摘要：機(jī)電轉(zhuǎn)化器和機(jī)電比列閥是現(xiàn)今常見了兩類電控式氫氣壓力調(diào)節(jié)器，雖然他們的基本功能相似，都屬于電子式減壓閥，但所用技術(shù)、功能和指標(biāo)并不一樣。本文詳盡介紹了這兩類電子壓力調(diào)節(jié)器，并作出對(duì)比，為選型和詳細(xì)應(yīng)用提供參考。

一、概述

從第一性原理來看，機(jī)電轉(zhuǎn)化器和機(jī)電比列閥這兩類元件都屬于電子控制式的二氧化碳減壓閥，都是通過聯(lián)通號(hào)對(duì)鍵入的二氧化碳?jí)毫M(jìn)行手動(dòng)減壓調(diào)節(jié)。

從歷史上來看，機(jī)電轉(zhuǎn)化器是上世紀(jì)五十年代發(fā)展得比較典型的電子壓力調(diào)節(jié)器，且市場占有率較大。但隨著近一二三年來的技術(shù)進(jìn)步，新興出現(xiàn)了機(jī)電比列閥，且正在迅速啃噬機(jī)電轉(zhuǎn)化器的市場份額。

面對(duì)現(xiàn)在這兩類電子壓力調(diào)節(jié)器共存的頹勢，在詳細(xì)應(yīng)用中會(huì)面臨選型的問題，所以有必要對(duì)這兩類二氧化碳?jí)毫φ{(diào)節(jié)器有比較深刻的了解，但國外在這方面的相關(guān)資料十分稀有。本文將具體介紹這兩類電子壓力調(diào)節(jié)器，并作出對(duì)比，為選型和詳細(xì)應(yīng)用提供參考。

二、基本概念

2.1機(jī)電轉(zhuǎn)化器

機(jī)電轉(zhuǎn)化器（-）在國外外有多種稱呼，最常用的術(shù)語是：

（1）電壓/壓力轉(zhuǎn)化器（I/P或I/P）。

（2）電流/壓力轉(zhuǎn)化器（E/P或E/P）。

（3）電子壓力調(diào)節(jié)器（）

上述這種術(shù)語很容易理解可調(diào)式減壓閥，其中“I”代表電壓，“E”代表電流，“P”代表氣動(dòng)壓力。作為典型的電子式二氧化碳減壓裝置，顧名思義，這種裝置通過電壓（一般為4~20mA）或電流(一般為0~5VDC或0~10VDC）將較大壓力的進(jìn)氣口進(jìn)行減壓調(diào)節(jié)。因而，I/P是一種將電壓轉(zhuǎn)化為已知輸出壓力的電子設(shè)備，而E/P是將電流轉(zhuǎn)化為已知輸出壓力的電子設(shè)備。機(jī)電轉(zhuǎn)化器的一個(gè)重要特征是成反比，即隨著電壓或電流的提高，減壓后的輸出壓力也相應(yīng)提高。

典型的機(jī)電轉(zhuǎn)化器及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。機(jī)電轉(zhuǎn)化器的基本原理是通過磁導(dǎo)線（類似于音響導(dǎo)線）在導(dǎo)向閥座上形成力的不平衡來進(jìn)行運(yùn)行。不僅導(dǎo)線，沒有控制壓力輸出的電子部件。從圖1可以看出，機(jī)電轉(zhuǎn)化器是一個(gè)簡略的力機(jī)械天平，具備可調(diào)的零點(diǎn)和阻值彈簧柵極。操作使用人員經(jīng)過悉心輪訓(xùn)，可以調(diào)整零點(diǎn)和阻值螺絲，以斬獲所需的精度和重復(fù)性。

圖1機(jī)電轉(zhuǎn)化器及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

在機(jī)電轉(zhuǎn)化器中一般還包含第二個(gè)流量增壓級(jí)，該增壓級(jí)使用力平衡隔膜和噴嘴在出口處形成比第一級(jí)閥更高的流量。

機(jī)電轉(zhuǎn)化器作為一種傳統(tǒng)的電子壓力調(diào)節(jié)裝置，假如正確維護(hù)和一直測量，這種壓力調(diào)節(jié)器工作得相爭當(dāng)。事實(shí)上，自上世紀(jì)五十年代后，機(jī)電轉(zhuǎn)化器是氣動(dòng)控制的基礎(chǔ)，在世界各地的車間中配合了無數(shù)的控制閥和汽缸進(jìn)行工作。

2.2機(jī)電比列閥（伺服或電磁閥機(jī)構(gòu)）

機(jī)電比列閥是國外比較常用的術(shù)語，同樣，機(jī)電比列閥還有以下多種稱呼：

（1）電子比列調(diào)節(jié)器/閥（）

（2）機(jī)電調(diào)節(jié)器/電空比列閥（-）

（3）比列壓力調(diào)節(jié)器/閥（）

（4）比列壓力控制閥（Valve）

（5）電子壓力控制器（）

在過去十多年中，發(fā)展最快的電子壓力調(diào)節(jié)器類別是伺服閥方式設(shè)計(jì)的機(jī)電比列閥，它使用了兩個(gè)高速伺服或電磁閥來按照還要提高或增加二氧化碳?jí)毫σ詫?shí)現(xiàn)減壓壓力。與先前的機(jī)電轉(zhuǎn)化器技術(shù)相比，這種電子壓力調(diào)節(jié)器提供了更高的壓力和更大的靈活性和魯棒性。典型的機(jī)電比列閥及其工作原理如圖2所示。

圖2機(jī)電比列閥及其工作原理

機(jī)電比列閥的基本工作原理是一種典型的二氧化碳動(dòng)態(tài)平衡法，即通過使用一個(gè)排氣閥和一個(gè)進(jìn)氣閥使內(nèi)部壓力保持動(dòng)態(tài)平衡，并且出口壓力保持在所需的設(shè)定值。一個(gè)壓力傳感監(jiān)控輸出壓力，一個(gè)數(shù)字或模擬控制器調(diào)節(jié)伺服閥（電磁閥）的迅速開啟關(guān)掉以控制設(shè)定點(diǎn)壓力。

從結(jié)構(gòu)上來說，機(jī)電比列閥是一個(gè)完整的閉環(huán)控制閥，包括兩個(gè)高速電磁閥、一個(gè)基座、一個(gè)積分壓力傳感和一個(gè)電子PID控制電路。二個(gè)高速電磁閥分別控制排氣、出氣。排氣球閥的操控與電子電路供給的壓力訊號(hào)成比列。外置壓力傳感檢測輸出壓力并提供反饋訊號(hào)到PID控制電路。反饋訊號(hào)與壓力控制設(shè)定值相比較，當(dāng)兩者之間不同時(shí)，使其中一個(gè)管件打開。假如要達(dá)到系統(tǒng)所需的壓力，才會(huì)使排氣閥動(dòng)作，按比列清除比較訊號(hào)中的差別。

典型機(jī)電比列閥一般還要直流電源和代表壓力設(shè)定點(diǎn)的模擬訊號(hào)進(jìn)行工作。控制器一般接受電壓（4~20mA）或電流（一般0~10或0~5VDC）鍵入訊號(hào)。不僅常見的模擬訊號(hào)標(biāo)準(zhǔn)外，帶數(shù)字電路的規(guī)格還可以接受串行通訊（如RS-485或)。大多數(shù)機(jī)電比列閥還提供代表壓力傳感的模擬訊號(hào)輸出。有些機(jī)型的機(jī)電比列閥就會(huì)包含一個(gè)小漏氣閥（向大氣排放少量二氧化碳），從而在特別低或無流量狀況下使用。

三、特性比較

從上述的基本概念內(nèi)容可以看出，機(jī)電轉(zhuǎn)化器和機(jī)電比列閥的基本功能相似，都是拿來進(jìn)行壓力的減壓控制，都屬于電子式減壓閥，但所用技術(shù)、功能和指標(biāo)并不一樣。表1對(duì)這兩類壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)行更具體的對(duì)比。

表1機(jī)電轉(zhuǎn)化器與機(jī)電比列閥對(duì)比表

四、結(jié)論

從上述對(duì)比可以看出，機(jī)電比列閥選用了更新的技術(shù)可調(diào)式減壓閥，與傳統(tǒng)的機(jī)電轉(zhuǎn)化器相比具備更優(yōu)異的功耗，機(jī)電比列閥正在迅速對(duì)機(jī)電轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生升級(jí)替換，非常是隨著機(jī)電比列閥的售價(jià)漸趨減少，已漸漸成為機(jī)電壓力控制領(lǐng)域內(nèi)主要產(chǎn)品。

另外，因?yàn)闄C(jī)電比列閥外置了壓力傳感和PID控制器，為這些壓力控制應(yīng)用場合提供了十分豐富的拓展應(yīng)用，即選用機(jī)電比列閥可很便捷的與其他化學(xué)量（如氣溫、位移、出力等）的偵測和控制組成更復(fù)雜的串級(jí)控制回路，實(shí)現(xiàn)更多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中的精密控制功能。

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