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數字閥的結構及特點
日期：2025-07-02 12:31
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摘要：
數字閥的結構及特點
數字閥是由多個按二進制排列的閥門組成的閥組.每個閥門的流量系數按二進制序列設計,即按2的冪次設計,例如,20、21、22、23等設計。下面以一個8個閥門組成的8位數字閥為例說明。假設該數字閥的*小流量系數為0.25，則**個閥的流量系數設計為0.25；**個閥的流量系數設計為0.5；即后一閥的流量系數是前一閥流量系數的2倍，則第8個閥的流量系數是32。這8個閥只開*小一個閥時，流量可達0.25(m3/h,以Kv計算)，８個閥全部打開時流量可達63.75(m3/h)，可調比達２５５：１。如果每個閥開啟時的流量滿足數度要求，則控制流量的精度可達0.25m3/h。
數字閥是由多個按二進制排列的閥門組成的閥組.每個閥門的流量系數按二進制序列設計,即按2的冪次設計,例如,20、21、22、23等設計。下面以一個8個閥門組成的8位數字閥為例說明。假設該數字閥的*小流量系數為0.25，則**個閥的流量系數設計為0.25；**個閥的流量系數設計為0.5；即后一閥的流量系數是前一閥流量系數的2倍，則第8個閥的流量系數是32。這8個閥只開*小一個閥時，流量可達0.25(m3/h,以Kv計算)，８個閥全部打開時流量可達63.75(m3/h)，可調比達２５５：１。如果每個閥開啟時的流量滿足數度要求，則控制流量的精度可達0.25m3/h。
數字閥的驅動信號是二進制的數字信號，例如，８位數字閥由８個二進制信號驅動，當這些信號取不同數值時可獲得０～225數值，對應的流量為0.25-63.75m3/h，因此，８位數字的閥的可調比是255:1。增加數字閥的倍數，可提高可調比，例如，１０位數字的可調比是1023:1。
組成數字閥的各閥是開關閥，即只有開和關兩種狀態。因此，對它們的控制可采用電磁閥或帶彈簧返回的活塞式執行機構實現。各閥的開關速度很快，例如，電磁驅動的數字閥可達２５ms,活塞式執行機構驅動的數字閥可達５０～100ms.各閥的關閉特性是衡量數字閥性能的重要指標，它不僅影響流通能力和泄漏量，也影響控制系統的控制品質。為保證各閥的關閉特性，通常采用彈簧返回式執行機械，同時，對大流量系數的閥采用多個較小口徑的閥同時開閉開實現。例如，上例中，流量系數為３２的閥用４個流量系數為８的閥并聯組成，流量系數為１６的閥用２個流量系數為８的閥并聯組成。這樣，４個流量系數為８的閥，其泄漏量小于一個流量系數為３２的閥的泄漏量。
通常，組成數字閥的各閥所使用的節流孔都安裝預先校正流量特性的噴嘴或文丘里管，因經，流量的控制精度可達0.015級，所以，數字閥還可作為流量的校準裝置或直接作為流量儀表使用。在作為流量儀表使用時，每個閥的節流孔要進行校準，其節流孔入口通常安裝流量調節裝置用于流速測定，出口也設置開關控制，通過計算機將各節流孔的信號檢測并記錄，因此，數字閥作為流量儀表使用時，其測量精度遠高于其他常規流量儀表。
數字閥的特點如下：
１、 分辨率高。數字閥的位數越多，在同樣的*大流量系數條件下，可控制的流量分辨率越高。
２、 精度高。由于組成數字閥的各閥，其節流孔是經過流量校正的，因此，其流量控制精度可很高。
３、 響應速度快，關閉特性好。與生產過程的時間常數比較，可認為閥的開關是瞬時完成的，因此，數字閥的響應速度快。此外，在數字閥設計中，采取了一系列措施來降低和消除泄漏量，使數字閥的關閉特性好。
４、 復現性好，跟蹤性好。數字閥響應快，即使是活塞式執行機構，其響應時間也僅50~100ms，因此，與生產過程時間常數和時滯比較，可認為沒有時滯和時間常數，因此，閥位復現性好，幾乎沒有回差。此外，各閥是開關式控制，因此，數字閥不會發生超調或欠調情況，具有良好跟蹤特性。
５、 可直接與計算機或其他數字式控制裝置連接。數字閥驅動信號是二進制信號，因此可方便地與計算機或其他數字式控制裝置直接連接，不需要數模轉換等裝置，因此，精度得到提高。與計算機等數字式控制裝置直接連接的另一個優點是可通過計算機控制裝置完成有關模型的計算，實現模型運算和控制。例如，可直接根據流體溫度、壓力和流量計算出該流體的質量流量，從而用數字閥直接實現質量流量控制。
６、 結構復雜，價格貴。數字閥位數越多，控制元件越多，結構也越復雜，因此，價格也越貴。此外，數字閥對流體溫度也有限制，影響了其使用范圍。