气动调节阀定位器

气动调节阀定位器简介：
气动调节阀定位器是一种将电气信号转换成压力信号的转换装置，以压缩空气或氮气为工作气源来控制工业炉调节阀的开度大小。它能够增大调节阀的输出功率，减少调节信号的传递滞后，加快阀杆的移动速度，能够提高调节阀的线性度，克服阀杆的磨擦力并消除不平衡力的影响，从而保证调节阀的正确定位。
气动调节阀定位器与气动执行机构共同构成自控单元和各种调节阀连接经过调试安装后，组合成气动调节阀。 用于各种工业自动化过程控制领域当中。
气动调节阀定位器与气动薄膜执行机构的调节阀或活塞式执行机构调节阀配套使用，是气动调节阀的一个只要配件。从气动调节器输出的气压标准信号，经过气动调节阀定位器将输出一个气动操作信号驱动执行机构动作，以此控制气动调节阀的行程，通过调节阀位置反馈，从而使气动调节器输出的控制信号与调节阀的行程比例的相对应，实现准确的定位。目前这种定位器已经广泛应用石化、电力和轻工等行业的自控系统，尤其普遍应用于工业炉温度自动控制系统中对气动调节阀执行机构的连续控制。
同样，气动调节阀定位器配用直行程气动薄膜执行机构，可以克服阀杆的磨擦力，消除调节阀的不平衡力影响，提高阀的动作速度、提高阀杆的位移精度和实现分程控制，因此广泛用于石油、化工、冶金、电站和轻纺等工业部门的自控系统中。
气动调节阀定位器工作原理：
气动调节阀定位器是控制阀的主要附件.它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，建立了阀杆位移倍与控制器输出信号之间的一一对应关系。因此，调节阀定位器组成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调节阀定位器去执行机构的输出信号。
气动调节阀定位器接收来自控制器或控制系统中4～20mA等弱电信号，并向气动执行机构输送空气信号来控制调节阀位置的装置。 其与气动调节阀配套使用，构成闭环控制回路。把控制系统给出的直流电流信号转换成驱动调节阀的气信号，控制调节阀的动作。同时根据调节阀的开度进行反馈，使调节阀位置能够按系统输出的控制信号进行正确定位。
气动调节阀定位器是按力矩平衡原理工作的，当通入波纹管2的信号压力P1增加时，使主杠杆3绕支点转动，使喷嘴挡板9靠近喷嘴，喷嘴背压经单向放大器8放大后，通入到执行机构薄膜室的压力增加，使阀杆向下移动。并带动反馈杆绕支点转动，反馈凸轮也随之作逆时针方向转动，通过滚轮使副杠杆4绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸，弹簧对主杠杆3的拉力与信号压力用在波纹管上的力达到力矩平衡时，仪表达到平衡状态。执行机构的阀位维持在一定的开度上，一定的信号压力就对应于一定的阀位开度。以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加;所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作;相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。其工作原理如下(见图1)。

当需要增加调节阀开启度，计算机控制系统的输出电流信号就会上升，力矩马达①产生电磁场，挡板②受电磁场力远离喷嘴③。喷嘴③和挡板②间距变大，排出放大器④内部的线轴⑤上方气压。受其影响线轴⑤向右边移动，推动挡住底座⑦的阀芯⑧，气压通过底座⑦输入到执行机构⑩。随着执行机构气室輥輯訛内部压力增加，执行机构推杆輥輰訛下降，通过反馈杆輥輱訛把执行机构推杆輥輰訛的位移变化传达到滑板輥輲訛。这个位移变化又传达到量程輥輳訛反馈杆，拉动量程弹簧16。当量程弹簧16和力矩马达①的力保持平衡时，挡板②回到原位，减小与喷嘴③间距。随着通过喷嘴③排出空气量的减小，线轴⑤上方气压增加。线轴⑤回到原位，阀芯⑧重新堵住底座⑦，停止气压输入到执行机构⑩。当执行机构⑩的运动停止时，定位器保持稳定状态。
气动调节阀定位器分类：
调节阀定位器按输入信号分为气动调节阀定位器、电气调节阀定位器和智能调节阀定位器。气动调节阀定位器的输入信号是标准气信号，例如，20~100kPa气信号，其输出信号也是标准的气信号。电气调节阀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，在电气调节阀定位器内部将电信号转换为电磁力，然后输出气信号到拨动控制阀。台臣智能电气调节阀定位器它将控制室输出的电流信号转换成驱动调节阀的气信号，根据调节阀工作时阀杆摩擦力，抵消介质压力波动而产生的不平衡力，使调节阀开度对应于控制室输出的电流信号。并且可以进行智能组态设置相应的参数，达到改善控制阀性能的目的。

按动作的方向可分为单向调节阀定位器和双向调节阀定位器。单向调节阀定位器用于活塞式执行机构时，调节阀定位器只有一个方向起作用，双向调节阀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。
按调节阀定位器输出和输入信号的增益符号分为正作用调节阀定位器和反作用调节阀定位器。正作用调节阀定位器的输入信号增加时，输出信号也增加，因此，增益为正。反作用调节阀定位器的输入信号增加时，输出信号减小，因此，增益为负。
按调节阀定位器输入信号是模拟信号或数字信号，可分为普通调节阀定位器和现场总线电气调节阀定位器。普通调节阀定位器的输入信号是模拟气压或电流、电压信号，现场总线电气调节阀定位器的输入信号是现场总线的数字信号。
按调节阀定位器是否带CPU可分为普通电气调节阀定位器和智能电气调节阀定位器。普通电气调节阀定位器没有CPU，因此，不具有智能，不能处理有关的智能运算。上海台臣智能电气调节阀定位器带CPU，可处理有关智能运算，例如，可进行前向通道的非线性补偿等，现场总线电气调节阀定位器还可带PID等功能模块，实现相应的运算。

按反馈信号的检测方法也可进行分类。
例如，用机械连杆方式检测阀位信号的调节阀定位器：用霍乐效应检测位移的方法检测阀杆位移的调节阀定位器：用电磁感应方法检测阀杆位移的调节阀定位器等。
气动调节阀定位器特点：
◆大口径先导式继动器消除了气路堵塞，使调节阀动作速度很快。
◆可以克服阀内零件的磨损阻力和由于被调介质压力变换引起的阀芯不平衡力，从而改善调节阀工作特性
◆改变作用方式不要更换零件，只要改变继动器的安装位置。
◆更换凸轮就可以改变调节阀的流量特性，有线性、等百分比和快开3种特性。
◆灵敏可靠，即使工作条件经常变化，调节阀性能仍稳定。
◆可操作各种弹簧压力范围的气动调节阀
◆可适用于10～100mm各类直行程和0～(50°～90°)等各类角行程气动薄膜调节阀和气动活塞调节阀
◆ 可实现分程控制，用控制回路中需要分程控制(段幅操作)的场合。用于一个控制信号控制多个调节阀定位器，每个定位器信号范围为整个控制信号范围的一部分。例如：控制信号为20-100KPa控制两台调节阀上的定位器，第一个定位器控制信号范围为：20-60KPa;第二个定位器控制信号为：为60-100KPa。
气动调节阀定位器作用：
▲用于对调节质量要求高的重要调节系统，以提高调节阀的定位精确及可靠性。
▲用于调节阀两端压差大(△p>1MPa)的场合。通过提高气源压力增大执行机构的输出力，以克服液体对阀芯产生的不平衡力，减小行程误差。
▲当被调介质为高温、高压、低温、有毒、易燃、易爆时，为了防止对外泄漏，往往将填料压得很紧，因此阀杆与填料间的摩擦力较大，此时用定位器可克服时滞。
▲被调介质为粘性流体或含有固体悬浮物时，用定位器可以克服介质对阀杆移动的阻力。
▲用于大口径(Dg>100mm)的调节阀，以增大执行机构的输出推力。
▲当调节器与执行器距离在60m以上时，用定位器可克服控制信号的传递滞后，改善调节阀的动作反应速度。
▲用来改善调节阀的流量特性。
▲一个调节器控制两个执行器实行分程控制时，可用两个定位器，分别接受低输入信号和高输入信号，则一个执行器低程动作，另一个高程动作，即构成了分程调节。

气动调节阀定位器选型指南：
在众多的控制应用场合中，气动调节阀定位器是调节阀最重要的附件之一。尤其是对于某个特定的应用场合，如果要选择一个最适用的(或者说最佳的)调节阀定位器，那么就应注意考虑下列因素：
■调节阀定位器能否实现“分程(Split_ranging)”?实现“分程”是否容易、方便?具备“分程”功能就意味着调节阀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。
■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。
■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，那么调节阀定位器就需要经常地被重新调校，以确保调节阀的行程动作准确无误。
■调节阀定位器的精度如何?在理想情况下，对应某一输入信号，调节阀的内件(Trim Parts,包括阀芯、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。

■调节阀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)调节阀定位器，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。
■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。
■调节阀定位器是否具备“旁路(Bypass)”，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(Actuator Settings)的校验，如：执行机构的“支座组件(Benchset)设定”和“弹簧座负载(Seat Load)设定”――这是因为在许多情况下，一些气动调节器的气动输出信号与执行机构的“支座组件设定”完全吻合匹配，用不着对其再进行设定(其实，在这种情况下，调节阀定位器完全可以省去不用。当然，如果选用了，那么也可利用调节阀定位器的“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调节阀定位器进行有限度的调校或维修维护(即利用调节阀定位器的“旁路”使调节阀继续保持正常工作，无须强制调节阀离线)。
■调节阀定位器的作用是否快速?空气流量(Airflow)愈大(调节阀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。如果调节阀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(Setpoint)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。
■调节阀定位器的频率特性(或称频率响应，Frequency Response――即G(jω)，系统对正弦输入的稳态响应)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(Consistent Test Methods)而非理论方法来确定，并且在评估测定频率特性时，应将调节阀定位器和执行机构合并起来考虑。
■调节阀定位器的最大额定供气压力是多少?例如：有些调节阀定位器的最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，那么调节阀定位器就成了执行机构输出推动力的制约因素。
■当调节阀与调节阀定位器装配组合后，它们的定位分辨率(Positioning Resolution)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，调节阀的定位就越接近理想值，因调节阀过调(Overshooting)而造成的波动变化就可以得到扼制，从而最终达到限制被调节量周期性变化的目的。
■调节阀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――调节阀关”的方式改为“信号增加――调节阀开”的方式，就可使用调节阀定位器的正反作用转换功能。
■调节阀定位器内部操作和维护的复杂程度如何?众所周知，部件越多，内部操作结构越复杂，对维护(修)人员的培训就越多，而且库存的备品备件就越多。
■调节阀定位器的稳态耗气量(Steady-state Air Consumption)是多少?对于某些工厂装置，这个参数很关键，而且可能是一个限制因素。
■当然，在评价和选用调节阀定位器时，其他因素也应考虑。譬如：调节阀定位器的反馈连杆机构(Feedback Linkage)要能真实的反应阀芯的位置;另外，调节阀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。
气动调节阀定位器安装指南：
气动调节阀定位器又叫电气定位器，其接收4-20mA信号来控制气动调节阀开度大小，是其重要附件之一。与气动执行器安装里，气动执行器顶部需要符合NAMUR标准槽。台臣提供的定位器为标准支架。这个支架由3个组件构成，可以使用叉形反馈杆和NAMUR反馈杆
★.组装支架：一般执行机构轴的高度(H)分为20，30，50mm三种。确认执行机构轴的高度后，根据上面说明，组装支架
★用六角头螺栓把支架连接到执行机构的支架上：连接在执行机构的支架上的孔径是6mm，因此得选用适当的螺丝。而且为了防止螺丝被
★振动等因素松懈，请使用弹簧垫圈或其它方法安装：支架的安装方向根据使用条件不同，既执行机构配管和YT-1000R配管方向一致的方向安装。
★把执行机构轴的回转位置对准起始位置，即开度的0%位置：当执行机构是利用弹簧的单作用气缸时，如果不输入气源压力，则气缸轴始终返回到起始点，因此很容易确认。当双作用气缸时，请参照气缸说明书，确认是顺时针旋转还是逆时针旋转，或输入空压时气缸轴的回转方向来判断。
★把执行机构轴的回转位置对准起始位置，即开度的0%位置：当执行机构是利用弹簧的单作用气缸时，如果不输入气源压力，则气缸轴始终返回到起始点，因此很容易确认。当双作用气缸时，请参照气缸说明书，确认是顺时针旋转还是逆时针旋转，或输入空压时气缸轴的回转方向来判断。
★设定好叉形杆后，顺时针方向拧紧叉形杆下面的固定螺丝。把YT-1000R安装在支架上。YT-1000R放置在支架上方时，YT-1000R的主轴下面的固定梢对准叉形杆上方的中心孔内，同时把主轴反馈杆上的连接棒插入到叉形杆的插槽。注意:这是为了让YT-1000R的主轴和气缸轴的中心一致，如果中心没有对准，那么YT-1000R的主轴上产生负荷力，影响产品的内构成，因此请正确对准中心。
★ 用六角螺栓和垫圈固定YT-1000R和支架。固定螺栓时请不要依次完全拧紧螺栓，而要把4个螺栓拧到一定程度后，确认YT-1000R的正确位置后在拧紧4个螺栓。