調(diào)節(jié)閥定位器工作原理

                     調(diào)節(jié)閥定位器工作原理

                     上海申弘閥門有限公司                      

之前介紹 豎式安裝自力式壓力減壓閥注意事項，現(xiàn)在介紹調(diào)節(jié)閥定位器工作原理在生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥是控制系統(tǒng)的終端，一旦其發(fā)生故障，將直接影響裝置的安全運行，對生產(chǎn)過程影響非常大。運用智能調(diào)節(jié)閥定位器，能夠改善調(diào)節(jié)閥的流量特性和性能，可以通過與DCS或總線設(shè)備進行數(shù)字信息通訊，提升企業(yè)生產(chǎn)控制能力，為裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。
1． 常規(guī)定位器存在的不足
1) 常規(guī)定位器多為機械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機構(gòu)，可動件較多，容易受溫度波動、外界振動等干擾的影響，耐環(huán)境性差；彈簧的彈性系數(shù)在惡劣環(huán)境下能發(fā)生改變，會造成調(diào)節(jié)閥非線性，導(dǎo)致控制質(zhì)量下降；外界振動傳到力平衡機構(gòu)，易造成部件磨損以及零點和行程漂移，也使定位器難以工作；
2) 由于噴嘴本身的特性，執(zhí)行器在穩(wěn)定狀態(tài)時也要大量消耗壓縮空氣，若使用執(zhí)行器數(shù)量較多，能耗較大；而且噴咀本身是一個潛在故障源，易被灰塵或污物顆粒堵住，使定位器不能正常工作；
3) 常規(guī)定位器手動調(diào)校時需要使用設(shè)備、不隔離控制回路是不可能的，且零點和行程的調(diào)整互相影響，須反復(fù)整定，費時費力，非線性嚴(yán)重時，則更難調(diào)整。
閥門電氣定位器是氣動調(diào)節(jié)閥重要附件，其接收入4-20mA電流信號來控制氣動閥門角度開度。電氣定位器與氣動球閥和氣動調(diào)節(jié)蝶閥組成氣動調(diào)節(jié)球閥
1  調(diào)節(jié)閥定位器工作原理零位調(diào)試 
輸入4mA信號，零位調(diào)整的旋鈕。往右使零位上升、往左使零位下降 
標(biāo)準(zhǔn)要求：要調(diào)節(jié)到：凸輪壓在0刻度，壓力表指針在5公斤左右。此時為零位
 
 
2 行程調(diào)節(jié)
輸入20mA信號，行程調(diào)節(jié)一字型螺母。往右增加行程（即給20MA，閥門沒有全開，往右增加行程）往左減小行程（即給18MA時，閥門已全關(guān)，往左減小行程）
注：閥門全開可看凸輪是否到90度刻度）
標(biāo)準(zhǔn)要求：要調(diào)節(jié)到20MA時，凸輪對應(yīng)90刻度。閥門全開
  
3 零位與行程相互影響，反復(fù)調(diào)試幾次即可 
2．智能閥門定位器的組成和原理
2.1 智能閥門定位器的組成
智能閥門定位器是一種具有HART通信協(xié)議的閥門定位器，由三部分組成：微處理器電子控制的模件，包括HART通信模塊和就地用戶界面開關(guān)；電/氣動轉(zhuǎn)換器模件的壓電閥；閥位傳感器。
2.2 智能閥門定位器的工作原理
整個控制回路由兩線、4～20mA信號控制。HART模件送出和接收疊加在4～20mA信號上的數(shù)字信息，實現(xiàn)與微處理器的雙向數(shù)字通信。模擬量的4～20mA信號傳給微處理器，與閥位傳感器的反饋進行比較，微處理器根據(jù)偏差的大小和方向進行控制計算（一級控制），向壓電閥發(fā)出電控指令使其進行開、閉動作。壓電閥依據(jù)控制指令脈沖的寬度對應(yīng)于氣動放大器輸出壓力的增量，同時氣動放大器的輸出又被反饋給內(nèi)控制回路，再次與微處理器的運算結(jié)果進行比較運算（二級控制），通過兩級控制輸出信號到執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)空氣壓力的變化控制著閥門行程。當(dāng)控制偏差很大時，壓電閥發(fā)出寬幅脈沖信號，使定位器輸出一個連續(xù)信號，大幅度的改變至執(zhí)行機構(gòu)的信號壓力驅(qū)動閥門快速動作；隨著閥門接近要求的位置，命令要求的位置與測得位置的差值變小，壓電閥輸出一個較小脈寬的脈沖信號，斷續(xù)、小幅度的改變至執(zhí)行機構(gòu)的信號壓力，使執(zhí)行機構(gòu)接近新命令位置的動作平緩。當(dāng)閥門到達要求的位置（進入死區(qū)）時，壓電閥無脈沖輸出，定位器輸出保持為零，使閥門穩(wěn)定在某一位置不動。


3．智能定位器的調(diào)校
通過就地用戶界面設(shè)置開關(guān)，可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允許自動調(diào)校等基本設(shè)置；在不增加工具的條件下，能夠進行自動或手動校準(zhǔn)定位器；并且可以通過就地用戶界面手動控制按鈕,實現(xiàn)手動控制調(diào)節(jié)閥。
   上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥閥門定位器是氣動調(diào)節(jié)閥的關(guān)鍵附件之一，其作用是把調(diào)節(jié)裝置輸出的電信號變成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥動作的氣信號。它具有閥門定位功能，既克服閥桿摩擦力，又可以克服因介質(zhì)壓力變化而引起的不平衡力，從而能夠使閥門快速的跟隨，并對應(yīng)于調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥快速定位，提升其調(diào)節(jié)品質(zhì)。隨著智能儀表技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)儀表中，大大提高了儀表的功能與性能。



閥門定位器(圖1)

    閥門定位器的原理：反饋桿反饋閥門的開度位置發(fā)生變化，當(dāng)輸入信號產(chǎn)生的電磁力矩與定位器的反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩相等，定位器力平衡系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，定位器處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時輸入信號與閥位成對應(yīng)比例關(guān)系。當(dāng)輸入信號變化或介質(zhì)流體作用力等發(fā)生變化時，力平衡系統(tǒng)的平衡狀態(tài)被打破，磁電組件的作用力與因閥桿位置變化引起的反饋回路產(chǎn)生的作用力就處于不平衡狀態(tài)，由于噴嘴和擋板作用，使定位器氣源輸出壓力發(fā)生變化，執(zhí)行機構(gòu)氣室壓力的變化推動執(zhí)行機構(gòu)運動，使閥桿定位到新位置，重新與輸入信號相對應(yīng)，達到新的平衡狀態(tài)。在使用中改變定位器的反饋桿的結(jié)構(gòu)(如凸輪曲線)，可以改變調(diào)節(jié)閥的正、反作用，流量特性等，實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥性能的提升。
    智能閥門定位器結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中虛線內(nèi)為定位器部分，右側(cè)為氣動執(zhí)行機構(gòu)。控制和驅(qū)動電路，以及位置反饋傳感器的數(shù)據(jù)采集電路，均位于定位器內(nèi)的電路板中。控制電路主要完成控制信號和位置反饋信號的數(shù)據(jù)采集與處理工作，同時形成穩(wěn)定輸出電壓。驅(qū)動電路用于PWM電流濾波后的功率放大。噴嘴擋板、噴嘴以及相應(yīng)組件構(gòu)成了I/P轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)電氣轉(zhuǎn)換。調(diào)節(jié)噴嘴擋板和噴嘴的間距，通過氣體放大器，完成對輸出氣體的調(diào)節(jié)。反饋桿和位置反饋傳感器，完成氣動執(zhí)行機構(gòu)位移的檢測，并組成完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。4．智能閥門定位器的其他特點
1)通過多種組合指示操作狀態(tài)或警告工況，具有診斷、監(jiān)測功能；
2) 耗氣量非常小，在0.6 MPa穩(wěn)定狀態(tài)下，僅為0.12NM3/h，不足常規(guī)定位器的8 ％；對氣源壓力的變化不敏感；
3) 采用同一型號既可用于直行程又可用于角行程；通過選配雙作用模件，可以實現(xiàn)控制雙作用活塞缸執(zhí)行器；
4) 使用HART通訊協(xié)議，與定位器進行雙向通信；


5．在實際使用中應(yīng)該注意的問題
5.1 對調(diào)節(jié)信號的帶負載能力有較高的要求
在實際使用過程中，智能定位器的輸入阻抗較高，當(dāng)輸入信號為20mA時，供電電壓的小要求值為12VDC、帶負荷能力不小于600Ω，否則定位器不能正常工作；小輸入電流不小于3.6mA時，才能確保其性能。
5.2 應(yīng)合理設(shè)置定位器的動作死區(qū)
定位器死區(qū)設(shè)置越小，定位精度越高，這就給人們造成一個誤區(qū)，以為死區(qū)越小越好，但這樣會使壓電閥及反饋桿等運動部件的動作越頻繁，有時會引起閥門振蕩，影響定位器和閥門的使用壽命，故定位器的死區(qū)設(shè)置不易過小；定位器設(shè)置更改后，必須重新調(diào)校后才能生效；


5.3 定位器的安裝
定位器的安裝有一個重要原則就是，定位器、閥桿、反饋桿三部分要構(gòu)成閉環(huán)負反饋。
安裝時可以這樣檢驗：定位器安裝后，閥桿和反饋桿不連接，用手轉(zhuǎn)動反饋桿，若閥桿動作方向與反饋桿動作方向相反，則說明已構(gòu)成閉環(huán)負反饋；此時要將調(diào)節(jié)閥閥位置于50％，并使反饋桿處于水平位置，然后將反饋桿和閥桿固定，這樣可以保證定位器工作在線性段。定位器安裝不平正，也會增加其線性偏差。
5.4 定位器流量特性的選擇
調(diào)節(jié)閥的流量特性是由閥芯的加工特性所決定的，如果工藝要求與其相符，則定位器的輸出特性應(yīng)選擇線性輸出；在實際使用中，若閥芯特性與工藝要求不符，則可以通過定位器輸出特性的設(shè)置來改變閥門的整體流量特性，如可以將閥芯為線性特性的調(diào)節(jié)閥通過把定位器輸出特性設(shè)置為等百分比特性，即可將具有線性閥芯的閥門變?yōu)榈劝俜直攘髁刻匦缘拈y門來使用。
5.5 定位器的維修
定位器不同的功能模塊損壞，造成定位器無法使用時，如果整體更換，費用高昂；這時可以利用*的模塊對定位器進行重新組裝，但組裝后要根據(jù)不同的調(diào)節(jié)閥進行重新設(shè)置，由于使用定位器的調(diào)節(jié)閥（行程等）變了，利用自動調(diào)校可能達不到使用要求，這時可以先手動調(diào)校確定其行程，然后再用自動調(diào)校校準(zhǔn)。這樣可以使調(diào)節(jié)閥定位、具有合適的響應(yīng)速度，從而滿足過程控制的要求。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：Y42X-600LB美標(biāo)彈簧薄膜式減壓閥