eng
Выпуск #7-8/2023
Д.М.Иванков, А.С.Ломакин, С.П.Бычков, А.А.Копылов
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ КЛАПАНОВ
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ КЛАПАНОВ
Просмотры: 525
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480
В данной статье представлен анализ результатов экспериментов по исследованию влияния температуры окружающей среды на основные технические характеристики пропорциональных газовых клапанов – выходной расход газа и ширину петли гистерезиса. Проведен сравнительный анализ результатов измерений выходного расхода газа при различных температурах окружающей среды для разрабатываемого российского клапана и наиболее востребованных моделей зарубежных клапанов – ASCO 202 и Norgren IMI FAS.
В данной статье представлен анализ результатов экспериментов по исследованию влияния температуры окружающей среды на основные технические характеристики пропорциональных газовых клапанов – выходной расход газа и ширину петли гистерезиса. Проведен сравнительный анализ результатов измерений выходного расхода газа при различных температурах окружающей среды для разрабатываемого российского клапана и наиболее востребованных моделей зарубежных клапанов – ASCO 202 и Norgren IMI FAS.
Теги: output gas flow temperature characteristics пропорциональный газовый клапан расход газа температурные характеристики proportional gas valve
Получено: 25.10.2023 г. | Принято: 30.10.2023 г. | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480
Научная статья
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ КЛАПАНОВ
Д.М.Иванков1, магистрант, ORCID: 0009-0006-3510-2770 / ivankovdanila@yandex.ru
А.С.Ломакин1, магистрант, ORCID: 0009-0008-3786-1847
С.П.Бычков1, к.т.н., доц., ORCID: 0009-0000-2195-5453
А.А.Копылов1, аспирант, ORCID: 0000-0001-5528-6518
Аннотация. В данной статье представлен анализ результатов экспериментов по исследованию влияния температуры окружающей среды на основные технические характеристики пропорциональных газовых клапанов – выходной расход газа и ширину петли гистерезиса. Проведен сравнительный анализ результатов измерений выходного расхода газа при различных температурах окружающей среды для разрабатываемого российского клапана и наиболее востребованных моделей зарубежных клапанов – ASCO 202 и Norgren IMI FAS.
Ключевые слова: пропорциональный газовый клапан, расход газа, температурные характеристики
Для цитирования: Д.М. Иванков, А.С. Ломакин, С.П. Бычков, А.А. Копылов. Температурные режимы работы пропорциональных газовых клапанов. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 7-8. С. 476–480. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480
Received: 25.10.2023 | Accepted: 30.10.2023 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480
Original paper
TEMPERATURE OPERATING MODES OF PROPORTIONAL GAS VALVES
D.M.Ivankov1, Graduate Student, ORCID: 0009-0006-3510-2770 / ivankovdanila@yandex.ru
A.S.Lomakin1, Graduate Student, ORCID: 0009-0008-3786-1847
S.P.Bychkov1, Cand. of Sci. (Tech), ORCID: 0009-0000-2195-5453
A.A.Kopylov1, Aspirant, ORCID: 0000-0001-5528-6518
Abstract. This paper describes the results of experiments to study the effects of the temperature of a proportional gas valve on its main technical characteristics – the output gas flow and the width of the hysteresis loop. A comparative analysis of the results of measurements of the output gas flow rate for the Russian valve being developed and the most popular models of foreign valves – ASCO 202 and Norgren IMI FAS was carried out.
Keywords: proportional gas valve, output gas flow, temperature characteristics
For citation: D.M. Ivankov, A.S. Lomakin, S.P. Bychkov, A.A. Kopylov. Temperature operating modes of proportional gas valves. NANOINDUSTRY. 2023. V. 16, no. 7-8. PP. 476–480. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480.
ВВЕДЕНИЕ
Широкое применение пропорциональных газовых клапанов диктует необходимость проведения дополнительных испытаний при различных условиях работы.
Одним из важнейших внешних факторов, оказывающих влияние на работу такого клапана, считается температура окружающей среды, при которой эксплуатируется клапан.
Целью данной работы является исследование влияния температуры клапана на его ключевые характеристики, а именно на выходной расход газа, ширину петли гистерезиса и линейность работы. Результаты исследований позволят скорректировать режимы испытаний на этапе производства.
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
Экспериментальная установка по определению расхода газа пропорционального клапана в зависимости от температуры окружающей среды, схема которой изображена на рис.1, представляет собой камеру тепла и холода, в которой установлен пропорциональный газовый клапан. Камера тепла и холода позволяет устанавливать необходимую рабочую температуру среды. В камеру вводятся газовая магистраль, клеммы подключения клапана к питанию и щуп термопары. Входное давление регулируется с помощью фильтра-регулятора. Расход воздуха из клапана фиксируется расходомером, установленным на выходе из камеры тепла и холода. С помощью мультиметра, принимающего сигнал с термопары, определяется температура самого клапана.
Эксперимент проводился в камере тепла и холода КТХ-20М (рис.2), позволяющей точно задавать температуру окружающей среды и рабочую температуру пропорционального клапана (рис.3).
В камере был установлен манифольд с подключенным к нему клапаном. Воздух в манифольд попадает через газовую трубку-змеевик, намотанную на подставку манифольда. Такое расположение трубки позволяет установить температуру воздуха, поступающего в клапан, близкой к температуре воздуха в камере. На выходе из клапана воздух через ламинатор потока поступает в расходомер CITREX H4 [1].
Эксперименты проводились для трех клапанов: Norgren IMI FAS [2], ASCO 202 [3] и клапана, разрабатываемого АО "Плутон". Для каждого клапана в диапазоне температур от 0 до 60 °C с шагом в 5 °C были получены графики зависимости расхода от установленной на генераторе Tektronix AFG3021C скважности управляющего ШИМ-сигнала [4].
Чтобы температура в камере и на клапане стабилизировалась, измерения начинались только через 25 мин после установки температуры на панели управления КТХ-20М. Скважность изменялась от 0 до 99 % с шагом в 5 %. Для каждого графика также фиксировались температуры на клапане до и после проведения измерений.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты измерений представлены на диаграммах (рис.3–8).
ВЫВОДЫ
Проведенные в рамках данной работы исследования выявили увеличение выходного расхода газа с увеличением температуры окружающей среды.
Однако при этом увеличение температуры окружающей среды отрицательно сказывается на стабильности работы пропорциональных газовых клапанов.
С увеличением температуры максимальный поток линейно рос только у клапана Norgren IMI FAS (рис.3). Для клапанов ASCO и АО "Плутон" характерно скачкообразное повышение максимального потока (рис.4, 5).
С увеличением температуры окружающей среды значение скважности, при которой клапаны начинают работать линейно, смещается ближе к 99 % (рис.6–8). Это говорит о том, что при высоких температурах пропорциональные клапаны хуже открываются на низких значениях скважности.
Повышение температуры окружающей среды негативно сказывается на магнитных свойствах материалов деталей магнитозамкнутого контура [5], а также на сопротивлении обмотки катушки индуктивности, что приводит к снижению ее магнитодвижущей силы, открывающей клапан.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
CITREX H4 · IMT Analytics AG. [Электронный ресурс]. URL: https://www.imtanalytics.com/en/Analyser/CITREX_H4 (дата обращения: 27.04.2022).
IMI FAS IMI Precision Engineering Norgren. [Электронный ресурс]. URL: https://www.norgren.com/ru/ru/imi-fas (дата обращения: 18.12.2021).
ASCO | Серия 202-preci | Пропорциональные клапаны. [Электронный ресурс]. URL: https://www.emerson.ru/ru-ru/catalog/asco-202-preci-ru-ru (дата обращения: 18.12.2021).
Sun J. Pulse-width modulation // Dynamics and control of switched electronic systems. Springer, 2012. PP. 25–61.
Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнической стали. Госэнергоиздат, 1962.
Научная статья
ТЕМПЕРАТУРНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ КЛАПАНОВ
Д.М.Иванков1, магистрант, ORCID: 0009-0006-3510-2770 / ivankovdanila@yandex.ru
А.С.Ломакин1, магистрант, ORCID: 0009-0008-3786-1847
С.П.Бычков1, к.т.н., доц., ORCID: 0009-0000-2195-5453
А.А.Копылов1, аспирант, ORCID: 0000-0001-5528-6518
Аннотация. В данной статье представлен анализ результатов экспериментов по исследованию влияния температуры окружающей среды на основные технические характеристики пропорциональных газовых клапанов – выходной расход газа и ширину петли гистерезиса. Проведен сравнительный анализ результатов измерений выходного расхода газа при различных температурах окружающей среды для разрабатываемого российского клапана и наиболее востребованных моделей зарубежных клапанов – ASCO 202 и Norgren IMI FAS.
Ключевые слова: пропорциональный газовый клапан, расход газа, температурные характеристики
Для цитирования: Д.М. Иванков, А.С. Ломакин, С.П. Бычков, А.А. Копылов. Температурные режимы работы пропорциональных газовых клапанов. НАНОИНДУСТРИЯ. 2023. Т. 16, № 7-8. С. 476–480. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480
Received: 25.10.2023 | Accepted: 30.10.2023 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480
Original paper
TEMPERATURE OPERATING MODES OF PROPORTIONAL GAS VALVES
D.M.Ivankov1, Graduate Student, ORCID: 0009-0006-3510-2770 / ivankovdanila@yandex.ru
A.S.Lomakin1, Graduate Student, ORCID: 0009-0008-3786-1847
S.P.Bychkov1, Cand. of Sci. (Tech), ORCID: 0009-0000-2195-5453
A.A.Kopylov1, Aspirant, ORCID: 0000-0001-5528-6518
Abstract. This paper describes the results of experiments to study the effects of the temperature of a proportional gas valve on its main technical characteristics – the output gas flow and the width of the hysteresis loop. A comparative analysis of the results of measurements of the output gas flow rate for the Russian valve being developed and the most popular models of foreign valves – ASCO 202 and Norgren IMI FAS was carried out.
Keywords: proportional gas valve, output gas flow, temperature characteristics
For citation: D.M. Ivankov, A.S. Lomakin, S.P. Bychkov, A.A. Kopylov. Temperature operating modes of proportional gas valves. NANOINDUSTRY. 2023. V. 16, no. 7-8. PP. 476–480. https://doi.org/
10.22184/1993-8578.2023.16.7-8.476.480.
ВВЕДЕНИЕ
Широкое применение пропорциональных газовых клапанов диктует необходимость проведения дополнительных испытаний при различных условиях работы.
Одним из важнейших внешних факторов, оказывающих влияние на работу такого клапана, считается температура окружающей среды, при которой эксплуатируется клапан.
Целью данной работы является исследование влияния температуры клапана на его ключевые характеристики, а именно на выходной расход газа, ширину петли гистерезиса и линейность работы. Результаты исследований позволят скорректировать режимы испытаний на этапе производства.
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА
Экспериментальная установка по определению расхода газа пропорционального клапана в зависимости от температуры окружающей среды, схема которой изображена на рис.1, представляет собой камеру тепла и холода, в которой установлен пропорциональный газовый клапан. Камера тепла и холода позволяет устанавливать необходимую рабочую температуру среды. В камеру вводятся газовая магистраль, клеммы подключения клапана к питанию и щуп термопары. Входное давление регулируется с помощью фильтра-регулятора. Расход воздуха из клапана фиксируется расходомером, установленным на выходе из камеры тепла и холода. С помощью мультиметра, принимающего сигнал с термопары, определяется температура самого клапана.
Эксперимент проводился в камере тепла и холода КТХ-20М (рис.2), позволяющей точно задавать температуру окружающей среды и рабочую температуру пропорционального клапана (рис.3).
В камере был установлен манифольд с подключенным к нему клапаном. Воздух в манифольд попадает через газовую трубку-змеевик, намотанную на подставку манифольда. Такое расположение трубки позволяет установить температуру воздуха, поступающего в клапан, близкой к температуре воздуха в камере. На выходе из клапана воздух через ламинатор потока поступает в расходомер CITREX H4 [1].
Эксперименты проводились для трех клапанов: Norgren IMI FAS [2], ASCO 202 [3] и клапана, разрабатываемого АО "Плутон". Для каждого клапана в диапазоне температур от 0 до 60 °C с шагом в 5 °C были получены графики зависимости расхода от установленной на генераторе Tektronix AFG3021C скважности управляющего ШИМ-сигнала [4].
Чтобы температура в камере и на клапане стабилизировалась, измерения начинались только через 25 мин после установки температуры на панели управления КТХ-20М. Скважность изменялась от 0 до 99 % с шагом в 5 %. Для каждого графика также фиксировались температуры на клапане до и после проведения измерений.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Результаты измерений представлены на диаграммах (рис.3–8).
ВЫВОДЫ
Проведенные в рамках данной работы исследования выявили увеличение выходного расхода газа с увеличением температуры окружающей среды.
Однако при этом увеличение температуры окружающей среды отрицательно сказывается на стабильности работы пропорциональных газовых клапанов.
С увеличением температуры максимальный поток линейно рос только у клапана Norgren IMI FAS (рис.3). Для клапанов ASCO и АО "Плутон" характерно скачкообразное повышение максимального потока (рис.4, 5).
С увеличением температуры окружающей среды значение скважности, при которой клапаны начинают работать линейно, смещается ближе к 99 % (рис.6–8). Это говорит о том, что при высоких температурах пропорциональные клапаны хуже открываются на низких значениях скважности.
Повышение температуры окружающей среды негативно сказывается на магнитных свойствах материалов деталей магнитозамкнутого контура [5], а также на сопротивлении обмотки катушки индуктивности, что приводит к снижению ее магнитодвижущей силы, открывающей клапан.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
Декларация о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
CITREX H4 · IMT Analytics AG. [Электронный ресурс]. URL: https://www.imtanalytics.com/en/Analyser/CITREX_H4 (дата обращения: 27.04.2022).
IMI FAS IMI Precision Engineering Norgren. [Электронный ресурс]. URL: https://www.norgren.com/ru/ru/imi-fas (дата обращения: 18.12.2021).
ASCO | Серия 202-preci | Пропорциональные клапаны. [Электронный ресурс]. URL: https://www.emerson.ru/ru-ru/catalog/asco-202-preci-ru-ru (дата обращения: 18.12.2021).
Sun J. Pulse-width modulation // Dynamics and control of switched electronic systems. Springer, 2012. PP. 25–61.
Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнической стали. Госэнергоиздат, 1962.
Отзывы читателей
