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阀门定位器功能介绍

日期:2018-11-30 17:14:55     浏览次数:

阀门定位器功能介绍
阀门定位器
一、定义:
   阀门定位器是调节阀的主要附件,通常与调节阀配套使用,它接受调节器的输出信号,然后以它的输出信号去控制气动调节阀,当调节阀动作后,阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器, 阀门定位器将阀杆位移信号作为输入的反馈测量信号,以控制器输出信号作为设定信号,进行比较,当两者有偏差时,改变其到执行机构的输出信号,使执行机构动作,建立了阀杆位移与控制器输出信号之间的一一对应关系。因此,阀门定位器以阀杆位移为测量信号,以控制器输出为设定信号的反馈控制系统。该控制系统的操纵变量是阀门定位器去执行机构的输出信号
二、阀门定位器的分类:
1、气动阀门定位器
    气动阀门定位器的输入信号是标准气信号,例如,0~100kPa气信号,其输出信号也是标准的气信号。通过气动驱动控制阀门的执行机构,也是最早的定位器,属于机械式(力平衡原理:通过气动滑阀来实现气压平衡),优点是:控制比较精确,缺点是:因为是气动控制,如果需要反馈至控制中心,就需要做电气转换。
2、电气阀门定位器
    电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号,例如,4~20mA电流信号或1~5V电压信号等,在电气阀门定位器内部将电信号转换为电磁力,然后输出气信号到控制阀。此种在国内的应用最广,就是在气动定位器的基础上将电气转换元件集成到定位器上,方便了控制(相比气动定位器:用户只需要给标准的信号即可,而气动定位器的控制信号也是气源信号,在和系统的电流联系过程中,需要电气转换器),同时改进了滑阀的设计,采用了喷嘴挡板的设计。 优点是:控制方便,缺点是:喷嘴挡板的结构,使得该类型定位器对环境震动比较敏感。
3、智能电气阀门定位器
   与传统定位器从控制规律上基本相同,都是将输入信号与位置反馈进行比较后对输出压力信号进行调节。但在执行元件上智能定位器和传统定位器完全不同,也就是工作方式上二者完全不同。智能定位器以微处理器为核心,利用了新型的压电阀代替传统定位器中的喷嘴、挡板调压系统来实现对输出压力的调节。其具体工作原理: 由阀杆位置传感器拾取阀门的实际开度信号,通过A/D转换变为数字编码信号,与定位器的输入(设定)信号的数字编码在CPU中进行对比,计算二者偏差值。如偏差值超出定位精度,则CPU输出指令使相应的开/关压电阀动作,即:当设定信号大于阀位反馈时,升压压电阀V一l打开,输出气源压力P1增大,执行机构气室压力增加是阀门开度增加,减小二者偏差;如设定信号小于阀位反馈则排气压电阀V-2打开,通过消音器排气减小输出气源压力P1,执行机构气室压力减小是阀门开度减小,二者偏差减小。正是通过CPU控制压电阀来调节输出气源压力的大小使输入信号与阀位达到新的平衡。
4、按动作的方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器
   单向阀门定位器用于活塞式执行机构时,阀门定位器只有一个方向起作用,双向阀门定位器作用在活塞式执行机构气缸的两侧,在两个方向起作用。
5、 按阀门定位器输出和输入信号的增益符号分为正作用阀门定位器和反作用阀门定位器。
   正作用阀门定位器的输入信号增加时,输出信号也增加,因此,增益为正。反作用阀门定位器的输入信号增加时,输出信号减小,因此,增益为负。
定位器从所配阀门来分可以分为:直行程和角行程
   行程区分是根据执行器的动作方式来区分的,角行程是指执行器在工作时动作轴是做角度旋转运动,直行程则是动作轴做直线运动。如果定位器用在角行程执行器或阀门(如气动球阀或蝶阀)则选择角行程,如果是用在直行程执行器或阀门(如气动薄膜阀)则选择直行程。
6、 从控制方式分:双作用、单作用
   1、执行器只有活塞式有双作用。
   2、阀门定位器也分为双作用和单作用,只有一路输出(OUT1)的为单作用,有两路输出(OUT1&OUT2)的为双作用。
   3、单作用阀门定位器一般用于单作用执行器,包括薄膜执行机构、单缸单作用气缸、双缸单作用气缸等。
   4、双作用阀门定位器一般用于双作用执行器,像单缸双作用、双缸双作用等。 5、非常规用法时,配用一些气动元件,以上可以混用。
根据以上分类,配置定位器都需要提供:定位器类型、控制方式、所配阀门类型、防爆要求、防护要求、反馈功能、总线通讯要求。
三、阀门定位器的防爆要求:
   阀门定位器系现场安装仪表,对于气动阀门定位器来说无引爆源存在,且定位器没有发热元件,是一天然防爆仪表。电/气阀门定位器有电信号存在,如没有防爆措施,则爆炸危险场所是禁止使用的。目前国内外常见的防爆电/气阀门定位器有:
   a)本质安全型(本安型)防爆阀门定位器,采用限止电火花和热效应两个可能的点燃源的防爆原理构成的阀门定位器。防爆标志:Exia Ⅱ CT6适用于0区、1区、2区的场所。
   b)隔爆型阀门定位器,采用定位器外壳内发生爆炸时具有隔离的措施,不至于传爆到外壳以外的危险性气体以免引起爆炸。防爆标志:Ex d Ⅱ BT6适用于1区、2区的场所。
   c)增安型阀门定位器,采用定位器最高表面温度控制在温度组别以下,满足电气间隙和爬电距离防爆要求,以及定位器的外壳和接线盒的防护等级不低于IP54防护能力的要求。防爆标志:Ex e Ⅱ T6同样适用于在正常运行条件下不会产生电弧或火花的1区、2区的场所。
四、定位器的基本功能
  1. 比例动作和定位作用
比例动作:根据输入的信号,使阀门的阀位与输入信号相对应。
定位作用:当输入信号固定时,阀位不受工艺条件的变化而变化。
  2. 功率放大
针对气动输入信号而言,定位器可将输入的气信号;通过定位器中的气动 功率放大器进行放大,使微小的信号就可以控制阀门动作。
  3. 提高阀门的控制精度
由于定位器是根据输入信号与阀门位置的偏差对输出信号进行调整的,一旦输入信号与阀门位置有偏差,定位器将自动调整输出信号以改变阀位,直到阀位与输入信号相对应为止,这样大大提高了阀门的控制精度。
  4. 克服摩擦力
由于定位器本身的定位闭环控制,当摩擦力变化时(指阀杆的填料、执行器的密封等部分的摩擦力);定位器可以根据由摩擦力造成的位置偏差,自动增加或减少输出到执行器的压力,以克服摩擦力对阀门开度造成的影响。
  5. 改变作用方式
通过设定定位器的正、反作用,我们可以改变阀门的作用方式。
  6.改变阀门特性曲线
阀门的流量特性,除了在阀门制造时通过改变阀芯/座的形状来实现外;我们可以在定位器中,通过改变反馈量(模拟定位器)和设定参数(数字定位器)来改变阀门的流量特性。用定位器改变阀门流量特性的实质是:通过改变定位器输入信号和阀位的关系来改变阀门的开度,实现不同的阀门流量特性。
  7.信号转换/分程控制
我们可以通过定位器实现电/气转换,也可以利用定位器来实现阀门的分程控制。
  8. 阀门故障诊断(数字定位器)
在数字定位器中,我们可以利用定位器实现对阀门的故障进行诊断。
  9. 整合其它功能(回讯开关,电磁阀,位置变送器等)
利用定位器我们可以将回讯开关,电磁阀,位置变送器等整合在一起,这样可使阀门的附件之间的连接更加紧凑和可靠,同时也可提高定位器的性能价格比。