帶定位器氣動(dòng)薄膜調節閥

                                上海申弘閥門(mén)有限公司

之前介紹三臺氣體減壓閥串聯(lián)減壓，現在介紹帶定位器氣動(dòng)薄膜調節閥氣動(dòng)薄膜調節閥是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統中用量zui大和zui重要的產(chǎn)品之一。定位器是氣動(dòng)薄膜調節閥的主要附件，為了改善氣動(dòng)薄膜調節閥工作特性，定位器與氣動(dòng)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(dòng)薄膜執行機構輸送空氣控制閥門(mén)位置。

帶定位器氣動(dòng)薄膜調節閥下圖表示調節閥靜特性的測試系統。供給氣動(dòng)執行機構或氣動(dòng)閥門(mén)定位器的氣壓信號可利用氣動(dòng)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(mén)定位器時(shí)，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(chǎng)合中，閥門(mén)定位器是調節閥zui重要的附件之一。尤其是對于某個(gè)特定的應用場(chǎng)合，如果要選擇一個(gè)zui適用的閥門(mén)定位器，那么就應注意考慮下列因素：
1)閥門(mén)定位器能否實(shí)現“分程”？實(shí)現“分程”是否容易、方便？具備“分程”功能就意味著(zhù)閥門(mén)定位器只對輸入信號的某個(gè)范圍 (如：4～12mA或0.02～0.06MPaG)有響應。因此，如果能“分程”的話(huà)，就可以根據實(shí)際需要，只用一個(gè)輸入信號實(shí)現先后控制兩臺或多臺調節閥。
2)定位器的零點(diǎn)和量程的調校是否容易、方便？是不是不用打開(kāi)盒蓋就可以完成零點(diǎn)和量程的調校？但值得注意的是：有時(shí)候為了避免不正確的(或非法的)操作，這種隨意就可進(jìn)行調校的方式需要被禁止。
3)閥門(mén)定位器的零點(diǎn)和量程的穩定性如何？如果零點(diǎn)和量程容易隨著(zhù)溫度、振動(dòng)、時(shí)間或輸入壓力的變化而產(chǎn)生漂移的話(huà)，那么閥門(mén)定位器就需要經(jīng)常地被重新調校，以確保氣動(dòng)薄膜調節閥的行程動(dòng)作準確無(wú)誤。
4)閥門(mén)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(mén)定位器對空氣質(zhì)量的要求如何?由于只有極少數供氣裝置能提供滿(mǎn)足ISA標準(有關(guān)儀表用空氣質(zhì)量的標準：ISA標準F7.3)所規定的空氣，因此，對于氣動(dòng)(或電-氣)閥門(mén)定位器，如果要經(jīng)受得住現實(shí)環(huán)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(diǎn)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(diǎn)和量程的調校就需要花費更多的時(shí)間，這是因為調校人員必須對這兩個(gè)參數進(jìn)行反復調整，以便逐步地達到準確的設定。
7)閥門(mén)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(shí)可簡(jiǎn)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(dòng)調節閥的氣動(dòng)輸出信號與執行機構的“支座組件設定”*吻合匹配，用不著(zhù)對其再進(jìn)行設定(其實(shí)，在這種情況下，閥門(mén)定位器*可以省去不用。當然，如果選用了，那么也可利用閥門(mén)定位器的“旁路”使氣動(dòng)調節器的氣動(dòng)輸出信號直接作用于調節閥)。另外，具備“旁路”有時(shí)也可允許在線(xiàn)的對閥門(mén)定位器進(jìn)行有限度的調?；蚓S修維護(即利用閥門(mén)定位器的“旁路”使調節閥繼續保持正常工作，無(wú)須強制調節閥離線(xiàn))。
8)閥門(mén)定位器的作用是否快速?空氣流量愈大(閥門(mén)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(mén)定位器對這種偏差響應快速，那么單位時(shí)間里空氣的流動(dòng)量就大)，調節系統對設定點(diǎn)和負載變化的響應就愈快――這意味著(zhù)系統的誤差(滯后)愈小，控制品質(zhì)愈佳。
9)閥門(mén)定位器的頻率特性(或稱(chēng)頻率響應)是什么?一般來(lái)說(shuō)，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(shí)驗方法而非理論方法來(lái)確定，并且在評估測定頻率特性時(shí)，應將閥門(mén)定位器和執行機構合并起來(lái)考慮。
10)閥門(mén)定位器的zui大額定供氣壓力是多少?例如：有些閥門(mén)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(mén)定位器就成了執行機構輸出推動(dòng)力的制約因素。
11)當調節閥與閥門(mén)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(zhì)有非常明顯的作用，因為分辨率越高，氣動(dòng)調節閥的定位就越接近理想值，因調節閥過(guò)調而造成的波動(dòng)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(mén)定位器的正反作用轉換是否可行?轉換是否容易?有時(shí)這個(gè)功能是必要的。例如，要把一個(gè)“信號增加――閥門(mén)關(guān)”的方式改為“信號增加――閥門(mén)開(kāi)”的方式，就可使用閥門(mén)定位器的正反作用轉換功能。
13)閥門(mén)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(mén)技術(shù)培訓就越多，而且庫存的備品備件就越多。
14)閥門(mén)定位器的穩態(tài)耗氣量這個(gè)參數對于某些工廠(chǎng)裝置很關(guān)鍵，而且可能是一個(gè)限制因素。
15)當然，在評價(jià)和選用閥門(mén)定位器時(shí)，其他因素也應考慮。譬如：閥門(mén)定位器的反饋連桿機構(FeedbackLinkage)要能真實(shí)的反應閥芯的位置；另外，閥門(mén)定位器必須堅固耐用，具備抗環(huán)境保護和防腐能力，而且安裝連接簡(jiǎn)易方便。

1 空氣壓縮機；2,7,10 壓力表；3 截止閥；4,8 過(guò)濾器；5,9 減壓閥；6氣動(dòng)定值器  11 直流電源穩壓器；12 氣動(dòng)閥門(mén)定位器(或電氣閥門(mén)定位器)
13 定位器安裝板；14 氣動(dòng)執行機構(或電動(dòng)執行機構、氣動(dòng)或電動(dòng)調節閥)；15 千分表(或百分表)；16 千分表架；17磁性吸鐵盤(pán)；18 調節閥固定臺
    測試的步驟如下：
1、試驗時(shí)，輸入信號在正反兩個(gè)方向上緩慢變化時(shí)，讓閥門(mén)在全行程(直線(xiàn)或轉角)范圍的動(dòng)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(guò)設定點(diǎn)后又返回設定點(diǎn)；
3、行程測定以閥芯全關(guān)位置作為基準；
4、輸入信號的測試設定點(diǎn)在全行程范圍的5%、10%、20%、、、…·90%、100%處，反向時(shí)為100%、90%、……20%、10%、5%處，也可以按規定減少被測量點(diǎn)，但除非另有規定，試驗點(diǎn)至少要包括信號范圍的0%、25%、50%、75%、100%五個(gè)點(diǎn)；
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(hù)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(kāi)閥門(mén)，增加電流信號，力矩電機工作產(chǎn)生電磁場(chǎng)，擋板受電磁場(chǎng)作用遠離噴嘴。噴嘴和擋板間距變大，排出先導閥內部線(xiàn)軸上方的氣壓。受其影響線(xiàn)軸向右邊移動(dòng)，推動(dòng)擋住底座的閥瓣，氣壓通過(guò)底座輸入到執行機構。隨著(zhù)執行機構氣室內部壓力增加，執行機構推桿下降，通過(guò)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(dòng)量程彈簧。當量程彈簧和力矩電機的力保持平衡時(shí)，擋板回到原位，減少與噴嘴間距。隨著(zhù)通過(guò)噴嘴排出空氣量的減少，線(xiàn)軸上方氣壓增加。線(xiàn)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(dòng)停止時(shí)，定位器保持穩定狀態(tài)。

定位器結構

1. 力矩電機2. 擋板3. 噴嘴4. 先導閥5. 線(xiàn)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(shí)安裝空氣過(guò)濾減壓閥( 圖2) ，在連接執行機構與閥體的開(kāi)合螺母上安裝反饋銷(xiāo)，將反饋銷(xiāo)插入定位器反饋桿一字槽內。要將反饋銷(xiāo)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(mén)行程50% 的位置要處于水平狀態(tài)?？烧{整支架和反饋桿連接件，使反饋桿處于水平狀態(tài)。如果安裝后反饋桿不在水平狀態(tài)，則對執行機構的線(xiàn)性有影響。

定位器在氣動(dòng)薄膜調節閥執行機構上的安裝

圖2 定位器在氣動(dòng)薄膜調節閥執行機構上的安裝

4、配管
定位器與氣動(dòng)薄膜調節閥執行機構氣管安裝前需清除氣管內部的雜質(zhì)。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(guò)濾功能的空氣減壓閥，以防止水分、油污等異物進(jìn)入定位器內部。將帶有過(guò)濾功能的空氣減壓閥與定位器進(jìn)口連接( 圖3) ，定位器設計為信號增加時(shí)，從出口1 輸出壓力。因此，使用在氣動(dòng)調節閥執行機構時(shí)，要把出口1 和執行機構氣室相連接。

上海申弘閥門(mén)有限公司主營(yíng)閥門(mén)有：截止閥,電動(dòng)截止閥定位器在氣動(dòng)薄膜調節閥執行機構上的氣管安裝

圖3 定位器在氣動(dòng)薄膜調節閥執行機構上的氣管安裝

5、動(dòng)作設定
5.1、閥門(mén)全關(guān)( 0 點(diǎn)) 設定

(1) 輸入來(lái)自控制器與氣動(dòng)薄膜調節閥全關(guān)位置相對應的電流信號4mA。

(2) 通過(guò)順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉0 點(diǎn)調節按鈕調整閥門(mén)的全關(guān)位，對準執行機構的起點(diǎn)。向符號“+”方向旋轉時(shí)，0點(diǎn)彈簧拉伸，0點(diǎn)上升。向符號“-”方向旋轉時(shí)，0點(diǎn)彈簧壓縮，0點(diǎn)下降( 圖4) 。

0 點(diǎn)調節裝置

圖4 0 點(diǎn)調節裝置

5.2、閥門(mén)全開(kāi)( 量程) 設定

(1) 輸入來(lái)自控制器與氣動(dòng)薄膜調節閥全開(kāi)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(guò)調節量程按鈕調整閥門(mén)的全開(kāi)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(diǎn)會(huì )發(fā)生變化，要重新調整0 點(diǎn)，調整0 點(diǎn)后再重新調整量程。要反復進(jìn)行幾次0 點(diǎn)和量程調節。

(4) 調整后，擰緊0 點(diǎn)和量程調節件中間的鎖定螺絲。

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

參考文獻
〔1〕布賴(lài)恩·內斯比特. 張清雙，尹玉杰，李樹(shù)勛，等譯. 閥門(mén)和驅動(dòng)裝置技術(shù)手冊〔M〕. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

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