調(diào)節(jié)閥智能定位器作用
上海申弘閥門有限公司
之前介紹平板閘閥的工作原理，現(xiàn)在介紹調(diào)節(jié)閥智能定位器作用在生產(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(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)過程影響非常大。運(yùn)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(jìn)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。電－氣閥門定位器是工業(yè)自動(dòng)化中氣動(dòng)執(zhí)行器的主要配套儀表，可用來提高閥門位置的線性度、克服閥桿的摩擦力和消除調(diào)節(jié)閥不平衡力的影響等，從而保證閥門位置按調(diào)節(jié)儀表傳來的0-10MA。DC或4-20MA，DC的電流信號(hào)成比例關(guān)系，實(shí)現(xiàn)正確定位。電－氣閥門定位器既可配氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可配氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)；并且上海賽泰泵閥泵閥的電－氣閥門定位器具有電－氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥門定位器雙重功能。因此，它廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電站、輕紡、造紙等工業(yè)自動(dòng)化中，是工業(yè)自動(dòng)化儀表中*的一種產(chǎn)品。電－氣閥門定位器是工業(yè)自動(dòng)化中氣動(dòng)執(zhí)行器的主要配套儀表，可用來提高閥門位置的線性度、克服閥桿的摩擦力和消除調(diào)節(jié)閥不平衡力的影響等，從而保證閥門位置按調(diào)節(jié)儀表傳來的0-10MA。DC或4-20MA，DC的電流信號(hào)成比例關(guān)系，實(shí)現(xiàn)正確定位。電－氣閥門定位器既可配氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可配氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)；并且上海賽泰泵閥泵閥的電－氣閥門定位器具有電－氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥門定位器雙重功能。因此，它廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電站、輕紡、造紙等工業(yè)自動(dòng)化中，是工業(yè)自動(dòng)化儀表中*的一種產(chǎn)品。
1．調(diào)節(jié)閥智能定位器作用 常規(guī)定位器存在的不足
1) 常規(guī)定位器多為機(jī)械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機(jī)構(gòu)，可動(dòng)件較多，容易受溫度波動(dòng)、外界振動(dòng)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(huì)造成調(diào)節(jié)閥非線性，導(dǎo)致控制質(zhì)量下降；外界振動(dòng)傳到力平衡機(jī)構(gòu)，易造成部件磨損以及零點(diǎn)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(shí)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(gè)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(dòng)調(diào)校時(shí)需要使用設(shè)備、不隔離控制回路是不可能的，且零點(diǎn)和行程的調(diào)整互相影響，須反復(fù)整定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，非線性嚴(yán)重時(shí)，則更難調(diào)整。
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(dòng)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(gè)控制回路由兩線、4～20mA信號(hào)控制。HART模件送出和接收疊加在4～20mA信號(hào)上的數(shù)字信息，實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向數(shù)字通信。模擬量的4～20mA信號(hào)傳給微處理器，與閥位傳感器的反饋進(jìn)行比較，微處理器根據(jù)偏差的大小和方向進(jìn)行控制計(jì)算（一級(jí)控制），向壓電閥發(fā)出電控指令使其進(jìn)行開、閉動(dòng)作。壓電閥依據(jù)控制指令脈沖的寬度對(duì)應(yīng)于氣動(dòng)放大器輸出壓力的增量，同時(shí)氣動(dòng)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(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較運(yùn)算（二級(jí)控制），通過兩級(jí)控制輸出信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)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(shí)，壓電閥發(fā)出寬幅脈沖信號(hào)，使定位器輸出一個(gè)連續(xù)信號(hào)，大幅度的改變至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力驅(qū)動(dòng)閥門快速動(dòng)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(gè)較小脈寬的脈沖信號(hào)，斷續(xù)、小幅度的改變至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)壓力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)接近新命令位置的動(dòng)作平緩。當(dāng)閥門到達(dá)要求的位置（進(jìn)入死區(qū)）時(shí)，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(dòng)。
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(dòng)調(diào)校等基本設(shè)置；在不增加工具的條件下，能夠進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)校準(zhǔn)定位器；并且可以通過就地用戶界面手動(dòng)控制按鈕,實(shí)現(xiàn)手動(dòng)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,活塞式減壓閥電－氣閥門定位器是工業(yè)自動(dòng)化中氣動(dòng)執(zhí)行器的主要配套儀表，可用來提高閥門位置的線性度、克服閥桿的摩擦力和消除調(diào)節(jié)閥不平衡力的影響等，從而保證閥門位置按調(diào)節(jié)儀表傳來的0-10MA。DC或4-20MA，DC的電流信號(hào)成比例關(guān)系，實(shí)現(xiàn)正確定位。電－氣閥門定位器既可配氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也可配氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)；并且上海賽泰泵閥泵閥的電－氣閥門定位器具有電－氣轉(zhuǎn)換器和氣動(dòng)閥門定位器雙重功能。因此，它廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電站、輕紡、造紙等工業(yè)自動(dòng)化中，是工業(yè)自動(dòng)化儀表中*的一種產(chǎn)品。
4．智能閥門定位器的其他特點(diǎn)
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(duì)氣源壓力的變化不敏感；
3) 采用同一型號(hào)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(shí)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(jìn)行雙向通信；
閥門定位器選型的好壞，將直接影響調(diào)節(jié)閥及調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能和品質(zhì)。因此如何正確合理地選用調(diào)節(jié)閥門定位器在控制領(lǐng)域?qū)⒑苤匾?在管道閥門系統(tǒng)的控制應(yīng)用場合中，閥門定位器是調(diào)節(jié)閥重要的附件之一。尤其是對(duì)于某個(gè)特定的工況應(yīng)用場合，如果要選擇一個(gè)適用的(或者說的)閥門定位器，至少應(yīng)注意考慮以下因素：
1. 閥門定位器能否實(shí)現(xiàn)分程?實(shí)現(xiàn)“分程(Split_ranging)”是否容易、方便?具備“分程”功能就意味著閥門定位器只對(duì)輸入信號(hào)的某個(gè)范圍(如：4～12mA或0.02～0.06MPaG)有響應(yīng)。因此，如果能“分程”的話，就可以根據(jù)實(shí)際需要，只用一個(gè)輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)先后控制兩臺(tái)或多臺(tái)調(diào)節(jié)閥。
2. 零點(diǎn)和量程的調(diào)校是否容易、方便?是不是不用打開盒蓋就可以完成零點(diǎn)和量程的調(diào)校?但值得注意的是：有時(shí)候?yàn)榱吮苊獠徽_的(或非法的)操作，這種隨意就可進(jìn)行調(diào)校的方式需要被禁止。
3. 零點(diǎn)和量程的穩(wěn)定性如何?如果零點(diǎn)和量程容易隨著溫度、振動(dòng)、時(shí)間或輸入壓力的變化而產(chǎn)生漂移的話，那么閥門定位器就需要經(jīng)常地被重新調(diào)校，以確保調(diào)節(jié)閥的行程動(dòng)作準(zhǔn)確無誤。
4. 調(diào)節(jié)閥定位器如何?在理想情況下，對(duì)應(yīng)某一輸入信號(hào)，調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件(Trim Parts,包括閥芯、閥桿、閥座等)每次都應(yīng)準(zhǔn)確地定位在所要求的位置，而不管行程的方向或者調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件承受多大的負(fù)載。
5. 閥門定位器對(duì)空氣質(zhì)量的要求如何?由于只有極少數(shù)供氣裝置能提供滿足ISA標(biāo)準(zhǔn)(有關(guān)儀表用空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)：ISA標(biāo)準(zhǔn)F7.3)所規(guī)定的空氣，因此，對(duì)于氣動(dòng)(或電-氣)閥門定位器，如果要經(jīng)受得住現(xiàn)實(shí)環(huán)境的考驗(yàn)，就必須能承受一定數(shù)量的塵埃、水汽和油污。
6. 零點(diǎn)和量程的標(biāo)定兩者是相互影響還是相互獨(dú)立?如果相互影響，則零點(diǎn)和量程的調(diào)校就需要花費(fèi)更多的時(shí)間，這是因?yàn)檎{(diào)校人員必須對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，以便逐步地達(dá)到準(zhǔn)確的設(shè)定。
7. 調(diào)節(jié)閥定位器是否具備旁路?可允許輸入信號(hào)直接作用于調(diào)節(jié)閥?這種“旁路(Bypass)”有時(shí)可簡化或者省去執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝配設(shè)定(Actuator Settings)的校驗(yàn)，如：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的“支座組件(Benchset)設(shè)定”和“彈簧座負(fù)載(Seat Load)設(shè)定”――這是因?yàn)樵谠S多情況下，一些氣動(dòng)調(diào)節(jié)器的氣動(dòng)輸出信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的“支座組件設(shè)定”*吻合匹配，用不著對(duì)其再進(jìn)行設(shè)定(其實(shí)，在這種情況下，閥門定位器*可以省去不用。當(dāng)然，如果選用了，那么也可利用閥門定位器的“旁路”使氣動(dòng)調(diào)節(jié)器的氣動(dòng)輸出信號(hào)直接作用于調(diào)節(jié)閥)。另外，具備“旁路”有時(shí)也可允許在線的對(duì)閥門定位器進(jìn)行有限度的調(diào)?；蚓S修維護(hù)(即利用閥門定位器的“旁路”使調(diào)節(jié)閥繼續(xù)保持正常工作，無須強(qiáng)制調(diào)節(jié)閥離線)。
8. 閥門定位器的作用是否快速?空氣流量(Airflow)愈大(閥門定位器不斷的比較輸入信號(hào)和閥位，并根據(jù)它們之間的偏差，調(diào)節(jié)其本身的輸出。如果閥門定位器對(duì)這種偏差響應(yīng)快速，那么單位時(shí)間里空氣的流動(dòng)量就大)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)設(shè)定點(diǎn)(Setpoint)和負(fù)載變化的響應(yīng)就愈快―這意味著系統(tǒng)的誤差(滯后)愈小，控制品質(zhì)愈佳。
9. 調(diào)節(jié)閥定位器的頻率特性(或稱頻率響應(yīng)，F(xiàn)requency Response――即G(jω)，系統(tǒng)對(duì)正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng))是什么?一般來說，頻率特性愈高(即對(duì)頻率響應(yīng)的靈敏度愈高)，控制性能就愈好。但必須注意：頻率特性應(yīng)采用穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)方法(Consistent Test Methods)而非理論方法來確定，并且在評(píng)估測定頻率特性時(shí)，應(yīng)將閥門定位器和執(zhí)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)合并起來考慮。
10. 閥門定位器的大額定供氣壓力是多少?例如：有些閥門定位器的大額定供氣壓力只標(biāo)定為501b／in2(即：50psi,lpsi=0.070kgf/cm2≈6.865kPa)，如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)的額定操作壓力高于501b／in2，那么閥門定位器就成了執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出推動(dòng)力的制約因素。
11. 調(diào)節(jié)閥門定位器的定位分辨率如何?當(dāng)調(diào)節(jié)閥與閥門定位器裝配組合后，定位分辨率(Positioning Resolution)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制品質(zhì)有非常明顯的作用，因?yàn)榉直媛试礁?，調(diào)節(jié)閥的定位就越接近理想值，因調(diào)節(jié)閥過調(diào)(Overshooting)而造成的波動(dòng)變化就可以得到扼制，從而終達(dá)到限制被調(diào)節(jié)量周期性變化的目的。
12. 閥門定位器的正反作用轉(zhuǎn)換是否可行?轉(zhuǎn)換是否容易?有時(shí)這個(gè)功能是必要的。例如，要把一個(gè)“信號(hào)增加―閥門關(guān)”的方式改為“信號(hào)增加―閥門開”的方式，就可使用閥門定位器的正反作用轉(zhuǎn)換功能。
13. 閥門定位器內(nèi)部操作和維護(hù)的復(fù)雜程度如何?*，調(diào)節(jié)閥定位器部件越多，內(nèi)部操作結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對(duì)維護(hù)(修)人員的培訓(xùn)就越多，而且?guī)齑娴膫淦穫浼驮蕉唷?nbsp;
14. 閥門定位器的穩(wěn)態(tài)耗氣量是多少?對(duì)于某些工廠裝置，穩(wěn)態(tài)耗氣量(Steady-state Air Consumption)參數(shù)很關(guān)鍵，而且可能是一個(gè)限制因素。
15. 在評(píng)價(jià)和選用閥門定位器時(shí)的其他因素也應(yīng)考慮。譬如：閥門定位器的反饋連桿機(jī)構(gòu)(Feedback Linkage)要能真實(shí)的反應(yīng)閥芯的位置；另外，閥門定位器必須堅(jiān)固耐用，具備抗環(huán)境保護(hù)和防腐能力，而且安裝連接簡易方便。
5．在實(shí)際使用中應(yīng)該注意的問題
5.1 對(duì)調(diào)節(jié)信號(hào)的帶負(fù)載能力有較高的要求
在實(shí)際使用過程中，智能定位器的輸入阻抗較高，當(dāng)輸入信號(hào)為20mA時(shí)，供電電壓的小要求值為12VDC、帶負(fù)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(shí)，才能確保其性能。
5.2 應(yīng)合理設(shè)置定位器的動(dòng)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(gè)誤區(qū)，以為死區(qū)越小越好，但這樣會(huì)使壓電閥及反饋桿等運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作越頻繁，有時(shí)會(huì)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??；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(gè)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(fù)反饋。
安裝時(shí)可以這樣檢驗(yàn)：定位器安裝后，閥桿和反饋桿不連接，用手轉(zhuǎn)動(dòng)反饋桿，若閥桿動(dòng)作方向與反饋桿動(dòng)作方向相反，則說明已構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋；此時(shí)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(huì)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(shí)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(shí)，如果整體更換，費(fèi)用高昂；這時(shí)可以利用*的模塊對(duì)定位器進(jìn)行重新組裝，但組裝后要根據(jù)不同的調(diào)節(jié)閥進(jìn)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(dòng)調(diào)?？赡苓_(dá)不到使用要求，這時(shí)可以先手動(dòng)調(diào)校確定其行程，然后再用自動(dòng)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：超高溫?zé)煹赖y閥桿斷裂處理
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