幾種閥門定位器與電氣轉(zhuǎn)換器工作原理的介紹(附帶結(jié)構圖)

1、幾種閥門定位器工作原理介紹：氣動閥門定位器（一）氣動閥門定位器是按力平衡原理設計工作的，其工作原理方框見上圖所示，它是按力平衡原理設計和工作的。如圖所示當通入波紋管的信號壓力增加時，使杠桿2繞支點轉(zhuǎn)動，檔板靠近噴嘴，噴嘴背壓經(jīng)放大器放大后，送入薄膜執(zhí)行機構氣室，使閥桿向下移動，并帶動反饋桿(擺桿)繞支點轉(zhuǎn)動，連接在同一軸上的反饋凸輪(偏心凸輪)也跟著作逆時針方向轉(zhuǎn)動，通過滾輪使杠桿1繞支點轉(zhuǎn)動，并將反饋彈簧拉伸、彈簧對杠桿2的拉力與信號壓力作用在波紋管上的力達到力矩平衡時儀表達到平衡狀態(tài)。此時，一定的信號壓力就與一定的閥門位置相對應。以上作用方式為正作用，若要改變作用方式，只要將凸輪翻轉(zhuǎn)，A向

2、變成B向等，即可。所謂正作用定位器，就是信號壓力增加，輸出壓力亦增加;所謂反作用定位器，就是信號壓力增加，輸出壓力則減少。一臺正作用執(zhí)行機構只要裝上反作用定位器，就能實現(xiàn)反作用執(zhí)行機構的動作;相反，一臺反作用執(zhí)行機構只要裝上反作用定位器，就能實現(xiàn)正作用執(zhí)行機構的動作。氣動閥門定位器（二） 氣動閥門定位器是一種將電氣信號轉(zhuǎn)換成壓力信號的轉(zhuǎn)換裝置，以壓縮空氣或氮氣為工作氣源來控制工業(yè)爐調(diào)節(jié)閥的開度大小。普遍用于工業(yè)爐溫度自動控制系統(tǒng)中對氣動閥門執(zhí)行機構的連續(xù)控制。氣動閥門定位器是按力平衡原理工作的，實現(xiàn)由輸入的420mA電流信號控制氣動閥門由0100的開啟度。其工作原理如下圖。當需要增加閥門開啟度

3、，計算機控制系統(tǒng)的輸出電流信號就會上升，力矩馬達產(chǎn)生電磁場，擋板受電磁場力遠離噴嘴。噴嘴和擋板間距變大，排出放大器內(nèi)部的線軸上方氣壓。受其影響線軸向右邊移動，推動擋住底座 的閥芯 ，氣壓通過底座輸入到執(zhí)行機構 。隨著執(zhí)行機構氣室內(nèi)部壓力增加，執(zhí)行機構推桿下降，通過反饋桿把執(zhí)行機構推桿的位移變化傳達到滑板。這個位移變化又傳達到量程反饋桿，拉動量程彈簧16。當量程彈簧16和力矩馬達 的力保持平衡時，擋板 回到原位，減小與噴嘴 間距。隨著通過噴嘴排出空氣量的減小，線軸上方氣壓增加。線軸回到原位，閥芯重新堵住底座 ，停止氣壓輸入到執(zhí)行機構。當執(zhí)行機構的運動停止時，定位器保持穩(wěn)定狀態(tài)。電氣閥門定位器工作

4、原理1.杠桿 2.活塞膜片 3.反饋彈簧 4.杠桿 5.凸輪6.反饋軸7.聯(lián)結(jié)8.傳動軸9.執(zhí)行機構10.先導閥滑閥芯11.先導閥體12.零點和范圍聯(lián)動機構13.內(nèi)部反饋彈簧14.轉(zhuǎn)換塊15.平衡線圈16.永磁鐵17.平衡梁18.噴嘴19.節(jié)流孔紅-氣源壓力；橙-汽缸壓力；黃-噴嘴壓力；紫-固定部分；藍-運動部分氣動放大器工作原理從減壓閥輸入氣源壓力(Supply)，信號接口端輸入信號壓力(Input Signal)，那么如下圖上方膜片()受到壓力，使膜片組合件向下移動，同時閥芯()也會向下移動。這時輸入壓力通過閥芯底座通路流入到輸出接口(Output)并輸入到執(zhí)行機構。當輸出壓力增加到和信號

5、壓力相同時，閥芯()重新上升，最總信號壓力和輸出壓力保持相同。相反，輸出壓力大于信號壓力，則膜片組合件向上移動，輸出壓力會通過閥芯上方空隙向排氣環(huán)()排氣。根據(jù)信號壓力而變化的輸出壓力的靈敏度可以通過調(diào)節(jié)螺絲()進行調(diào)解，通過調(diào)節(jié)可以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。關于尿素裝置智能閥門定位器典型故障分析電子式智能調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥定位器是新一代產(chǎn)品，其工作原理、結(jié)構特點較以往常規(guī)電氣閥門定位器有很大不同，因而在使用中遇到了一些新問題。本文結(jié)合尿素裝置智能閥門定位器的應用和典型故障，探討了智能化（模擬信號疊加數(shù)字信號）閥門定位器在應用中應注意的幾個問題。1 工作原理（1）智能閥門定位器是基于微處理器讀取輸入信號、位

6、置傳感器的位置信號和壓力傳感器輸出壓力信號，經(jīng)運算處理產(chǎn)生驅(qū)動信號，使執(zhí)行器動作?，F(xiàn)選擇滑桿型的DVC5000和旋轉(zhuǎn)型的ND800智能閥門定位器加以詳細說明，它們的工作原理分別見圖1和圖2。圖1 DVC5000智能閥門定位器工作原理示意圖圖2 ND800智能閥門定位器工作原理示意圖（2）DVC5000數(shù)字式閥門定位器有1個獨立的模塊基座，可以很方便地在現(xiàn)場更換而不必拆除現(xiàn)場的導線或?qū)Ч?。該模塊基座包括I/P轉(zhuǎn)換器、印刷電路板（PWB）組件、氣動中繼器及指示表等子模塊，可以通過更換子模塊而重新組合。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器通過進入端子盒的一對雙絞線接受輸入信號和電能，信號同時輸入到P

7、WB組件子模塊，在此被附加許多參數(shù)，如多段折線性化中的節(jié)點坐標、極限值和其它數(shù)值。然后PWB組件子模塊送信號給I/P轉(zhuǎn)換器子模塊，將輸入信號轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮盒盘?。該氣壓信號送入氣動中繼器加以放大并作為輸出信號送到執(zhí)行機構，也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受，用于閥門執(zhí)行機構的診斷信息。閥門和執(zhí)行機構的閥桿位置當作輸入信號引入PWB子模塊，用作數(shù)字式閥門控制器的反饋信號，同時與輸入信號值比較，若存在偏差，微處理器通過運算處理產(chǎn)生新的電流值來修正偏差，直至調(diào)節(jié)閥的閥位信號與輸入信號一致，即偏差為零。ND800智能閥門定位器則為微處理器（C）通過改變前置級（PR）線圈的控制電流，前置級閥

8、門降低滑閥（SV）終端的控制壓力，閥柱向低壓方向移動，打開到執(zhí)行機構氣缸頂部的氣流，且打開來自活塞另一側(cè)的氣流，增加活塞上的差壓使活塞移動。微處理器用控制計算一種新的控制電流，直至執(zhí)行機構的新位置信號與輸入信號一致為止。穩(wěn)定狀態(tài)下使滑閥（SV）就位，前置級（PR）閥門關閉。2 性能智能閥門定位器是基于微處理器的新一代產(chǎn)品，具有高精度的閥門位置信號傳感器及輸出壓力傳感器等，因而具有較高的控制精度（0.5%1.0%），而常規(guī)電氣閥門定位器精度僅為2%5%；具有遠距離組態(tài)、調(diào)試、診斷、數(shù)據(jù)管理等功能。經(jīng)過1年多的實際運行，智能閥門定位器與普通閥門定位器的性能、使用情況、性價比等方面的比較見表1。表1

9、 兩種閥門定位器的比較3 軟件功能智能閥門定位器具有豐富的軟件功能，如自動調(diào)整零點和滿量程。組態(tài)需要的閥門特性配上專用軟件，具備高級動態(tài)診斷功能，可將閥門的機械性能指標和控制系統(tǒng)的指標結(jié)合起來，以判斷閥門損壞情況（圖3）。注：變差間隙1，2太大摩擦力大，填料緊。變差間隙1，2太小摩擦力小，填料松。調(diào)節(jié)閥平均動態(tài)誤差超過5%（1+2>5%），要維護。調(diào)節(jié)閥動態(tài)線性度超過1%，要重新標定。圖3 閥門定位器高級動態(tài)診斷4 智能閥門定位器與DCS連接的阻抗匹配問題常規(guī)電氣定位器一般輸入阻抗為250，而智能定位器的輸入阻抗均大于250，品牌和型號不同，阻抗不同，表達式也不同。阻抗越大，要求DCS帶

10、載能力越大，使系統(tǒng)運行受到影響。在本公司三聚氰胺裝置的回路聯(lián)動調(diào)校時，發(fā)現(xiàn)DCS的輸出卡只能驅(qū)動NELES ND8221/S1定位器，調(diào)節(jié)閥僅動作28%的行程。具體解決辦法是更換驅(qū)動較大的安全柵（內(nèi)阻較?。?，降低了安全柵在調(diào)節(jié)回路的分壓，相應增加了對智能定位器的輸出功率。5 智能閥門定位器的閥位檢測精確的閥位信號是控制系統(tǒng)的重要參數(shù)，也是構成高級動態(tài)診斷功能的重要參數(shù)，因此需要閥位檢測的高精度測量和傳送。各品牌、型號有不同的閥位檢測裝置，反饋傳送信號不同，具體情況見表2。表2 閥位檢測及傳送6 智能特性（1）改善控制：雙向數(shù)字通訊將閥門當前情況的信息傳送到控制室，可根據(jù)閥門工作信息對過程控制進

11、行管理，確保及時控制。（2）提高安全性：可以從現(xiàn)場接線盒、端子板或在控制室使用手操器、PC機或系統(tǒng)工作站選取信息，減少在危險環(huán)境下操作的機會。（3）保護環(huán)境：可以把閥門泄漏檢測儀或限位開關接到智能數(shù)字式閥門控制器的輔助端子，以免額外增加現(xiàn)場布線，若發(fā)生超限，該儀表將會報警。（4）節(jié)省硬件開支：當FIELDVUE系列數(shù)字式閥門定位器用在集成系統(tǒng)時，由于FIELDVUE數(shù)字式閥門控制器替代調(diào)節(jié)器可以節(jié)省硬件和安裝費用，使布線投資、端子和I/O需求投資節(jié)省50%。同時FIELDVUE儀表采用兩線制供電，不要求單獨而價高的供電導線，并可替換現(xiàn)有的配裝于閥門的模擬儀表，節(jié)省了單獨鋪設電源線和信號線的高額

12、費用。7 常見故障及現(xiàn)場處理（1）控制信號變化而調(diào)節(jié)閥不動作（排除閥體因素）是智能定位器DVC5000運行過程中的常見故障。處理辦法：重點檢查閥位傳位器是否運轉(zhuǎn)自如，電氣連續(xù)性等。（2）閥位難以控制，小信號不動作，大信號時全開或全關，經(jīng)多次調(diào)校仍不正常，更換新的定位器后仍不正常。最后發(fā)現(xiàn)ND800智能閥門定位器的反饋桿與定位器內(nèi)部信號轉(zhuǎn)換部分為非接觸感應連接，反饋桿可以360°任意旋轉(zhuǎn)，造成反饋桿與閥桿連接相差180°，經(jīng)重新安裝調(diào)校后工作正常。（3）智能閥門定位器與HART275型手操器不能正常通訊。常見原因是有效電壓是否大于12V，輸出阻抗是否低于250，導線電容是否太高，輸入信號是否小于4mA等。8 應用和維護DVC5000智能閥門定位器于2000年1月安裝于尿素裝置，共20多臺。使用手操器對其進行了組態(tài)和校驗，其線性度可達99%，零點和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內(nèi)，控制極其穩(wěn)定且抗干擾的能力也特別強，完全滿足工藝控制的要求。FIELDVUE定位器維護量極少，基本上無需維護，其現(xiàn)場適應性特強。但為了保證長期、穩(wěn)定地運行，儀表人員應做好以下幾個方面的工作。（1）保證其良好的工作環(huán)境，防止意外損壞，應