帶定位器氣動薄膜調節閥

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之前介紹三臺氣體減壓閥串聯減壓，現在介紹帶定位器氣動薄膜調節閥氣動薄膜調節閥是生產過程自動控制系統中用量zui大和zui重要的產品之一。定位器是氣動薄膜調節閥的主要附件，為了改善氣動薄膜調節閥工作特性，定位器與氣動薄膜調節閥配套使用，定位器接收從控制器或控制系統4 ～ 20mA 直流電流信號，并向氣動薄膜執行機構輸送空氣控制閥門位置。

帶定位器氣動薄膜調節閥下圖表示調節閥靜特性的測試系統。供給氣動執行機構或氣動閥門定位器的氣壓信號可利用氣動定值器設定，設定值從標準的壓力表中讀得。如果配用電氣閥門定位器時，電流信號由直流電源穩壓器設定，由標準電流表知道電流的大小。
在眾多的控制應用場合中，閥門定位器是調節閥zui重要的附件之一。尤其是對于某個特定的應用場合，如果要選擇一個zui適用的閥門定位器，那么就應注意考慮下列因素：
1)閥門定位器能否實現“分程”？實現“分程”是否容易、方便？具備“分程”功能就意味著閥門定位器只對輸入信號的某個范圍 (如：4～12mA或0.02～0.06MPaG)有響應。因此，如果能“分程”的話，就可以根據實際需要，只用一個輸入信號實現先后控制兩臺或多臺調節閥。
2)定位器的零點和量程的調校是否容易、方便？是不是不用打開盒蓋就可以完成零點和量程的調校？但值得注意的是：有時候為了避免不正確的(或非法的)操作，這種隨意就可進行調校的方式需要被禁止。
3)閥門定位器的零點和量程的穩定性如何？如果零點和量程容易隨著溫度、振動、時間或輸入壓力的變化而產生漂移的話，那么閥門定位器就需要經常地被重新調校，以確保氣動薄膜調節閥的行程動作準確無誤。
4)閥門定位器的精度在理想工況下，對應某一輸入信號，調節閥的內件(TrimParts,包括球體/閥芯、閥桿、閥座等)每次都應準確地定位在所要求的位置，而不管行程的方向或者調節閥的內件承受多大的負載。
5)閥門定位器對空氣質量的要求如何?由于只有極少數供氣裝置能提供滿足ISA標準(有關儀表用空氣質量的標準：ISA標準F7.3)所規定的空氣，因此，對于氣動(或電-氣)閥門定位器，如果要經受得住現實環境的考驗，就必須能承受一定數量的塵埃、水汽和油污。
6)零點和量程的標定兩者是相互影響還是相互獨立?如果相互影響，則零點和量程的調校就需要花費更多的時間，這是因為調校人員必須對這兩個參數進行反復調整，以便逐步地達到準確的設定。
7)閥門定位器是否具備“旁路”，可允許輸入信號直接作用于調節閥?這種“旁路”有時可簡化或者省去執行機構裝配設定的校驗，如：執行機構的“支座組件設定”和“彈簧座負載設定”――這是因為在許多情況下，一些氣動調節閥的氣動輸出信號與執行機構的“支座組件設定”*吻合匹配，用不著對其再進行設定(其實，在這種情況下，閥門定位器*可以省去不用。當然，如果選用了，那么也可利用閥門定位器的“旁路”使氣動調節器的氣動輸出信號直接作用于調節閥)。另外，具備“旁路”有時也可允許在線的對閥門定位器進行有限度的調校或維修維護(即利用閥門定位器的“旁路”使調節閥繼續保持正常工作，無須強制調節閥離線)。
8)閥門定位器的作用是否快速?空氣流量愈大(閥門定位器不斷的比較輸入信號和閥位，并根據它們之間的偏差，調節其本身的輸出。如果閥門定位器對這種偏差響應快速，那么單位時間里空氣的流動量就大)，調節系統對設定點和負載變化的響應就愈快――這意味著系統的誤差(滯后)愈小，控制品質愈佳。
9)閥門定位器的頻率特性(或稱頻率響應)是什么?一般來說，頻率特性愈高(即對頻率響應的靈敏度愈高)，控制性能就愈好。但必須注意：頻率特性應采用穩定的實驗方法而非理論方法來確定，并且在評估測定頻率特性時，應將閥門定位器和執行機構合并起來考慮。
10)閥門定位器的zui大額定供氣壓力是多少?例如：有些閥門定位器的zui大額定供氣壓力只標定為501b/in2(即：50psi,lpsi=0.070kgf /cm2≈6.865kPa)，如果執行機構的額定操作壓力高于501b/in2，那么閥門定位器就成了執行機構輸出推動力的制約因素。
11)當調節閥與閥門定位器裝配組合后，它們的定位分辨率如何?這對調節系統的控制品質有非常明顯的作用，因為分辨率越高，氣動調節閥的定位就越接近理想值，因調節閥過調而造成的波動變化就可以得到扼制，從而zui終達到限制被調節量周期性變化的目的。
12)閥門定位器的正反作用轉換是否可行?轉換是否容易?有時這個功能是必要的。例如，要把一個“信號增加――閥門關”的方式改為“信號增加――閥門開”的方式，就可使用閥門定位器的正反作用轉換功能。
13)閥門定位器內部操作和維護的復雜程度如何?*，部件越多，內部操作結構越復雜，對維護(修)人員的閥門技術培訓就越多，而且庫存的備品備件就越多。
14)閥門定位器的穩態耗氣量這個參數對于某些工廠裝置很關鍵，而且可能是一個限制因素。
15)當然，在評價和選用閥門定位器時，其他因素也應考慮。譬如：閥門定位器的反饋連桿機構(FeedbackLinkage)要能真實的反應閥芯的位置；另外，閥門定位器必須堅固耐用，具備抗環境保護和防腐能力，而且安裝連接簡易方便。

1 空氣壓縮機；2,7,10 壓力表；3 截止閥；4,8 過濾器；5,9 減壓閥；6氣動定值器  11 直流電源穩壓器；12 氣動閥門定位器(或電氣閥門定位器)
13 定位器安裝板；14 氣動執行機構(或電動執行機構、氣動或電動調節閥)；15 千分表(或百分表)；16 千分表架；17磁性吸鐵盤；18 調節閥固定臺
    測試的步驟如下：
1、試驗時，輸入信號在正反兩個方向上緩慢變化時，讓閥門在全行程(直線或轉角)范圍的動作連續、平穩；
2、輸入信號只能單向增大或減小，不允許輸入信號超過設定點后又返回設定點；
3、行程測定以閥芯全關位置作為基準；
4、輸入信號的測試設定點在全行程范圍的5%、10%、20%、、、…·90%、100%處，反向時為100%、90%、……20%、10%、5%處，也可以按規定減少被測量點，但除非另有規定，試驗點至少要包括信號范圍的0%、25%、50%、75%、100%五個點；
5、按規定的次數測試之后，計算各種靜特性的偏差值。

備注：
*本表中散熱高溫型的重量以PN16為依據，低溫型以PN40為依據。
*法蘭密封面形式：PN10、PN16為凸面，PN40、PN64為凹凸面、閥體為凹面
*薄膜執行機構氣信號接口：內螺紋M16*1.5
*夾套保溫型夾套載熱體接口：對焊Φ18*4
*閥體法蘭及法蘭端面距離可以按用戶的標準制造。

2、工作原理
定位器( 圖1) 由電機、先導閥、閥瓣、執行機構、反饋桿和彈簧等組成。為了打開閥門，增加電流信號，力矩電機工作產生電磁場，擋板受電磁場作用遠離噴嘴。噴嘴和擋板間距變大，排出先導閥內部線軸上方的氣壓。受其影響線軸向右邊移動，推動擋住底座的閥瓣，氣壓通過底座輸入到執行機構。隨著執行機構氣室內部壓力增加，執行機構推桿下降，通過反饋桿把執行機構推桿位移的變化傳達到滑板，位移變化又傳達到量程反饋桿，拉動量程彈簧。當量程彈簧和力矩電機的力保持平衡時，擋板回到原位，減少與噴嘴間距。隨著通過噴嘴排出空氣量的減少，線軸上方氣壓增加。線軸回到原位，閥瓣重新堵住底座，停止氣壓輸入到執行機構。當執行機構的運動停止時，定位器保持穩定狀態。

定位器結構

1. 力矩電機2. 擋板3. 噴嘴4. 先導閥5. 線軸6. 底座7. 閥瓣8. 氣室9. 執行機構10. 推桿11. 反饋桿12. 滑板13. 量程反饋桿14. 量程彈簧

圖1 定位器結構

3、安裝
首先在執行機構的上方臨時安裝空氣過濾減壓閥( 圖2) ，在連接執行機構與閥體的開合螺母上安裝反饋銷，將反饋銷插入定位器反饋桿一字槽內。要將反饋銷正確插入到反饋桿的固定彈簧上，以減少滯后度，裝上定位器。用螺釘將定位器固定在配件托架上。安裝后反饋桿在閥門行程50% 的位置要處于水平狀態。可調整支架和反饋桿連接件，使反饋桿處于水平狀態。如果安裝后反饋桿不在水平狀態，則對執行機構的線性有影響。

定位器在氣動薄膜調節閥執行機構上的安裝

圖2 定位器在氣動薄膜調節閥執行機構上的安裝

4、配管
定位器與氣動薄膜調節閥執行機構氣管安裝前需清除氣管內部的雜質。氣管不能受壓或破損，氣管內徑要達到定位器的正常通氣要求。在定位器氣源接口前方必須安裝帶有過濾功能的空氣減壓閥，以防止水分、油污等異物進入定位器內部。將帶有過濾功能的空氣減壓閥與定位器進口連接( 圖3) ，定位器設計為信號增加時，從出口1 輸出壓力。因此，使用在氣動調節閥執行機構時，要把出口1 和執行機構氣室相連接。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥定位器在氣動薄膜調節閥執行機構上的氣管安裝

圖3 定位器在氣動薄膜調節閥執行機構上的氣管安裝

5、動作設定
5.1、閥門全關( 0 點) 設定

(1) 輸入來自控制器與氣動薄膜調節閥全關位置相對應的電流信號4mA。

(2) 通過順時針或逆時針旋轉0 點調節按鈕調整閥門的全關位，對準執行機構的起點。向符號“+”方向旋轉時，0點彈簧拉伸，0點上升。向符號“-”方向旋轉時，0點彈簧壓縮，0點下降( 圖4) 。

0 點調節裝置

圖4 0 點調節裝置

5.2、閥門全開( 量程) 設定

(1) 輸入來自控制器與氣動薄膜調節閥全開位置相對應的電流信號20mA。

(2) 確認執行機構的行程標尺，通過調節量程按鈕調整閥門的全開位。如果行程指示低于行程刻度，調節量程按鈕向符號“+”方向旋轉。如果行程指示高于行程刻度，調節量程按鈕向符號“-”方向旋轉( 圖5) 。

量程調節裝置

圖5 量程調節裝置

(3) 調節量程后，0點會發生變化，要重新調整0 點，調整0 點后再重新調整量程。要反復進行幾次0 點和量程調節。

(4) 調整后，擰緊0 點和量程調節件中間的鎖定螺絲。

6、結語
通過合理的配管、安裝、調試和維護，定位器用于需要控制的氣動薄膜調節閥裝置中，維護簡單，使用方便，故障率低。

參考文獻
〔1〕布賴恩·內斯比特. 張清雙，尹玉杰，李樹勛，等譯. 閥門和驅動裝置技術手冊〔M〕. 北京: 化學工業出版社，2010.

〔2〕《石油化工儀表自動化培訓教材》編寫組. 調節閥與閥門定位器〔M〕. 北京: 中國石化出版社，2009.與本文相關的論文：化工堿渣截止閥