閥門定位器工作原理

閥門定位器是控制閥的主要附件.它將閥桿位移信號作為輸入的反饋測量信號,以控制器輸出信號作為設(shè)定信號，進行比較，當兩者有偏差時，改變其到執(zhí)行機構(gòu)的輸出信號，使執(zhí)行機構(gòu)動作，建立了閥桿位移量與控制器輸出信號之間的一一對應關(guān)系。因此，閥門定位器組成以閥桿位移為測量信號，以控制器輸出為設(shè)定信號的反饋控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的操縱變量是閥門定位器去執(zhí)行機構(gòu)的輸出信號。

閥門定位器按輸入信號分為氣動閥門定位器、電-氣閥門定位器和智能閥門定位器。氣動閥門定位器的輸入信號是標準氣信號，例如，20~100kPa氣信號，其輸出信號也是標準的氣信號。電氣閥門定位器的輸入信號是標準電流或電壓信號，例如，4~20mA電流信號或1~5V電壓信號等，在電氣閥門定位器內(nèi)部將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號到撥動控制閥。智能電氣閥門定位器它將控制室輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的氣信號，根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時閥桿摩擦力，抵消介質(zhì)壓力波動而產(chǎn)生的不平衡力，使閥門開度對應于控制室輸出的電流信號，并且可以進行智能組態(tài)設(shè)置相應的參數(shù)，達到改善控制閥性能的目的。

按動作的方向可分為單向閥門定位器和雙向閥門定位器。單向閥門定位器用于活塞式執(zhí)行機構(gòu)時，閥門定位器只有一個方向起作用，雙向閥門定位器作用在活塞式執(zhí)行機構(gòu)氣缸的兩側(cè)，從兩個方向起作用。

按閥門定位器輸出和輸入信號的增益符號分為正作用閥門定位器和反作用閥門定位器。正作用閥門定位器的輸入信號增加時，輸出信號也增加，因此，增益為正。反作用閥門定位器的輸入信號增加時，輸出信號減小，因此，增益為負。

按閥門定位器輸入信號是模擬信號或數(shù)字信號，可分為普通閥門定位器和現(xiàn)場總線電氣閥門定位器。普通閥門定位器的輸入信號是模擬氣壓或電流、電壓信號，現(xiàn)場總線電氣閥門定位器的輸入信號是現(xiàn)場總線的數(shù)字信號。

按閥門定位器是否帶CPU可分為普通電氣閥門定位器和智能電氣閥門定位器。普通電氣閥門定位器沒有CPU，因此，不具有智能，不能處理有關(guān)的智能運算。智能電氣閥門定位器帶CPU，可處理有關(guān)智能運算，例如，可進行前向通道的非線性補償?shù)?，現(xiàn)場總線電氣閥門定位器還可帶PID等功能模塊，實現(xiàn)相應的運算。

按反饋信號的檢測方法也可進行分類。

例如，用機械連桿方式檢測閥位信號的閥門定位器；用霍爾效應檢測位移的方法檢測閥桿位移的閥門定位器；用電磁感應方法檢測閥桿位移的閥門定位器等。

閥門定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣動閥門定位器、電－氣閥門定位器和智能式閥門定位器。

閥門定位器能夠增大調(diào)節(jié)閥的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號的傳遞滯后的情況發(fā)生，加快閥桿的移動速度，能夠提高閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力并消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。

（1）用于對調(diào)節(jié)質(zhì)量要求高的重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以提高調(diào)節(jié)閥的定位精確及可靠性。

（2）用于閥門兩端壓差大（ △p>1MPa）的場合。通過提高氣源壓力增大執(zhí)行機構(gòu)的輸出力，以克服液體對閥芯產(chǎn)生的不平衡力，減小行程誤差。

（3）當被調(diào)介質(zhì)為高溫、高壓、低溫、有毒、易燃、易爆時，為了防止對外泄漏，往往將填料壓得很緊，因此閥桿與填料間的摩擦力較大，此時用定位器可克服時滯。

（4）被調(diào)介質(zhì)為粘性流體或含有固體懸浮物時，用定位器可以克服介質(zhì)對閥桿移動的阻力。

（5）用于大口徑（Dg>100mm）的調(diào)節(jié)閥，以增大執(zhí)行機構(gòu)的輸出推力。

（6）當調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器距離在60m以上時，用定位器可克服控制信號的傳遞滯后，改善閥門的動作反應速度。

（7）用來改善調(diào)節(jié)閥的流量特性。

（8）一個調(diào)節(jié)器控制兩個執(zhí)行器實行分程控制時，可用兩個定位器，分別接受低輸入信號和高輸入信號，則一個執(zhí)行器低程動作，另一個高程動作，即構(gòu)成了分程調(diào)節(jié)。

常用執(zhí)行機構(gòu)分氣動執(zhí)行機構(gòu)，電動執(zhí)行機構(gòu)，有直行程、角行程之分。用以自動、手動開閉各類閥門、風板等。

電-氣閥門定位器是指把電動控制器的輸出信號變?yōu)闅庑盘柸ヲ?qū)動氣動執(zhí)行器，它具有電-氣轉(zhuǎn)換器和氣動閥門定位器兩種作用。電一氣閥門定位器一方面具有電一氣轉(zhuǎn)換器的作用，可用電動控制器輸出的0~ 10 mA DC或4~20 mADC信號去操縱氣動執(zhí)行機構(gòu);另一方面還具有氣動閥門定位器的作用，可以使閥門位置按控制器送來的信號準確定位(即輸入信號與閥門位置呈一一對應關(guān)系)。

配薄膜執(zhí)行機構(gòu)的電一氣閥門定位器的動作原理是按力矩平衡原理工作的。當信號電流通入力矩馬達1的線圈時，它與永久磁鋼作用后,對主杠桿產(chǎn)生一個力矩，于是擋板靠近噴嘴，經(jīng)放大器放大后，送入薄膜氣室使杠桿向下移動,并帶動反饋桿繞其支點4轉(zhuǎn)動，連在同一軸上的反饋凸輪也作逆時針方向轉(zhuǎn)動，通過滾輪使副杠桿繞其支點偏轉(zhuǎn)，拉伸反饋彈簧。當反饋彈簧對主杠桿的拉力與力矩馬達作用在主杠桿上的力兩者力矩平衡時，儀表達到平衡狀態(tài)，此時，一定的信號電流就對應于一定的閥門位置。