調節(jié)閥定位器工作原理

                     調節(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，現在介紹調節(jié)閥定位器工作原理在生產過程中，調節(jié)閥是控制系統的終端，一旦其發(fā)生故障，將直接影響裝置的安全運行，對生產過程影響非常大。運用智能調節(jié)閥定位器，能夠改善調節(jié)閥的流量特性和性能，可以通過與DCS或總線設備進行數字信息通訊，提升企業(yè)生產控制能力，為裝置的安全穩(wěn)定生產提供保障。
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，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；彈簧的彈性系數在惡劣環(huán)境下能發(fā)生改變，會造成調節(jié)閥非線性，導致控制質量下降；外界振動傳到力平衡機構，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)定位器手動調校時需要使用設備、不隔離控制回路是不可能的，且零點和行程的調整互相影響，須反復整定，費時費力，非線性嚴重時，則更難調整。
閥門電氣定位器是氣動調節(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節(jié)蝶閥組成氣動調節(jié)球閥
1  調節(jié)閥定位器工作原理零位調試 
輸入4mA信號，零位調整的旋鈕。往右使零位上升、往左使零位下降 
標準要求：要調節(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 行程調節(jié)
輸入20mA信號，行程調節(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，往左減小行程）
注：閥門全開可看凸輪是否到90度刻度）
標準要求：要調節(jié)到20MA時，凸輪對應90刻度。閥門全開
  
3 零位與行程相互影響，反復調試幾次即可 
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；電/氣動轉換器模件的壓電閥；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信號上的數字信息，實現與微處理器的雙向數字通信。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。壓電閥依據控制指令脈沖的寬度對應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控制回路，再次與微處理器的運算結果進行比較運算（二級控制），通過兩級控制輸出信號到執(zhí)行機構，執(zhí)行機構內空氣壓力的變化控制著閥門行程。當控制偏差很大時，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)行機構的信號壓力驅動閥門快速動作；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)行機構的信號壓力，使執(zhí)行機構接近新命令位置的動作平緩。當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．智能定位器的調校
通過就地用戶界面設置開關，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校等基本設置；在不增加工具的條件下，能夠進行自動或手動校準定位器；并且可以通過就地用戶界面手動控制按鈕,實現手動控制調節(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節(jié)閥的關鍵附件之一，其作用是把調節(jié)裝置輸出的電信號變成驅動調節(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，并對應于調節(jié)器輸出的控制信號，實現調節(jié)閥快速定位，提升其調節(jié)品質。隨著智能儀表技術的發(fā)展，微電子技術廣泛應用在傳統儀表中，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，當輸入信號產生的電磁力矩與定位器的反饋系統產生的力矩相等，定位器力平衡系統處于平衡狀態(tài)，定位器處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時輸入信號與閥位成對應比例關系。當輸入信號變化或介質流體作用力等發(fā)生變化時，力平衡系統的平衡狀態(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)行機構氣室壓力的變化推動執(zhí)行機構運動，使閥桿定位到新位置，重新與輸入信號相對應，達到新的平衡狀態(tài)。在使用中改變定位器的反饋桿的結構(如凸輪曲線)，可以改變調節(jié)閥的正、反作用，流量特性等，實現對調節(jié)閥性能的提升。
    智能閥門定位器結構如下圖所示，其中虛線內為定位器部分，右側為氣動執(zhí)行機構?？刂坪万寗与娐?，以及位置反饋傳感器的數據采集電路，均位于定位器內的電路板中。控制電路主要完成控制信號和位置反饋信號的數據采集與處理工作，同時形成穩(wěn)定輸出電壓。驅動電路用于PWM電流濾波后的功率放大。噴嘴擋板、噴嘴以及相應組件構成了I/P轉換器，實現電氣轉換。調節(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節(jié)。反饋桿和位置反饋傳感器，完成氣動執(zhí)行機構位移的檢測，并組成完整的閉環(huán)控制系統。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，可以實現控制雙作用活塞缸執(zhí)行器；
4) 使用HART通訊協議，與定位器進行雙向通信；


5．在實際使用中應該注意的問題
5.1 對調節(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 應合理設置定位器的動作死區(qū)
定位器死區(qū)設置越小，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)設置不易過小；定位器設置更改后，必須重新調校后才能生效；


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，則說明已構成閉環(huán)負反饋；此時要將調節(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節(jié)閥通過把定位器輸出特性設置為等百分比特性，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，但組裝后要根據不同的調節(jié)閥進行重新設置，由于使用定位器的調節(jié)閥（行程等）變了，利用自動調校可能達不到使用要求，這時可以先手動調校確定其行程，然后再用自動調校校準。這樣可以使調節(jié)閥定位、具有合適的響應速度，從而滿足過程控制的要求。與本產品相關論文：Y42X-600LB美標彈簧薄膜式減壓閥