Indledning
Denne artikel skitserer det arbejde, som ISO har udført med at udvikle en ny standard for test af elektrisk modulerede reguleringsventiler (erstatter ISO 6604 med ISO 10770-1), der specifikt behandler spørgsmålet om, hvad der præcist adskiller servoventiler fra proportionalventiler. For at afklare dette spørgsmål finansierede American National Standards Institute (ANSI) specifikt et projekt ved Fluid Power Institute of Milwaukee Institute of Technology for at udføre målrettet forskning. I løbet af et år fremkom projektet med anbefalinger til løsning af standardiseringsproblemerne, især med forslag til definitioner for de to nøglebegreber "servoventil" og "proportionalventil". Efterfølgende blev disse definitioner formelt vedtaget som terminologi og definitioner inden for ISO-standarden. Dette demonstrerer stringens i ISO-standardiseringsprocessen.
I øjeblikket er definitionerne af proportionalreguleringsventiler og servoventiler blevet formelt indarbejdet i den nationale standard GB/T 17446-2024, som følger:
Servoventil: En elektrisk moduleret kontinuerlig reguleringsventil med et dødbånd på mindre end 3 % af spoleslaget.
Proportionel reguleringsventil: En elektrisk moduleret kontinuerlig reguleringsventil med et dødbånd på 3 % eller mere af spoleslaget.
Den følgende tekst angiver begrundelsen fra forfatterne af standarddefinitionerne.
I næsten alle industriuddannelser spørger nogen mig uundgåeligt: hvad er egentlig forskellen mellem en proportionalventil og en servoventil? Jeg nyder at høre dette spørgsmål, da det giver os en smule morskab. Det korteste svar er dog: Jeg nægter at lade mig drage ind i disse endeløse debatter. Den tekniske standard ISO 10770-1 (svarende til GB/T 15623 'Hydraulisk transmission – Elektrisk modulerede hydrauliske reguleringsventiler – Del 1: Testmetoder for fire-vejs retningsbestemte flowreguleringsventiler') giver visse definitioner. Før jeg forklarer, lad os først overveje en historisk baggrund.
Autoritativ konklusion: Den eneste standard er afhængig af denne ene indikator
Den kontinuerlige vækst af elektroniske og elektriske teknologier, der anvendes til forskellige typer hydrauliske systemer, har naturligvis vakt stor interesse for proportionalventiler og servoventiler. Det er faktisk ikke gået forbi ISO Technical Committees opmærksomhed, da de er ansvarlige for formuleringen af internationale tekniske standarder, især ISO/TC-131/SC-8, som har til opgave at standardisere hydrauliske komponenter.
Den tekniske komité TC-131 er det organ i ISO-organisationen, der er specifikt ansvarlig for al væskestrømstandardisering. I USA er den repræsentant, der er ansvarlig for ISO-standarder, tilknyttet ANSI (American National Standards Institute); ANSI har imidlertid bemyndigelse til at uddelegere sine sekretariatsfunktioner til andre amerikanske nationale tekniske organer. Med hensyn til fluid power har ANSI autoriseret American National Fluid Power Organisation med base i Milwaukee.
Sekretariatet for ISO/TC-131 Subcommittee SC-8 er placeret i British Standards Institution i London, som selv primært fokuserer på test af væskekraftudstyr, herunder hydrauliske ventiler. (The British Standards Institution Secretariat's Subcommittee 8 har specialiseret sig i standardtestmetoder for fluid power-udstyr, herunder ventiler. I 2000 udgav ISO den internationale standard ISO 10770-1, med titlen 'Hydraulic fluid power – Electrically modulated hydraulic control valves – Part 1: Test methods for four-way directional flow method control valves and it proportional flow method control valves for servo. ventiler.)
I 2000 udgav ISO den nye standard ISO 10770-1 med titlen 'Hydraulic power transmission – Electrically modulated hydraulic control valves – Part 1: Test methods for four-way directional flow control valves'. Det dækker primært testmetoder og er hovedsageligt rettet mod proportionalventiler og servoventiler. ISO 10770-1 erstattede ISO 6604, som udelukkende omhandlede servoventiler; ISO 10770 repræsenterer derfor en relativ forbedring.
Standardens oprindelse: Hvorfor 3 %?
I 1988 og 1989 ledede jeg ved Fluid Power Institute ved Milwaukee School of Engineering et forskningsprojekt med fokus på den praktiske anvendelse af proportional- og servoventiler. Et af formålene var at give definitioner i form af en ordliste, eller som vi kaldte det, en ordforrådsliste (for at give præcise definitioner for proportional- og servoventiler).
Vi undersøgte alle kendte producenter, der producerer sådanne ventiler, og opsummerede de vigtigste egenskaber ved deres produkter. Vores mål var at identificere forskellene mellem dem.
For at identificere forskellene i deres anvendelse i industriel praksis definerede vi følgende karakteristika:
Kontrolmetode (pilot-betjent eller direkte-virkende)
Frekvensrespons
Feedbackmetode (indbygget-in eller ekstern)
Spolerejser
Ventilapplikation (til åben-sløjfe eller lukket-sløjfestyring)
Kontrolnøjagtighed
Efter afslutningen af denne undersøgelse var der kun én faktor, der adskilte de to: spolevandringen.
Dette førte til følgende definitioner af servoventiler og proportionalventiler:
Servoventil - Enhver trinløs, elektrisk styret retningsreguleringsventil med en slaglængde på mindre end 3 %.
Proportionalventil - Enhver kontinuerlig variabel, elektrisk styret retningsreguleringsventil med et slag på mere end 3 %.
Som følge heraf blev "3 %"-tærsklen formelt indarbejdet i internationale standarder og blev et universelt accepteret kriterium for klassificering. Hvis slagtilfældet tilfældigvis er præcis 3 %, angiver standarden, at ventilen kan klassificeres under begge kategorier uden obligatoriske krav.
Disse definitioner blev indarbejdet i et kompendium af terminologistandarder og offentliggjort efter projektets afslutning. Vi tog denne konklusion til os og søgte at introducere terminologien på tværs af forskellige industrielle sammenhænge. Siden da, når som helst muligheden bød sig, har jeg personligt præsenteret det i mine egne foredrag, såvel som ved hver NFPA (National Fluid Power Association) og ISO-konference. Til min overraskelse har der været meget lidt modstand-hverken dengang eller nu. Nogle har spurgt mig: 'Så, hvis dækningen er præcis 3%, hvordan skal den så defineres?' Mit svar er: 'Du vælger selv.'
Jeg tror, problemet stammer fra det tidspunkt, hvor folk først begyndte at bruge begreberne 'servoventil' og 'proportionalventil', uden at nogen tidligere har defineret dem præcist. Resultatet var, at for hver specifik ventil kunne folk opfinde alle mulige udtryk ud af den blå luft. Sådanne definitioner af terminologi kan aftales inden for en enkelt virksomhed. Men i kommercielle forretninger, især internationale, er det ikke let at skelne klart mellem servoventiler og proportionalventiler. Til tider er dette ikke længere kun et teknisk spørgsmål, men et principspørgsmål.
Almindelige faldgruber: De 'uskrevne regler' for test af flowhastighed og trykfald
ISO-arbejdsgruppen, der var ansvarlig for at udvikle ISO 10770-1, omgik dygtigt visse problemer, vel vidende at debatten aldrig ville stoppe. Ikke desto mindre ønskede udvalget at udarbejde et dokument omfattende både servoventiler og proportionalventiler. Men hvordan kunne dette opnås uden først at etablere en definition? Det ledende princip var klart: ISO søgte at fokusere på en opfattelse, der er bredt accepteret af industrien, nemlig at proportionalventiler udviser lavere trykfald sammenlignet med servoventiler. Inden for ISO-testmetodestandarden er proportionalventiler derfor defineret som ventiler med lavere trykfald.
ISO-udvalget besluttede, at når den nominelle flowhastighed for en servoventil defineres, skal trykfaldet være 1000 PSI eller 7 MPa (1015 PSI), mens trykfaldet, der bruges til at definere den nominelle flowhastighed for en proportionalventil, skal være 1 MPa eller 145 PSI.
Standarden indeholder følgende sætning: 'Indstil ventilens samlede trykfald til 1 MPa eller 7 MPa, alt efter hvad der er relevant.' Denne sætning, "afhængigt af omstændighederne", giver indtryk af, at ISO Standards Committee tager afstand fra sagen. Hvem definerer "afhængigt af omstændighederne"?
Nå, det er overladt til testeren at afgøre! De kan derfor udføre test i henhold til specifikationerne for enten servoventiler eller proportionalventiler. Endnu vigtigere er det, at de frit kan definere ventilen, som de finder passende. Det er netop derfor, vi i praksis støder på proportionalventiler testet med et nominelt flow baseret på et trykfald på 7 MPa. Vi har også 'nul-dødbåndsproportionalventiler'. Dette er en semantisk krig, som ingen nogensinde vil vinde!
Praktisk vejledning: Hvordan skal man vælge, og er de udskiftelige?
Standarder definerer blot; de dikterer ikke anvendelse. Ved valg i praksis er tre punkter tilstrækkeligt:
1. Kontrolnøjagtighed: Servoventiler har et lille dødbånd og høj præcision, velegnet til høj-præcision lukkede-sløjfesystemer; proportionalventiler er tilstrækkelige og omkostningseffektive-og egnede til konventionel industriel kontrol.
2. Responshastighed: Servoventiler har en højere frekvensrespons og er velegnede til dynamiske systemer med høj-hastighed; proportionalventiler tilbyder moderate responstider og opfylder kravene til det meste udstyr.
3. Miljø og pålidelighed: Servoventiler har høje krav til olierenhed og er mere 'sarte'; proportionalventiler er meget modstandsdygtige over for forurening, mere holdbare og nemmere at vedligeholde.
Sammenfattende: Høj præcision, høj dynamik → servoventiler; Generelle-applikationer, høj omkostnings-effektivitet → proportionalventiler.
Næste gang nogen skændes om proportionalventiler versus servoventiler, skal du blot henvise til den nationale standard: dødbånd < 3 %=servoventil, større end eller lig med 3 %=proportionalventil.
Autoritet forhindrer argumenter; faglighed forhindrer forvirring.
Oversat med DeepL.com (gratis version)
