淺析傳統(tǒng)閥門定位器智能閥門定位器原理調(diào)校

1、-PAGE . z淺析傳統(tǒng)閥門定位器與智能閥門定位器的原理及調(diào)校摘要為了適應(yīng)自動(dòng)控制技術(shù)水平的不斷開展，氣動(dòng)執(zhí)行器在準(zhǔn)確性、靈敏性和穩(wěn)定性等方面也有了較大的提高，但是目前應(yīng)用的傳統(tǒng)定位器和現(xiàn)在出現(xiàn)的智能閥門定位器存在一定差距。比擬了傳統(tǒng)定位器和智能定位器在構(gòu)造和工作原理上的異同，以及在氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)用上的不同效果，重點(diǎn)介紹了智能定位器的特點(diǎn)、組件、原理和調(diào)試方法。通過攀渝鈦業(yè)的應(yīng)用實(shí)例，說明智能定位器具有質(zhì)量可靠、調(diào)試簡單、故障率低等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足工藝系統(tǒng)的需求。關(guān)鍵詞：定位器 氣動(dòng)執(zhí)行器 調(diào)試 控制精度 反應(yīng)目錄0 引言21 傳統(tǒng)電氣閥門定位器的工作原理21.2傳統(tǒng)定位器的調(diào)校31.3傳統(tǒng)定位

2、器的故障分析41.4傳統(tǒng)閥門定位器的缺乏42 智能電氣閥門定位器工作原理52.1智能定位器的組成62.2智能定位器的特點(diǎn)62.3智能定位器的功能62.4智能定位器的調(diào)試63實(shí)例84結(jié)語80 引言電氣閥門定位器是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的關(guān)鍵之一，其作用是把調(diào)節(jié)裝置輸出的電信號(hào)變成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作的氣信號(hào)，而且具有閥門定位功能，既克制閥桿摩擦力，又可以克制因介質(zhì)壓力變化而引起的不平衡力，從而能夠使閥門快速地跟隨、對應(yīng)于調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥快速定位，提升其調(diào)節(jié)品質(zhì)。隨著智能儀表技術(shù)的開展，微電子技術(shù)廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)儀表中，大大提高了儀表的功能與性能。其在電氣閥門定位器中的應(yīng)用使智能定位器的性能和功能有了

3、一個(gè)大的飛躍。1傳統(tǒng)電氣閥門定位器的工作原理電氣閥門定位器的經(jīng)過幾十年的開展。各公司產(chǎn)品雖不盡一樣，但根本原理大致一樣，下面畫簡圖進(jìn)展說明。其根本構(gòu)造組成如圖 1 所示。其工作原理是基于力平衡原理。定位器反應(yīng)桿反應(yīng)閥門的開度位置變化，當(dāng)輸入信號(hào)產(chǎn)生的電磁力矩與定位器的反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩相等，定位器力平衡系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，定位器處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)輸入信號(hào)與閥位成對應(yīng)比例關(guān)系。當(dāng)輸入信號(hào)變化或介質(zhì)流體作用力等發(fā)生變化時(shí)，力平衡系統(tǒng)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應(yīng)回路產(chǎn)生的作用力就處于不平衡狀態(tài)，由于噴嘴和擋板的作用，使定位器氣源輸出壓力發(fā)生變化，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室壓力的變化推

4、動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使閥桿定位到新位置，重新與輸入信號(hào)相對應(yīng)，到達(dá)新的平衡狀態(tài)。圖1.1 傳統(tǒng)電/氣定位器的部構(gòu)造圖1.2傳統(tǒng)定位器的調(diào)校1.2.1 零位的調(diào)整信號(hào)源調(diào)至4mA時(shí)，假設(shè)閥位指針不在零位上，翻開閥門定位器，緩慢調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使閥位指針指示零位。1.2.2 量程調(diào)整信號(hào)源調(diào)至20mAS時(shí)，假設(shè)閥位指針不在標(biāo)牌最大位置時(shí)，調(diào)整定位器的量程旋鈕，使之指示在最大位置。1.2.3 調(diào)準(zhǔn)量程和零點(diǎn)以后，分別給信號(hào)源輸入8mA、12mA、16mA、和20mA信號(hào)，閥位指針分別指向25%、50%、75%、和100%。如果指示不準(zhǔn)確，可微調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，便能指示準(zhǔn)確。如果效果任不太好，那就是行程量缺乏，

5、松動(dòng)量程調(diào)節(jié)鎖緊螺釘，并轉(zhuǎn)動(dòng)量程調(diào)節(jié)螺釘嗎，調(diào)節(jié)完畢后擰緊鎖緊螺釘。通過反復(fù)調(diào)整零點(diǎn)和量程，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程在公差圍。1.3傳統(tǒng)定位器的故障分析1.3.1 閥門定位器由輸入信號(hào)但是沒有輸出信號(hào)：電磁鐵組件發(fā)生故障，建議換電磁鐵組件；供氣壓力不對，建議檢查氣源壓力；氣動(dòng)放大器擋板零點(diǎn)調(diào)節(jié)過高，擋板遠(yuǎn)離噴嘴；氣路堵塞；氣路連接有誤，包括放大器；電/氣定位器輸入信號(hào)線正負(fù)極接反。1.3.2 閥門定位器沒有輸入信號(hào)但輸出信號(hào)一直最大：氣動(dòng)放大器擋板零點(diǎn)調(diào)節(jié)過低，擋板過于壓緊噴嘴；噴嘴堵塞；輸出壓力緩慢或不正常會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的膜頭受損、漏氣，造成有輸入信號(hào)但調(diào)節(jié)閥動(dòng)作緩慢故障，使調(diào)節(jié)閥達(dá)不到及時(shí)調(diào)節(jié)的效果

6、，處理方法檢查膜室，更換膜片。1.3.3定位器線性不好：反應(yīng)凸輪或彈簧選擇不當(dāng)或者方向不對；反應(yīng)連桿機(jī)構(gòu)安裝不好或者在*些位置有卡住現(xiàn)象；噴嘴或擋板有異物；背壓有輕微泄露現(xiàn)象。為閥門定位器提供的壓縮空氣必須是經(jīng)過過濾清潔的空氣。工作中拆卸的部件，在調(diào)節(jié)完畢后一定要正確固定。注意不要使磁性裝置受到震動(dòng)或者對其施加過大壓力，這樣會(huì)使零件受損，工作性能降低。應(yīng)盡量減少拆卸噴嘴擋板裝置的次數(shù)。1.4傳統(tǒng)閥門定位器的缺乏：1.4.1因采用機(jī)械力平衡式原理工作，定位器重有很多相互作用的小零件，可動(dòng)件較多，容易受溫度波動(dòng)影響，誤差較大。1.4.2 耐環(huán)境性差，采用機(jī)械力平衡式原理的定位器易受到外界振動(dòng)的影響

7、，外界振動(dòng)傳到力平衡機(jī)構(gòu)，有時(shí)會(huì)使定位器難以工作。1.4.3裝好的調(diào)節(jié)閥由于尺寸、襯墊摩擦等是多變的，假設(shè)將各種調(diào)節(jié)閥也作相應(yīng)改變，到達(dá)最正確狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)。1.4.4噴嘴本身就是一個(gè)潛在的故障源，易被空氣中的灰塵或污染顆粒堵住，使定位器不能正常工作。特別是在鈦白粉車間這樣粉塵較重的環(huán)境下極易被堵住，清理周期大大縮短，影響生產(chǎn)1.4.5 能耗大。常規(guī)定位器由噴嘴連續(xù)供應(yīng)壓縮空氣，哎執(zhí)行器處于穩(wěn)定狀態(tài)也要供應(yīng)壓縮空氣，當(dāng)工廠使用的執(zhí)行器較多時(shí)，能耗較大，也即所費(fèi)本錢較大。1.4.6 傳統(tǒng)定位器手動(dòng)調(diào)整時(shí)不用專用設(shè)備如減壓閥，不中斷控制回路是不可能的。1.4.7 傳統(tǒng)定位器零點(diǎn)和行程的調(diào)整分別用手

8、動(dòng)調(diào)整，需反復(fù)進(jìn)展，很費(fèi)時(shí)間，而且調(diào)整有事往往在車間現(xiàn)場，環(huán)境溫度極高，對儀表維修工來說是個(gè)體能的挑戰(zhàn)。2 智能電氣閥門定位器工作原理智能電氣閥門定位器與傳統(tǒng)定位器從本質(zhì)控制規(guī)律上根本一樣，均是將輸入信號(hào)與位置反應(yīng)進(jìn)展比擬后對輸出壓力信號(hào)進(jìn)展調(diào)節(jié)，但在執(zhí)行元件上智能定位器和傳統(tǒng)定位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不同。首先采用微處理器為核心，再一個(gè)就是采用新型器件。利用新型的壓電閥代替了傳統(tǒng)定位器中的噴嘴、擋板調(diào)壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對輸出壓力的調(diào)節(jié)控制，從而實(shí)現(xiàn)閥門位置的準(zhǔn)確定位。它采用微處理器給定值和位置反應(yīng)作比擬，微處理器檢測偏差給定值-位置反應(yīng)信號(hào)的大小和方向，用一個(gè)五步開關(guān)程序來控制壓電閥

9、，壓電閥將控制指令轉(zhuǎn)換為氣動(dòng)位移增量。當(dāng)控制偏差很大時(shí)，定制器輸出一個(gè)連續(xù)信號(hào)；當(dāng)控制信號(hào)不大時(shí)，定位器輸出脈沖連續(xù)；當(dāng)控制器偏差很小時(shí)，則沒有控制指令輸出。壓電閥的主導(dǎo)元件是以個(gè)壓電開關(guān)，它同主控氣路連在一起。壓電閥由于質(zhì)量小，可以釋放很短的控制脈沖，因而能夠到達(dá)很高的定位精度。定位器采用適當(dāng)?shù)陌惭b組件固定到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移通過安裝的組件檢測并由一個(gè)剛性連續(xù)的導(dǎo)電塑料電位器轉(zhuǎn)換，裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的組件檢測得到的角度誤差被自動(dòng)校正。智能定位器的工作原理進(jìn)展說明，其根本構(gòu)造組成如圖 2 所示。2.1智能定位器的組成智能閥門定位器是一種采用高集成度微處理器的數(shù)字式現(xiàn)場設(shè)備，在構(gòu)造和工作原理

10、上與傳統(tǒng)定位器由很大不同。它體積小、重量輕，定位器部能輸出位反信號(hào)和限位開關(guān)信號(hào)，使用該定位器不需要額外增加位反和限位開關(guān)，定位器部主要由以下部件組成：2.1.1 電路板組件。它是一種帶微處理器和輸入電路的主板，LCD屏和操作按鈕位于電路板上，電路板安裝架留有數(shù)個(gè)插槽，按編號(hào)分別可以插入具有位置反應(yīng)和報(bào)警功能的模塊。位置反應(yīng)模塊輸出4-20mA位反電流信號(hào)，在自動(dòng)方式時(shí)如果執(zhí)行單元達(dá)不到設(shè)定位置開到位和關(guān)到位或發(fā)生故障時(shí)，輸出一個(gè)報(bào)警信號(hào)，并將故障代碼顯示在LCD屏上。閥位反應(yīng)模塊和報(bào)警模塊以及SIA模塊的信號(hào)之間，在電氣上都是隔離的，防止相互干擾。2.1.2由壓電閥組夠成的氣路控制及放大局部

11、，能控制進(jìn)入執(zhí)行器的供氣量。2.1.3 限位開關(guān)觸發(fā)模塊SIA，可發(fā)出“開到位和關(guān)到位的限位信號(hào)。2.2智能定位器的特點(diǎn)智能閥門定位器能實(shí)現(xiàn)非常高的質(zhì)量控制，它有許多常規(guī)定位器無法到達(dá)的特點(diǎn)2.2.1 通過三個(gè)按鍵和LCD顯示可以實(shí)現(xiàn)簡捷的操作和調(diào)試，而常規(guī)定位器只能憑借調(diào)試人員的經(jīng)歷，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)零位和量程旋鈕進(jìn)展調(diào)試，一般人員不易掌握。2.2.2溫度和壓縮空氣的變化對定位器的影響可以忽略。2.2.3接收的4-20mA指令信號(hào)，帶HART通信協(xié)議，能通過信器采集和修改定位器參數(shù)，方便檢修員進(jìn)展更換。2.3智能定位器的功能智能閥門定位器除具備常規(guī)定位器的全部功能外，還具有以下常規(guī)定位器不具有的

12、功能：2.3.1具有零位和各行程圍自動(dòng)調(diào)整的功能。2.3.2具有自診斷功能，并將故障代碼顯示在LCD屏上，方便檢修人員排除故障。2.3.3可設(shè)置閥門“嚴(yán)密關(guān)閉功能，確保對閥座最大的定位壓力，防止閥門關(guān)閉不嚴(yán)，產(chǎn)生漏流。2.3.4定位器部的行程檢測組件和控制器可以別離安裝到誒那個(gè)武器罩外部，在溫度過高或振動(dòng)過強(qiáng)的工作環(huán)境下這一功能非常有用。2.4智能定位器的調(diào)試2.4.1 調(diào)試準(zhǔn)備檢查定位器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否已準(zhǔn)確連接，并接線正確，給定器提供1.4-7bar的工作氣源和18-35V電壓源或4-20mA電流源。通過三個(gè)按鍵檢查執(zhí)行器在全部調(diào)整圍能自由移動(dòng)，讓后移動(dòng)執(zhí)行器連桿到達(dá)水平位置，顯示屏顯示儀個(gè)

13、48%-52%之間的值，這樣定位器能測定的位移將更準(zhǔn)確，否則調(diào)整定位器連桿。2.4.2自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)展初始化由于這種執(zhí)行器應(yīng)用廣泛，初始化的過程，實(shí)際是定位器微處理器采集執(zhí)行器數(shù)據(jù)，從而與該執(zhí)行器相匹配過程。定位器能自動(dòng)測定執(zhí)行器的作用方向、行程實(shí)間，并配以手動(dòng)設(shè)置其他少量參數(shù)，大多數(shù)參數(shù)默認(rèn)即可。2.4.3復(fù)制初始化數(shù)據(jù)，定位器更換當(dāng)*臺(tái)定位器出現(xiàn)故障，需要進(jìn)展更換，而工藝系統(tǒng)又不允許對定位器進(jìn)展初始化時(shí)，可以使用這一功能對定位器調(diào)試。更換一臺(tái)沒有經(jīng)過初始化的定位器給另外在允許的執(zhí)行器時(shí)，用HART通信器從需要更換的定位器采集數(shù)據(jù)，并復(fù)制到新定位器，就能夠滿足工藝系統(tǒng)要求。等到工藝系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，

14、再對該定位器進(jìn)展初始化，提高控制精度。以上分別介紹了傳統(tǒng)定位器與智能定位器的工作原理及提點(diǎn)性能及調(diào)校。下面把兩者的比照作個(gè)總結(jié)：智能閥門定位器不僅能很好地消除或減小傳統(tǒng)閥門定位器的一些缺乏，而且智能定位器與傳統(tǒng)閥門定位器在性能、使用情況、性能價(jià)格比等方面進(jìn)展比擬，有以下一些特點(diǎn)。如表3所列： 類 型 配用普通定位器的調(diào)節(jié)閥 配用智能定位器的調(diào)節(jié)閥 根本誤差 小于全行程的+2% 小于全行程的+0.5% 回 差 2% 0.5% 死 區(qū) 0.8% 0.1% 閥門的穩(wěn)定性 穩(wěn)定 及其穩(wěn)定 調(diào) 校 現(xiàn)場手動(dòng)調(diào)校 通過效驗(yàn)儀在現(xiàn)場、機(jī)柜或與DCS通訊調(diào)校 信號(hào)源 4-20mA或氣動(dòng)信號(hào)4-20mA或數(shù)字信

15、號(hào) 耗氣量 大 極 小 性能價(jià)格比 低 高 通 訊 無 有 安裝、調(diào)試 不方便 方 便 表3 傳統(tǒng)定位器與智能定位器的比擬此外，智能閥門定位器可以講全部氣源壓力送到調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜室，使氣源壓力得到充分利用，因此提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力；減少普通閥門定位器氣動(dòng)信號(hào)的傳遞滯后，加快動(dòng)作速度；進(jìn)一步改善了調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性；通過功能鍵，智能閥門定位器能方便的進(jìn)展流量設(shè)置，同時(shí)它具有現(xiàn)實(shí)和報(bào)警功能。3實(shí)例在我們鈦白粉生產(chǎn)車間水解罐上有一個(gè)蒸汽閥門長期調(diào)節(jié)到關(guān)閉狀態(tài)時(shí)閥門不能完全關(guān)閉，任然有蒸汽通過，對工藝要求造成很大影響。后采用智能閥門定位器應(yīng)用“嚴(yán)密關(guān)閉功能，確保對閥座最大的定位壓力，使閥門關(guān)閉，問題得以解決。在我們生產(chǎn)現(xiàn)場條件惡劣，有腐蝕且高溫，閥門調(diào)節(jié)不好，