力平衡原理方法实现的。近年来，由于电子技术的发展，国外多家公司推出了智能阀门定位器，因为其控制精度高、可靠性好、抗振性好、调试方便、流量特性可在线修改、可远程通讯等优越性能，深受用户的青睐。我公司经过多年攻关，研制出HVP型智能阀门定位器，该产品由CPU模板、阀门电流反馈模板、HART通讯模板、报警模板、显示模板、精密位置传感器和I／P转换单元组成。 I／P转换单元是阀门定位器重要的关键部件之一，其可控性、抗振动性、耗电量、耗气量指标都将直接影响整机性能，设计出优良的I／P转换单元是实 现阀门定位器智能化的重要步骤之一。 1 I／P转换单元的类型 I／P转换单元主要作用是把电信号变换成气动信号，通过放大喷嘴的背压和流量控制，使其具有足够的功率去操作气动调节阀。I／P转换单元的种类可按空气消耗量分为：耗气式和不耗气式两种结构。其中由于不耗气式I／P转换单元的耗气量小，气源压力易于稳定，压力放大倍数小，改善振荡现象，因此，不耗气式的I／P转换单元常常用于阀门定位器设计中。 I／P转换单元按结构形式可分为：线圈喷嘴挡板式、线圈滑阀式和压电阀式三种结构。由于线圈喷嘴挡板式I／P转换单元的结构简单、制造方便、成本低，因此，传统阀门定位器中的I／P转换单元绝大多数采用这种结构方式。线
圈滑阀式主要在电磁阀中采用，压电阀式的I／P转换单元，最早出现是在二十世纪90年代西门子公司推出的SIPARTPS智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、高可靠性、低功耗、低耗气量和能够接受较高频率的控制信号等特点，非常适合智能阀门定位器对I／P转换单元的性能要求。 2 压电阀工作原理和技术指标 （1）工作原理 压电阀实际是利用功能陶瓷片在电压作用下产生弯曲变形原理制成的一种两位式（或比例式）控制阀。控制压电阀动作只需提供足够的电压，电功耗几乎为零。其动作原理：压电阀的初始状态（不通电，如图1所示），功能陶瓷片作用在喷嘴口1上，这时，口2与喷嘴口3与先导腔连通，形成为一个整体。当压电阀接通电源时（如图2所示），功能陶瓷片变形向上翘，把喷嘴口3压住，使 得口2与喷嘴口1连通。 （2）技术指标 1）操作电压：24VDC 2）额定工作压力：120KPa 3）额定空气流量：1．5L／min 4）泄漏：0．10L／min 5）电容：＜100nF
压电控制阀使用说明书
用途及应用范围： YKKGF-100-DKJ型压电控制阀，是液压技术和机电一体化技术组合设计的新型压电控制阀。该压电控制阀适用于套管井、裸眼井的试油测试工艺。 工作原理： 电机工作时带动控制阀内连接阀腔的螺杆运动，使环空的压力进入阀腔，从而使阀体运动达到开关井的目的。 主要技术指标： 型号：YKKGF-100-DKJ 耐压：60Mpa 工作压差：30Mpa 工作温度：120℃ 工具总长：2100 mm 外径：100mm 电池及工作时间：150℃锂电池，工作时间1年 最小内通径：40mm 外壳材质：32CrMo 阀芯材质： 2Cr13 抗拉强度：60kN 最小流通面积：803.84mm2 具有防腐蚀性能
特点： a)高智能化设计使其操作简便、安全可靠； b)机电一体化设计使其结构紧凑、便于维护保养； c)采用井下液压为动力来源，开阀、关阀动力充足； d)控制阀开阀关阀的全过程均不需要保压维持； e)操控方式中设计有编程和单脉冲环空打压两种模式，工作人员可根据施 工井的测试情况，及时准确地进行操作； f)一趟管柱即可完成试油项目的各种要求。 结构
软件使用说明： 软件系统包括方案设计和数据处理两大功能，具有通讯测试、方案设计、数据获取等功能。 1、双击该图标，显示如下界面 2、联机 ①将专用通讯线USB插头一端插入PC机USB插孔； ②移动鼠标将光标停在“通讯测试”按钮上； ③将专用通讯线圆形插头插入工具通讯口；
④点击“通讯测试”按钮（该点击动作在10s内完成）。系统将与控制阀自动连接，成功后将给出提示“成功建立连接”。若不成功，则重复2、联机项的 ①—④步骤。 3、方案设计---在联机通讯测试成功后进行： ①点击“接收设计”按钮，各窗口内显示的参数是控制阀当前存放的方案 ②核对控制阀的序列号和方案设计，如果改变各窗口内的参数，意味着对方 案设计的改变； 如下图所示： ③序列号是本控制阀的固定编号，不可更改； ④“环套静压力”窗口内的参数单位为MPa，输入参数时保留两位小数。参 数的确立按如下公式计算：环套静压力=控制阀下放深度（单位：m）×0.00982×液体密度； ⑤“外加压力”为基本固定数值，一般选3.00MPa； ⑥启动时间压力窗口内的参数单位为MPa，输入参数时保留两位小数。