Resumen: En comparación con la válvula de aguja de accionamiento manual y la válvula proporcional, la válvula de aguja eléctrica tiene las características de control digital, alta sensibilidad, respuesta rápida y pequeña histéresis. Este artículo presenta los productos de sustitución localizados de las válvulas de aguja eléctricas inteligentes desarrollados frente a los productos extranjeros. Este producto no sólo cuenta con el mismo rendimiento del producto, sino también con el bajo costo de alto rendimiento. En comparación con las válvulas de aguja eléctricas nacionales similares, tiene las características de tamaño pequeño y flexibilidad para el desarrollo y la aplicación secundaria. Además, cuando se combina con el ADC de 24 bits, puede lograr una capacidad de regulación precisa del caudal de la válvula de aguja eléctrica.

1. Resumen

La válvula de aguja eléctrica es una válvula micro ajustable con un eje de válvula en forma de aguja, que se utiliza principalmente para regular el flujo de aire. El tapón de la válvula en forma de aguja de la válvula de aguja puede hacer que la elevación del puerto de la válvula se haga gradualmente más grande, y puede ser regulada continua y meticulosamente desde la potencia hacia arriba y hacia abajo. Como una válvula que puede ser regulada con precisión, la válvula de aguja eléctrica es ampliamente utilizada, y se utiliza principalmente para el ajuste meticuloso y el control del flujo de gas, el nivel de vacío y la presión.

Algunos métodos habituales para ajustar la posición de la aguja son los volantes y las manivelas, pero en los procesos de producción de los laboratorios y la automatización industrial, solemos necesitar unas válvulas de aguja controladas digitalmente que puedan conectarse a ordenadores y otros instrumentos de control. La apertura de la válvula de aguja puede ser regulada mediante control de programación digital. Las válvulas de aguja eléctricas se utilizan en muchos campos, como diversos instrumentos analíticos de alta precisión, equipos de proceso de semiconductores, equipos de proceso de vacío y control de flujo de alta precisión.

Por otra parte, en comparación con la válvula proporcional, la válvula de aguja eléctrica tiene las características de alta sensibilidad y pequeña histéresis. Por lo tanto, en respuesta a la demanda del mercado de válvulas de aguja eléctricas, KaoLu ha desarrollado una serie de válvulas de aguja eléctricas accionadas por un controlador de motor paso a paso, que tiene el mismo rendimiento de índice técnico pero un rendimiento de bajo coste. En comparación con las válvulas de aguja eléctricas localizadas similares, tiene las características de tamaño pequeño y flexibilidad para el desarrollo y la aplicación secundaria. Combinando nuestra válvula de aguja eléctrica de la serie FC con un ADC de 24 bits, es posible lograr una resolución extremadamente alta de control de caudal.

2. Comparación de la válvula de aguja eléctrica localizada existente y la fabricada en el extranjero

2.1 Válvula de aguja eléctrica localizada existente

En la actualidad, la válvula de aguja eléctrica doméstica generalmente adopta la estructura de añadir un actuador de motor convencional a la válvula de aguja estándar. Un producto típico de esta estructura se muestra en la Figura 2-1. La válvula de aguja eléctrica con estructura de actuador de motor tiene las siguientes características:

1. ①. La tensión de alimentación suele ser de 220V CA (o 24V CC), y la señal de control es de 0~10V CC (o 4~20mA).
2. ②. Los actuadores eléctricos para válvulas de bola y de mariposa se utilizan generalmente como referencia, lo que supone un gran volumen.
3. ③. La relación de reducción inherente suele ser de 50:1, por lo que la precisión de ajuste y control es escasa.
4. ④. El tiempo de respuesta del ajuste es lento, y presenta un grave fenómeno de retardo. El tiempo de conmutación es de al menos 5 segundos.
5. ⑤. El tamaño de la válvula es generalmente grande, y la más pequeña sólo puede llegar a "1/4", lo que es más adecuado para el ajuste y el control del flujo más grande.
6. ⑥. Toda la resistencia a la presión es alta, lo que es más adecuado para la regulación y el control de alta presión y gran flujo.

2.2 Válvula de aguja eléctrica de fabricación extranjera existente

Unas válvulas de aguja eléctricas típicas fabricadas en el extranjero son los productos de INFICON y MKS, como se muestra en la figura 2-2. El modelo del producto de INFICON es VDE016, y el producto de MKS es la serie "válvula de control de flujo ascendente" (que incluye 148J, 154B y 248D).

Las características notables de las válvulas de aguja eléctricas de fabricación extranjera son su pequeño tamaño y los módulos independientes para el control de la transmisión, que son muy convenientes para el desarrollo y el uso secundario. La figura 2-3 muestra los principales indicadores técnicos de las válvulas de aguja eléctricas de fabricación extranjera.

Modelo	INFICON VDE016-X	MKS 148J	MKS 154B	MKS 248D
Tipo de válvula	Válvula de aguja
Conductor	Motor paso a paso	Bobina electromagnética
Tiempo de respuesta (Abrir para cerrar)	3-4 segundos	15ms	/	15ms
Tamaño estándar	KF16	VTF 1/4"	Swagelok de 1/2".	Swagelok 1/4".
Materiales de contacto	Acero inoxidable	Acero inoxidable, PTEF, etc.	Acero inoxidable, etc.	Acero inoxidable
Rango de presión	1×mbar	10bar	/	10bar
Rango de caudal	3× ~75L/min	0,01 ~ 30L/min	0,2 ~ 200L/min	0,1 ~ 50L/min
Linealidad	/
Resolución de flujo	/	0,1 ~ 0,2% del fondo de escala	0,1% de la escala completa	0,1 ~ 2% de la escala completa

 

Apariencia Tamaño (mm)	60×60×152	85×38×100	/	70×38×85
Rango de temperatura de funcionamiento	5 ~ 40c	15 ~ 50c	-10 ~ 60c
Sello	FPM	Metal	Material elástico
Señal de control	DC 0 ~ 10V o RS232	DC 0 ~ 10V o 4 ~ 20mA
Fuente de alimentación	DC24V (12W)	DC15 ~ 24V

A partir de los indicadores técnicos anteriores, podemos saber que sólo la válvula de aguja eléctrica INFICON adopta el método controlado por pasos, mientras que los productos de MKS son básicamente válvulas de solenoide de aguja típicas, y las válvulas de solenoide generalmente tienen un gran fenómeno de histéresis.(Figura 2-3 Principales indicadores técnicos de las válvulas de aguja eléctricas de fabricación extranjera).

En comparación con el precio actual, la válvula de aguja eléctrica de INFICON está equipada con un módulo de circuito de accionamiento, y el precio total es de unos 20.000 CNY. El principal producto promocionado actualmente por MKS es el 248D. Su precio es de unos 8.000 CNY, y necesita estar equipado con un módulo de circuito de accionamiento. (unos 5.000 CNY), el precio total es de unos 13.000 CNY.

3. Válvula de aguja eléctrica KaoLu

La válvula de aguja eléctrica FC desarrollada por KaoLu es una válvula de aguja dosificadora electrónica inteligente, que cambia la estructura del diámetro de la válvula de aguja manual tradicional y adopta un motor paso a paso lineal de alta precisión para accionar el eje de la válvula. La válvula de aguja eléctrica y su estructura interna se muestran en la Figura 3-1.

La resolución del controlador de la válvula proporcional controlada por pasos es de 0,0127 mm/paso y 0,0254/paso. La válvula de baja presión diferencial puede funcionar continuamente (relación de trabajo 100%). Un corte de energía es la posición normalmente cerrada de la válvula de aguja eléctrica FC.

La mayor ventaja del modo de accionamiento del motor controlado por pasos en comparación con la válvula solenoide es el funcionamiento por refrigeración, lo que significa que no hay problemas de funcionamiento de control debido al calentamiento de la bobina, una resolución extremadamente alta, una presión diferencial extremadamente baja y una alta presión de funcionamiento. La válvula puede ser controlada por niveles lógicos compatibles con DC 12 VDC y señales analógicas de 0 a 2,5 VDC, o utilizando la intercara RS485 por comunicación directa. Las ventajas resultantes son una histéresis inferior a 2%, una excelente linealidad inferior a 2,5% del fondo de escala, un tiempo de respuesta de 2ms y una vida útil de millones de veces. Visite https://www.genndih.com/proportional-flow-control-valve.htm

Modelo	FC-20	FC-120	FC-300	FC-1000
Tipo de válvula	Válvula de aguja
Conductor	Control de motores paso a paso bipolares
Tiempo de respuesta	0,8seg. (de apertura a cierre)
Tamaño estándar	G 1/8"	G 3/8"
Fluido	Gas inerte y líquido
Rango de presión	-1 ~ 7 bar	-1 ~ 5 bar
Rango de caudal	3× ~75L/min	0,01 ~ 30L/min	0,2 ~ 200L/min	0,1 ~ 50L/min
Flujo máximo	50L/min @7bar	240L/min @7bar	290L/min @7bar	600L/min @7bar
Linealidad	2%	0.1 ~ 1%	0.2 ~ 5%	11%

Repetibilidad (Escala completa)	1%
Resolución de flujo (longitud de paso)	0.1L	0.1 ~ 0.2L	0.2 ~ 0.75L	1L
Resolución de turnos	12,7 um		25,4 um
Rango de temperatura de funcionamiento	0 ~ 84c
Sello	FKM estándar u otras opciones de juntas
Señal de control	DC: 0 ~ 10V (o 4 ~ 20mA)
Fuente de alimentación	DC: 24V (12W)

(Figura 3-2 Principales indicadores técnicos de las válvulas de aguja eléctricas).

La serie FC de la válvula de aguja eléctrica está equipada con un módulo de circuito de accionamiento del motor de paso para proporcionar la fuente de alimentación y la señal de control necesarias, y para convertir la señal de CC en el control de paso del motor de paso bipolar. También proporciona un control directo de comunicación por puerto serie RS485. El módulo del circuito de accionamiento, el método de cableado y el tamaño se muestran en la Figura 3-3.

4. Conclusión

En resumen, la válvula de aguja eléctrica FC desarrollada por KaoLu adopta la tecnología dinámica de accionamiento del motor de pasos más avanzada, los indicadores técnicos y superar los productos extranjeros, también tiene bajo costo de alto rendimiento.