氣動閥門定位器工作原理

1、氣動閥門定位器工作原理氣動閥門定位器是按力平衡原理設(shè)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(shè)計和工作的。如圖上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(gòu)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(yīng)。 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向變成B向等，即可

2、。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(gòu)只要裝上反作用定位器，就能實現(xiàn)反作用執(zhí)行機構(gòu)的動作；相反，一臺反作用執(zhí)行機構(gòu)只要裝上反作用定位器，就能實現(xiàn)正作用執(zhí)行機構(gòu)的動作。ZPD-2000系列電氣閥門定位器ZPD-2000系列電氣閥門定位器是根據(jù)國際先進的同類型產(chǎn)品，集多年成功的專業(yè)制造經(jīng)驗和先進的應(yīng)用技術(shù)，經(jīng)過消化吸收和針對（老產(chǎn)品）ZPD-2000 型系列電氣閥門定位器加以綜合改進的產(chǎn)品，并積極貫徹ISO9001質(zhì)量保證體系，具有一定的先進性，符合國際標準要求的一種新型定位器。 一、產(chǎn)品的功能用途和適應(yīng)范圍：

3、 1、產(chǎn)品的功能用途： ZPD-2000系列電氣閥門定位器是各種氣動執(zhí)行器的主要配套儀表。它與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用，構(gòu)成閉環(huán)控制回路。用以提高調(diào)節(jié)閥的控制精度?？朔盍虾c閥桿的磨擦力，克服介質(zhì)壓差對調(diào)節(jié)閥閥芯不平衡力。提高閥門動作速度，可實現(xiàn)分程控制（段幅信號）。可改變閥的作用方式，可控制非標操作壓力的各類型氣動執(zhí)行機構(gòu)。2、 適應(yīng)范圍： ZPD-2000系列是自動化控制裝備中的控制器，它廣泛應(yīng)用于石油?；?、電站、冶金、輕工等工業(yè)部門。 二、產(chǎn)品型號規(guī)格及主要技術(shù)指標ZPD-2000系列定位器型號規(guī)格基本對照表型號防爆 型式輸入信號 mA.DC氣源壓力 Mpa輸出壓力 Mpa(標準狀態(tài))執(zhí)行

4、機構(gòu)輸出行程和范圍耗氣量 （標準狀態(tài)）類似型號Z P D-2111d 隔爆  4-200.140.02-0.1氣動薄膜式 450L/hZPD-1111 ZPD-1112-21120.250.04-0.2-21130.30;0.340.08-0.2ZPD-2000系列定位器型號規(guī)格基本對照表?Z ?P ?D-2121    e 增安4-12 12-200.140.02-0.1氣動薄膜式直行程 10-100mm 或 角行程 0-90°等 （直連式）450L/hZPD-1121-21220.250.04-0.2ZPD-1122-21230.30；0.

5、340.08-0.2-21310-100.140.02-0.1ZPD-01 0-5  0.55-2141  i 本安5-10 -22114-200-0.5氣動活塞式3600L/hZPD-1211-22214-12 12-20ZPD-1221-22310-10ZPD-02例：1 ZPD-2111d： 表示配氣動薄膜式、輸入信號 4-20 mA.DC、輸入壓力（信號）：0.02-0.1Mpa, 防爆等級d: 隔爆型 d BT6， 兼容老防爆等級標準B3d、直行程、單作用電氣閥門定位器。例：2 ZPD-2211i: 表示配氣動活塞（氣缸）式、輸入信號： 4-2

6、0 mA.DC、輸出壓力（信號）：0-05Mpa、防爆等級i, 本質(zhì)安全型：is CT6,兼容老防爆等級標準H e、 雙作用電氣閥門定位器。1. 主要技術(shù)指標（1） 基本誤差：±1%（單作用）；±2%（雙作用）（2） 回 差：1%（單作用）；2%（雙作用）（3） 死 區(qū)：0.4%（單作用）；0.8%（雙作用）（4） 額定行程：0-（10-100）mm.角行程（轉(zhuǎn)行程）0-（50°、75°、90°）（5） 氣源壓力：0.14-0.55Mpa（6） 輸入信號：4-20mA.DC(標準型、常規(guī)產(chǎn)品)（4-12mA.DC、12-20 mA.DC）、0-

7、10A.變型產(chǎn)品（0-5 mA.DC、5-10mA.DC）（7） 輸出壓力：0.02-0.5Mpa（8） 耗 氣 量：單作用執(zhí)行器450L/h（供氣0.14Mpa）;雙作用執(zhí)行器3600L/h（供氣0.55Mpa）（9） 輸出特性：線性 常規(guī)性；（等百分比，非線性 特殊型）（10） 環(huán)境溫度：-35+60（本質(zhì)安全型為-20+60）（11） 相對濕度：5%-100%（12） 防爆（防護）型式（等級）：隔爆型 d (d BT6);曾安型 e(e T6);本質(zhì)安全型 I （ia CT6)（13） 輸入阻抗：4-20mA.DC/300±10（20時）；0-10 mA.DC/1000

8、7;30（20時）（14） 氣源接口：M10×1，聯(lián)接銅管為6×1（標準型）（15） 電源接口：M22×1.5， 電源接頭口M22×1.5壹只（16） 外殼材料：鋁合金噴涂工藝處理（17） 外形尺寸：203×160×105（mm）(長×寬×高)，安裝尺寸為中心距50mm的兩只M8螺孔。（18） 重 量：2.8kg 三、工作原理3.1 ZPD-2000系列電氣閥門定位器是按力平衡原理設(shè)計工作的，其工作原理方框見（圖一）圖中： 1：輸入電流 P背：噴咀擋板背壓增加 M1：電磁力矩 P出：輸出壓力增加 M2：反饋力矩 h

9、行：閥門行程增加 M：電磁力矩增加 Q反饋轉(zhuǎn)角增加 3.2 ZPD-200系列基本工作原理如圖二所示當從電動調(diào)節(jié)器來的電流信號，輸入到力矩馬達組件的線圈（1）時，在例句馬達的氣隙中產(chǎn)生一個磁場，它與永久磁鐵產(chǎn)生的磁場共同作用，使銜鐵（2）產(chǎn)生一個向左的力，主杠桿（銜鐵）（2）繞支點（15）轉(zhuǎn)動，擋板（13）靠近噴嘴（14），噴嘴背壓經(jīng)放大器（16）放大后，送入薄膜執(zhí)行機構(gòu)氣室（8），使閥桿向下移動，并帶動反饋桿（9）繞支點（4）轉(zhuǎn)動，連接在同一軸上的反饋凸輪（5）作逆時針方向轉(zhuǎn)動，通過滾輪（10）使付杠桿（6）繞支點（7）轉(zhuǎn)動，并將反饋彈簧（11）拉仲、彈簧（11）對主杠桿（2）的拉力與力矩馬

10、達作用在主杠桿上的力矩相等時，杠桿系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)。此時，一定的信號電流就與一定的閥門位置相對應(yīng)。彈簧（12）是作調(diào)整零位用的。以上作用式為正作用，弱要改變作用方式，只要將凸輪翻轉(zhuǎn)，A向變成B向等，即可。 所謂正作用定位器，就是信號電流增加，輸出壓力亦增加；所謂反作用定位器，就是信號電流增加，輸出壓力側(cè)減少。一臺正作用執(zhí)行機構(gòu)只要裝上反作用定位器，就能實現(xiàn)反作用執(zhí)行機構(gòu)的動作：相反，一臺反作用執(zhí)行機構(gòu)只要裝上反作用定位器，就能實現(xiàn)正作用執(zhí)行機構(gòu)的動作。 四、機械結(jié)構(gòu)ZPD-2000系列電氣閥門定位器的整體結(jié)構(gòu)，如（圖例）所示。主要由殼體、氣路板、接線盒、力矩馬達、氣動放大器（單作用、雙作用）、

11、噴咀、擋板、反饋彈簧臂、量程調(diào)節(jié)、內(nèi)部零部件、外調(diào)零部件及反饋部件等零部件組成。 五、防爆型及防爆措施1. 防爆型式（d）隔爆型：防爆（Ex）標志 d d BT6 (老標志B3d)(e) 增安型：防爆（Ex）標志 e e T6 (老標志Aoe)(i) 本安型：防爆（Ex）標志 I ia CT6 (老標志H e)2. 防爆措施（a）防爆型電氣閥門定位器符合GB3836.1-83 爆炸性環(huán)境用防爆用氣設(shè)備通用要求及GB3836.2-83爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備隔爆型電氣設(shè)備“d”有關(guān)規(guī)定要求。從設(shè)計、結(jié)構(gòu)、制造上保證電氣設(shè)備內(nèi)部規(guī)定的爆炸性氣體混合物爆炸時不能點燃設(shè)備周圍同一爆炸性氣體混合物。 （

12、b）本安型電氣閥門定位器，符合GB3836.1-83爆炸性環(huán)境用防爆用氣設(shè)備通用要求及GB3836.4-83爆炸性環(huán)境用防爆電氣爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全電路和電氣設(shè)備“i”有關(guān)規(guī)定要求.在設(shè)計結(jié)構(gòu)電氣線路上采取防爆措施，使用電路在正常工作和規(guī)定故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性混合物。（c）隔爆型、增安型、本安型電氣閥門定位器經(jīng)國家級儀器儀表防爆安全監(jiān)督檢驗頒發(fā)有關(guān)防爆合格證書。（d）本質(zhì)安全型電氣閥門定位器防爆保護措施如（圖三）所示：3.保護措施（a）本安型定位器必須與關(guān)聯(lián)設(shè)備齊納安全柵LB828、LB815、LB840、LB878、LJ9201、ISB5362-3006、ISB

13、5362-4006、ISB5362-5006、EKZ231B-0-13（調(diào)節(jié)器發(fā)射極輸出）配套使用，組成本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)。 b）定位器力矩馬達中的線圈為高儲能元件，線圈中并聯(lián)的兩只齊內(nèi)二極管D1及D2為保護性元件。如(圖三)所示，在正常工作時，線圈通過4-20 mA.DC電流時D1、D2處于截止狀態(tài)，當處于故障狀態(tài)下（突然斷電、電路開路、短路或接地）儲能線圈中的能量將通過D1及D2與線圈構(gòu)成的回路釋放能量，不能點燃設(shè)備周圍爆炸性氣體混合物。故D1及D2稱之為保護元件。 （c）本質(zhì)安全電路中串聯(lián)有D3 二極管，用于輸入信號單向?qū)?。如若定位器信號加不到線圈中去，定位器不能工作，否則將失去保護元件

14、應(yīng)有的作用。 六、安裝使用及調(diào)整1.安裝閥門定位器與執(zhí)行機構(gòu)安裝正確與否，直接影響閥門定位器的使用效果。合理安裝就是將固定在安裝聯(lián)板上的定位器與連接在執(zhí)行機構(gòu)上的定位器安裝附件合理的連成一體。特殊安裝方式可與供應(yīng)芳進行聯(lián)系，進行技術(shù)服務(wù)指導(dǎo)。（1） 首先將定位器與安裝聯(lián)板固定在一起，方法是用兩個M8×15螺釘將定位器裝在安裝聯(lián)板上進行緊固連接。（或與過渡聯(lián)接按裝板連接）。（2） 將定位器的反饋部件與執(zhí)行機構(gòu)連接。將調(diào)節(jié)閥上閥桿螺帽松開，將反饋部件中支板插在指示器與連接螺母之間固緊（3） 將裝在定位的安裝聯(lián)板與執(zhí)行機構(gòu)支架兩螺孔有M10×15螺釘按所需位置固定好。（4） 將反

15、饋部件中的反饋聯(lián)接板上的連接銷插入定位器凸輪反饋桿開口槽中所對應(yīng)的指示行程位置（10、16、25、40、60100mm）.（5） 不同型式的執(zhí)行機構(gòu)都應(yīng)保證當閥位在50%時，凸輪反饋桿應(yīng)處于水平位置。（6） 將安裝連接的各部位調(diào)整好后，固定鎖緊。（7） 電氣閥門定位器，外殼可靠接地，斷電源后開蓋；定位器電源接口為M22×1.5，電纜布線接頭，鋼管布線接頭（M22×1.5），接頭要緊擰壓緊接口。（8） 本安型電氣閥門定位器，外殼可靠接地，斷電源后開蓋，引起電纜為屏蔽電纜要在安全場所與安全柵匯流條相連，關(guān)聯(lián)設(shè)備裝于安全場所，電纜允許分布電容0.08üF。允許分布電感為

16、2mH。2. 調(diào)整（1） 零位及行程調(diào)整先輸入50%信號，用調(diào)零旋鈕將輸出位移調(diào)整到50%位置。然后將輸入信號由0%分別調(diào)到100%，觀察行程與信號對應(yīng)與否，可用量程旋鈕調(diào)整行程在規(guī)定的位置上。量程調(diào)整可能使零點略有變化，因此需按上述方法反復(fù)調(diào)整直至滿足要求。（2） 分程控制（段幅信號）段幅信號4-12 mA.DC或12-20mA.DC調(diào)整時可用調(diào)零和調(diào)量程來實現(xiàn)。（3） 定位器作用方式的調(diào)整（a） 氣關(guān)式；信號增加時，輸出增加閥桿下移使閥芯關(guān)閉（b） 氣開式：信號增加時，輸出增加閥桿向上移動使閥芯打開（c） 改變定位器作用方式：將氣關(guān)式改變成起開始時，只要將凸輪翻轉(zhuǎn)等。七、維護修理和常見故障

17、1.定位器的維護和修理（1）定位器為現(xiàn)場儀表，應(yīng)定期進行維護餓保養(yǎng)，定位器的氣源應(yīng)保持干燥、清潔。定期對與定位器相應(yīng)配合使用的QFH空氣過濾減壓器進行放水和排污，以免進入定位器放大器影響定位器正常工作。（2）反饋機構(gòu)的轉(zhuǎn)軸及其它轉(zhuǎn)動部分應(yīng)定期加潤滑油。（3）定位器的連接反饋附件因長期工作，可能有松動情況，應(yīng)定期檢查螺釘是否有松動。如發(fā)現(xiàn)松動，擰緊后必須對定位器進行零位調(diào)整。（4）定位器底座上有一噴咀的排氣孔和一恒節(jié)流孔，如不注意將小孔堵塞，定位器將停止工作，故務(wù)請保持小孔的暢通。（5）為便與觀察定位器是否正常工作，應(yīng)保持氣源的輸出壓力表的清潔和醒目。（6）定位器的防爆部分維護和保養(yǎng)，應(yīng)按國家有

18、關(guān)規(guī)定進行檢查和維護。（7）正常使用情況下，應(yīng)每6個月檢驗一次，每年檢修一次。2. 定位器的修理（1）防爆定位器（隔爆型和增安型及本安型）電器部分檢修，不允許在危險區(qū)內(nèi)進行。應(yīng)拆下定位器移至非危險區(qū)進行檢修。（2）氣動放大器的檢修氣動放大器長期工作，氣源中氣體可能有雜質(zhì)混入，影響放大器正常工作。修理時將放大器拆下后，對內(nèi)部件進行清理。3. 常見故障及處理方法常見故障故障主要原因處理方法有氣源，有信號，無輸出信號正負極接反噴咀擋板接觸不良恒節(jié)流孔堵塞力矩馬達短路 正確接線使噴咀與擋板接觸好恒節(jié)流孔疏通孔找出短路原因并解除 給定信號后閥位超越或滯后反饋連桿支點位置不對應(yīng)量程調(diào)節(jié)不當零點調(diào)節(jié)不當磁鋼

19、退磁 調(diào)準確反饋桿位置用量程旋鈕調(diào)準量程用零點旋鈕調(diào)準零點更換磁鋼 小行程閥振蕩雙作用執(zhí)行機構(gòu)振蕩放大器氣路泄漏凸輪連接松動沒緊固連接反饋件松動沒緊固 緊固放大器螺釘，膜片損壞應(yīng)更換 緊固凸輪連接件檢查反饋件各螺絲并固定緊 信號給定后閥桿動作遲緩 放大器充排氣不匹配氣源供氣壓力不足減壓閥輸出流量小噴咀擋板接觸不良平衡螺釘調(diào)節(jié)不當執(zhí)行機構(gòu)氣室或膜片漏氣 適當加大氣源壓力調(diào)大減壓閥流量使噴咀與擋板接觸好適當調(diào)節(jié)好平衡螺釘找專業(yè)人員，解決執(zhí)行機構(gòu)的漏氣問題 2、自動/手動切換開關(guān)應(yīng)在需要暫時停止定位器動作時使用。切換開關(guān)出廠時設(shè)定為“自動“，逆時針方向旋轉(zhuǎn)時定位器停止工作，執(zhí)行機構(gòu)為”手動“?；貜?fù)自動順時針方向旋轉(zhuǎn)即可。圖43、因受到執(zhí)行機構(gòu)或閥門負荷等外部條件影響，靈敏度降低或滯后度增高時將底座調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)扭向順時針方向旋鈕，如出現(xiàn)振動則將底座調(diào)節(jié)旋鈕向逆時針方向旋鈕。（此旋鈕只在雙作用使用時需要改變輸出壓力的穩(wěn)定壓