带定位器气动薄膜调节阀

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之前介绍三台气体减压阀串联减压，现在介绍带定位器气动薄膜调节阀气动薄膜调节阀是生产过程自动控制系统中用量zui大和zui重要的产品之一。定位器是气动薄膜调节阀的主要附件，为了改善气动薄膜调节阀工作特性，定位器与气动薄膜调节阀配套使用，定位器接收从控制器或控制系统4 ～ 20mA 直流电流信号，并向气动薄膜执行机构输送空气控制阀门位置。

带定位器气动薄膜调节阀下图表示调节阀静特性的测试系统。供给气动执行机构或气动阀门定位器的气压信号可利用气动定值器设定，设定值从标准的压力表中读得。如果配用电气阀门定位器时，电流信号由直流电源稳压器设定，由标准电流表知道电流的大小。
在众多的控制应用场合中，阀门定位器是调节阀zui重要的附件之一。尤其是对于某个特定的应用场合，如果要选择一个zui适用的阀门定位器，那么就应注意考虑下列因素：
1)阀门定位器能否实现“分程”？实现“分程”是否容易、方便？具备“分程”功能就意味着阀门定位器只对输入信号的某个范围 (如：4～12mA或0.02～0.06MPaG)有响应。因此，如果能“分程”的话，就可以根据实际需要，只用一个输入信号实现先后控制两台或多台调节阀。
2)定位器的零点和量程的调校是否容易、方便？是不是不用打开盒盖就可以完成零点和量程的调校？但值得注意的是：有时候为了避免不正确的(或非法的)操作，这种随意就可进行调校的方式需要被禁止。
3)阀门定位器的零点和量程的稳定性如何？如果零点和量程容易随着温度、振动、时间或输入压力的变化而产生漂移的话，那么阀门定位器就需要经常地被重新调校，以确保气动薄膜调节阀的行程动作准确无误。
4)阀门定位器的精度在理想工况下，对应某一输入信号，调节阀的内件(TrimParts,包括球体/阀芯、阀杆、阀座等)每次都应准确地定位在所要求的位置，而不管行程的方向或者调节阀的内件承受多大的负载。
5)阀门定位器对空气质量的要求如何?由于只有极少数供气装置能提供满足ISA标准(有关仪表用空气质量的标准：ISA标准F7.3)所规定的空气，因此，对于气动(或电-气)阀门定位器，如果要经受得住现实环境的考验，就必须能承受一定数量的尘埃、水汽和油污。
6)零点和量程的标定两者是相互影响还是相互独立?如果相互影响，则零点和量程的调校就需要花费更多的时间，这是因为调校人员必须对这两个参数进行反复调整，以便逐步地达到准确的设定。
7)阀门定位器是否具备“旁路”，可允许输入信号直接作用于调节阀?这种“旁路”有时可简化或者省去执行机构装配设定的校验，如：执行机构的“支座组件设定”和“弹簧座负载设定”――这是因为在许多情况下，一些气动调节阀的气动输出信号与执行机构的“支座组件设定”*吻合匹配，用不着对其再进行设定(其实，在这种情况下，阀门定位器*可以省去不用。当然，如果选用了，那么也可利用阀门定位器的“旁路”使气动调节器的气动输出信号直接作用于调节阀)。另外，具备“旁路”有时也可允许在线的对阀门定位器进行有限度的调校或维修维护(即利用阀门定位器的“旁路”使调节阀继续保持正常工作，无须强制调节阀离线)。
8)阀门定位器的作用是否快速?空气流量愈大(阀门定位器不断的比较输入信号和阀位，并根据它们之间的偏差，调节其本身的输出。如果阀门定位器对这种偏差响应快速，那么单位时间里空气的流动量就大)，调节系统对设定点和负载变化的响应就愈快――这意味着系统的误差(滞后)愈小，控制品质愈佳。
9)阀门定位器的频率特性(或称频率响应)是什么?一般来说，频率特性愈高(即对频率响应的灵敏度愈高)，控制性能就愈好。但必须注意：频率特性应采用稳定的实验方法而非理论方法来确定，并且在评估测定频率特性时，应将阀门定位器和执行机构合并起来考虑。
10)阀门定位器的zui大额定供气压力是多少?例如：有些阀门定位器的zui大额定供气压力只标定为501b/in2(即：50psi,lpsi=0.070kgf /cm2≈6.865kPa)，如果执行机构的额定操作压力高于501b/in2，那么阀门定位器就成了执行机构输出推动力的制约因素。
11)当调节阀与阀门定位器装配组合后，它们的定位分辨率如何?这对调节系统的控制品质有非常明显的作用，因为分辨率越高，气动调节阀的定位就越接近理想值，因调节阀过调而造成的波动变化就可以得到扼制，从而zui终达到限制被调节量周期性变化的目的。
12)阀门定位器的正反作用转换是否可行?转换是否容易?有时这个功能是必要的。例如，要把一个“信号增加――阀门关”的方式改为“信号增加――阀门开”的方式，就可使用阀门定位器的正反作用转换功能。
13)阀门定位器内部操作和维护的复杂程度如何?*，部件越多，内部操作结构越复杂，对维护(修)人员的阀门技术培训就越多，而且库存的备品备件就越多。
14)阀门定位器的稳态耗气量这个参数对于某些工厂装置很关键，而且可能是一个限制因素。
15)当然，在评价和选用阀门定位器时，其他因素也应考虑。譬如：阀门定位器的反馈连杆机构(FeedbackLinkage)要能真实的反应阀芯的位置；另外，阀门定位器必须坚固耐用，具备抗环境保护和防腐能力，而且安装连接简易方便。

1 空气压缩机；2,7,10 压力表；3 截止阀；4,8 过滤器；5,9 减压阀；6气动定值器  11 直流电源稳压器；12 气动阀门定位器(或电气阀门定位器)
13 定位器安装板；14 气动执行机构(或电动执行机构、气动或电动调节阀)；15 千分表(或百分表)；16 千分表架；17磁性吸铁盘；18 调节阀固定台
    测试的步骤如下：
1、试验时，输入信号在正反两个方向上缓慢变化时，让阀门在全行程(直线或转角)范围的动作连续、平稳；
2、输入信号只能单向增大或减小，不允许输入信号超过设定点后又返回设定点；
3、行程测定以阀芯全关位置作为基准；
4、输入信号的测试设定点在全行程范围的5%、10%、20%、、、…·90%、100%处，反向时为100%、90%、……20%、10%、5%处，也可以按规定减少被测量点，但除非另有规定，试验点至少要包括信号范围的0%、25%、50%、75%、100%五个点；
5、按规定的次数测试之后，计算各种静特性的偏差值。

备注：
*本表中散热高温型的重量以PN16为依据，低温型以PN40为依据。
*法兰密封面形式：PN10、PN16为凸面，PN40、PN64为凹凸面、阀体为凹面
*薄膜执行机构气信号接口：内螺纹M16*1.5
*夹套保温型夹套载热体接口：对焊Φ18*4
*阀体法兰及法兰端面距离可以按用户的标准制造。

2、工作原理
定位器( 图1) 由电机、先导阀、阀瓣、执行机构、反馈杆和弹簧等组成。为了打开阀门，增加电流信号，力矩电机工作产生电磁场，挡板受电磁场作用远离喷嘴。喷嘴和挡板间距变大，排出先导阀内部线轴上方的气压。受其影响线轴向右边移动，推动挡住底座的阀瓣，气压通过底座输入到执行机构。随着执行机构气室内部压力增加，执行机构推杆下降，通过反馈杆把执行机构推杆位移的变化传达到滑板，位移变化又传达到量程反馈杆，拉动量程弹簧。当量程弹簧和力矩电机的力保持平衡时，挡板回到原位，减少与喷嘴间距。随着通过喷嘴排出空气量的减少，线轴上方气压增加。线轴回到原位，阀瓣重新堵住底座，停止气压输入到执行机构。当执行机构的运动停止时，定位器保持稳定状态。

定位器结构

1. 力矩电机2. 挡板3. 喷嘴4. 先导阀5. 线轴6. 底座7. 阀瓣8. 气室9. 执行机构10. 推杆11. 反馈杆12. 滑板13. 量程反馈杆14. 量程弹簧

图1 定位器结构

3、安装
首先在执行机构的上方临时安装空气过滤减压阀( 图2) ，在连接执行机构与阀体的开合螺母上安装反馈销，将反馈销插入定位器反馈杆一字槽内。要将反馈销正确插入到反馈杆的固定弹簧上，以减少滞后度，装上定位器。用螺钉将定位器固定在配件托架上。安装后反馈杆在阀门行程50% 的位置要处于水平状态。可调整支架和反馈杆连接件，使反馈杆处于水平状态。如果安装后反馈杆不在水平状态，则对执行机构的线性有影响。

定位器在气动薄膜调节阀执行机构上的安装

图2 定位器在气动薄膜调节阀执行机构上的安装

4、配管
定位器与气动薄膜调节阀执行机构气管安装前需清除气管内部的杂质。气管不能受压或破损，气管内径要达到定位器的正常通气要求。在定位器气源接口前方必须安装带有过滤功能的空气减压阀，以防止水分、油污等异物进入定位器内部。将带有过滤功能的空气减压阀与定位器进口连接( 图3) ，定位器设计为信号增加时，从出口1 输出压力。因此，使用在气动调节阀执行机构时，要把出口1 和执行机构气室相连接。

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀定位器在气动薄膜调节阀执行机构上的气管安装

图3 定位器在气动薄膜调节阀执行机构上的气管安装

5、动作设定
5.1、阀门全关( 0 点) 设定

(1) 输入来自控制器与气动薄膜调节阀全关位置相对应的电流信号4mA。

(2) 通过顺时针或逆时针旋转0 点调节按钮调整阀门的全关位，对准执行机构的起点。向符号“+”方向旋转时，0点弹簧拉伸，0点上升。向符号“-”方向旋转时，0点弹簧压缩，0点下降( 图4) 。

0 点调节装置

图4 0 点调节装置

5.2、阀门全开( 量程) 设定

(1) 输入来自控制器与气动薄膜调节阀全开位置相对应的电流信号20mA。

(2) 确认执行机构的行程标尺，通过调节量程按钮调整阀门的全开位。如果行程指示低于行程刻度，调节量程按钮向符号“+”方向旋转。如果行程指示高于行程刻度，调节量程按钮向符号“-”方向旋转( 图5) 。

量程调节装置

图5 量程调节装置

(3) 调节量程后，0点会发生变化，要重新调整0 点，调整0 点后再重新调整量程。要反复进行几次0 点和量程调节。

(4) 调整后，拧紧0 点和量程调节件中间的锁定螺丝。

6、结语
通过合理的配管、安装、调试和维护，定位器用于需要控制的气动薄膜调节阀装置中，维护简单，使用方便，故障率低。

参考文献
〔1〕布赖恩·内斯比特. 张清双，尹玉杰，李树勋，等译. 阀门和驱动装置技术手册〔M〕. 北京: 化学工业出版社，2010.

〔2〕《石油化工仪表自动化培训教材》编写组. 调节阀与阀门定位器〔M〕. 北京: 中国石化出版社，2009.与本文相关的论文：化工碱渣截止阀