氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器簡(jiǎn)介:
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器是一種將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換成壓力信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置,以壓縮空氣或氮?dú)鉃楣ぷ鳉庠磥?lái)控制工業(yè)爐調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度大小。它能夠增大調(diào)節(jié)閥的輸出功率,減少調(diào)節(jié)信號(hào)的傳遞滯后,加快閥桿的移動(dòng)速度,能夠提高調(diào)節(jié)閥的線性度,克服閥桿的磨擦力并消除不平衡力的影響,從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器與氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥或活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥配套使用,是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的一個(gè)只要配件。從氣動(dòng)調(diào)節(jié)器輸出的氣壓標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),經(jīng)過(guò)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器將輸出一個(gè)氣動(dòng)操作信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,以此控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的行程,通過(guò)調(diào)節(jié)閥位置反饋,從而使氣動(dòng)調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)與調(diào)節(jié)閥的行程比例的相對(duì)應(yīng),實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。目前這種定位器已經(jīng)廣泛應(yīng)用石化、電力和輕工等行業(yè)的自控系統(tǒng),尤其普遍應(yīng)用于工業(yè)爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)中對(duì)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連續(xù)控制。
同樣,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器配用直行程氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu),可以克服閥桿的磨擦力,消除調(diào)節(jié)閥的不平衡力影響,提高閥的動(dòng)作速度、提高閥桿的位移精度和實(shí)現(xiàn)分程控制,因此廣泛用于石油、化工、冶金、電站和輕紡等工業(yè)部門(mén)的自控系統(tǒng)中。 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器工作原理:
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器是控制閥的主要附件.它將閥桿位移信號(hào)作為輸入的反饋測(cè)量信號(hào),以控制器輸 出信號(hào)作為設(shè)定信號(hào),進(jìn)行比較,當(dāng)兩者有偏差時(shí),改變其到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào),使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,建立了閥桿位移倍與控制器輸出信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此,調(diào)節(jié)閥定位器組成以閥桿位移為測(cè)量信號(hào),以控制器輸出為設(shè)定信號(hào)的反饋控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的操縱變量是調(diào)節(jié)閥定位器去執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器分類:
調(diào)節(jié)閥定位器按輸入信號(hào)分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器、電氣調(diào)節(jié)閥定位器和智能調(diào)節(jié)閥定位器。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)氣信號(hào),例如,20~100kPa氣信號(hào),其輸出信號(hào)也是標(biāo)準(zhǔn)的氣信號(hào)。電氣調(diào)節(jié)閥定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)電流或電壓信號(hào),例如,4~20mA電流信號(hào)或1~5V電壓信號(hào)等,在電氣調(diào)節(jié)閥定位器內(nèi)部將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁力,然后輸出氣信號(hào)到撥動(dòng)控制閥。臺(tái)臣智能電氣調(diào)節(jié)閥定位器它將控制室輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣信號(hào),根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時(shí)閥桿摩擦力,抵消介質(zhì)壓力波動(dòng)而產(chǎn)生的不平衡力,使調(diào)節(jié)閥開(kāi)度對(duì)應(yīng)于控制室輸出的電流信號(hào)。并且可以進(jìn)行智能組態(tài)設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),達(dá)到改善控制閥性能的目的。
按調(diào)節(jié)閥定位器輸出和輸入信號(hào)的增益符號(hào)分為正作用調(diào)節(jié)閥定位器和反作用調(diào)節(jié)閥定位器。正作用調(diào)節(jié)閥定位器的輸入信號(hào)增加時(shí),輸出信號(hào)也增加,因此,增益為正。反作用調(diào)節(jié)閥定位器的輸入信號(hào)增加時(shí),輸出信號(hào)減小,因此,增益為負(fù)。
按調(diào)節(jié)閥定位器輸入信號(hào)是模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào),可分為普通調(diào)節(jié)閥定位器和現(xiàn)場(chǎng)總線電氣調(diào)節(jié)閥定位器。普通調(diào)節(jié)閥定位器的輸入信號(hào)是模擬氣壓或電流、電壓信號(hào),現(xiàn)場(chǎng)總線電氣調(diào)節(jié)閥定位器的輸入信號(hào)是現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字信號(hào)。按調(diào)節(jié)閥定位器是否帶CPU可分為普通電氣調(diào)節(jié)閥定位器和智能電氣調(diào)節(jié)閥定位器。普通電氣調(diào)節(jié)閥定位器沒(méi)有CPU,因此,不具有智能,不能處理有關(guān)的智能運(yùn)算。上海臺(tái)臣智能電氣調(diào)節(jié)閥定位器帶CPU,可處理有關(guān)智能運(yùn)算,例如,可進(jìn)行前向通道的非線性補(bǔ)償?shù)?,現(xiàn)場(chǎng)總線電氣調(diào)節(jié)閥定位器還可帶PID等功能模塊,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)算。
按反饋信號(hào)的檢測(cè)方法也可進(jìn)行分類。例如,用機(jī)械連桿方式檢測(cè)閥位信號(hào)的調(diào)節(jié)閥定位器:用霍樂(lè)效應(yīng)檢測(cè)位移的方法檢測(cè)閥桿位移的調(diào)節(jié)閥定位器:用電磁感應(yīng)方法檢測(cè)閥桿位移的調(diào)節(jié)閥定位器等。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器特點(diǎn):
◆大口徑先導(dǎo)式繼動(dòng)器消除了氣路堵塞,使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作速度很快。
◆可以克服閥內(nèi)零件的磨損阻力和由于被調(diào)介質(zhì)壓力變換引起的閥芯不平衡力,從而改善調(diào)節(jié)閥工作特性
◆改變作用方式不要更換零件,只要改變繼動(dòng)器的安裝位置。
◆更換凸輪就可以改變調(diào)節(jié)閥的流量特性,有線性、等百分比和快開(kāi)3種特性。
◆靈敏可靠,即使工作條件經(jīng)常變化,調(diào)節(jié)閥性能仍穩(wěn)定。
◆可操作各種彈簧壓力范圍的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥
◆可適用于10~100mm各類直行程和0~(50°~90°)等各類角行程氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)活塞調(diào)節(jié)閥
◆ 可實(shí)現(xiàn)分程控制,用控制回路中需要分程控制(段幅操作)的場(chǎng)合。用于一個(gè)控制信號(hào)控制多個(gè)調(diào)節(jié)閥定位器,每個(gè)定位器信號(hào)范圍為整個(gè)控制信號(hào)范圍的一部分。例如:控制信號(hào)為20-100KPa控制兩臺(tái)調(diào)節(jié)閥上的定位器,第一個(gè)定位器控制信號(hào)范圍為:20-60KPa;第二個(gè)定位器控制信號(hào)為:為60-100KPa。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器作用:
▲用于對(duì)調(diào)節(jié)質(zhì)量要求高的重要調(diào)節(jié)系統(tǒng),以提高調(diào)節(jié)閥的定位精確及可靠性。
▲用于調(diào)節(jié)閥兩端壓差大(△p>1MPa)的場(chǎng)合。通過(guò)提高氣源壓力增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力,以克服液體對(duì)閥芯產(chǎn)生的不平衡力,減小行程誤差。
▲當(dāng)被調(diào)介質(zhì)為高溫、高壓、低溫、有毒、易燃、易爆時(shí),為了防止對(duì)外泄漏,往往將填料壓得很緊,因此閥桿與填料間的摩擦力較大,此時(shí)用定位器可克服時(shí)滯。
▲被調(diào)介質(zhì)為粘性流體或含有固體懸浮物時(shí),用定位器可以克服介質(zhì)對(duì)閥桿移動(dòng)的阻力。
▲用于大口徑(Dg>100mm)的調(diào)節(jié)閥,以增大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出推力。
▲當(dāng)調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器距離在60m以上時(shí),用定位器可克服控制信號(hào)的傳遞滯后,改善調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作反應(yīng)速度。
▲用來(lái)改善調(diào)節(jié)閥的流量特性。
▲一個(gè)調(diào)節(jié)器控制兩個(gè)執(zhí)行器實(shí)行分程控制時(shí),可用兩個(gè)定位器,分別接受低輸入信號(hào)和高輸入信號(hào),則一個(gè)執(zhí)行器低程動(dòng)作,另一個(gè)高程動(dòng)作,即構(gòu)成了分程調(diào)節(jié)。
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器選型指南:
在眾多的控制應(yīng)用場(chǎng)合中,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器是調(diào)節(jié)閥最重要的附件之一。尤其是對(duì)于某個(gè)特定的應(yīng)用場(chǎng)合,如果要選擇一個(gè)最適用的(或者說(shuō)最佳的)調(diào)節(jié)閥定位器,那么就應(yīng)注意考慮下列因素:
■零點(diǎn)和量程的調(diào)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(diào)校?但值得注意的是:有時(shí)候?yàn)榱吮苊獠徽_的(或非法的)操作,這種隨意就可進(jìn)行調(diào)校的方式需要被禁止。
■零點(diǎn)和量程的穩(wěn)定性如何?如果零點(diǎn)和量程容易隨著溫度、振動(dòng)、時(shí)間或輸入壓力的變化而產(chǎn)生漂移的話,那么調(diào)節(jié)閥定位器就需要經(jīng)常地被重新調(diào)校,以確保調(diào)節(jié)閥的行程動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤。■調(diào)節(jié)閥定位器的精度如何?在理想情況下,對(duì)應(yīng)某一輸入信號(hào),調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件(Trim Parts,包括閥芯、閥桿、閥座等)每次都應(yīng)準(zhǔn)確地定位在所要求的位置,而不管行程的方向或者調(diào)節(jié)閥的內(nèi)件承受多大的負(fù)載。
■調(diào)節(jié)閥定位器對(duì)空氣質(zhì)量的要求如何?由于只有極少數(shù)供氣裝置能提供滿足ISA標(biāo)準(zhǔn)(有關(guān)儀表用空氣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn):ISA標(biāo)準(zhǔn)F7.3)所規(guī)定的空氣,因此,對(duì)于氣動(dòng)(或電-氣)調(diào)節(jié)閥定位器,如果要經(jīng)受得住現(xiàn)實(shí)環(huán)境的考驗(yàn),就必須能承受一定數(shù)量的塵埃、水汽和油污。■零點(diǎn)和量程的標(biāo)定兩者是相互影響還是相互獨(dú)立?如果相互影響,則零點(diǎn)和量程的調(diào)校就需要花費(fèi)更多的時(shí)間,這是因?yàn)檎{(diào)校人員必須對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整,以便逐步地達(dá)到準(zhǔn)確的設(shè)定。
■調(diào)節(jié)閥定位器是否具備“旁路(Bypass)”,可允許輸入信號(hào)直接作用于調(diào)節(jié)閥?這種“旁路”有時(shí)可簡(jiǎn)化或者省去執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝配設(shè)定(Actuator Settings)的校驗(yàn),如:執(zhí)行機(jī)構(gòu)的“支座組件(Benchset)設(shè)定”和“彈簧座負(fù)載(Seat Load)設(shè)定”――這是因?yàn)樵谠S多情況下,一些氣動(dòng)調(diào)節(jié)器的氣動(dòng)輸出信號(hào)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的“支座組件設(shè)定”完全吻合匹配,用不著對(duì)其再進(jìn)行設(shè)定(其實(shí),在這種情況下,調(diào)節(jié)閥定位器完全可以省去不用。當(dāng)然,如果選用了,那么也可利用調(diào)節(jié)閥定位器的“旁路”使氣動(dòng)調(diào)節(jié)器的氣動(dòng)輸出信號(hào)直接作用于調(diào)節(jié)閥)。另外,具備“旁路”有時(shí)也可允許在線的對(duì)調(diào)節(jié)閥定位器進(jìn)行有限度的調(diào)?;蚓S修維護(hù)(即利用調(diào)節(jié)閥定位器的“旁路”使調(diào)節(jié)閥繼續(xù)保持正常工作,無(wú)須強(qiáng)制調(diào)節(jié)閥離線)。■調(diào)節(jié)閥定位器的作用是否快速?空氣流量(Airflow)愈大(調(diào)節(jié)閥定位器不斷的比較輸入信號(hào)和閥位,并根據(jù)它們之間的偏差,調(diào)節(jié)其本身的輸出。如果調(diào)節(jié)閥定位器對(duì)這種偏差響應(yīng)快速,那么單位時(shí)間里空氣的流動(dòng)量就大),調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)設(shè)定點(diǎn)(Setpoint)和負(fù)載變化的響應(yīng)就愈快――這意味著系統(tǒng)的誤差(滯后)愈小,控制品質(zhì)愈佳。
■調(diào)節(jié)閥定位器的頻率特性(或稱頻率響應(yīng),F(xiàn)requency Response――即G(jω),系統(tǒng)對(duì)正弦輸入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng))是什么?一般來(lái)說(shuō),頻率特性愈高(即對(duì)頻率響應(yīng)的靈敏度愈高),控制性能就愈好。但必須注意:頻率特性應(yīng)采用穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)方法(Consistent Test Methods)而非理論方法來(lái)確定,并且在評(píng)估測(cè)定頻率特性時(shí),應(yīng)將調(diào)節(jié)閥定位器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)合并起來(lái)考慮。■調(diào)節(jié)閥定位器的最大額定供氣壓力是多少?例如:有些調(diào)節(jié)閥定位器的最大額定供氣壓力只標(biāo)定為501b/in2(即:50psi,lpsi=0.070kgf/cm2≈6.865kPa),如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)的額定操作壓力高于501b/in2,那么調(diào)節(jié)閥定位器就成了執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出推動(dòng)力的制約因素。
■當(dāng)調(diào)節(jié)閥與調(diào)節(jié)閥定位器裝配組合后,它們的定位分辨率(Positioning Resolution)如何?這對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制品質(zhì)有非常明顯的作用,因?yàn)榉直媛试礁?,調(diào)節(jié)閥的定位就越接近理想值,因調(diào)節(jié)閥過(guò)調(diào)(Overshooting)而造成的波動(dòng)變化就可以得到扼制,從而最終達(dá)到限制被調(diào)節(jié)量周期性變化的目的。■調(diào)節(jié)閥定位器的正反作用轉(zhuǎn)換是否可行?轉(zhuǎn)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(hào)增加――調(diào)節(jié)閥關(guān)”的方式改為“信號(hào)增加――調(diào)節(jié)閥開(kāi)”的方式,就可使用調(diào)節(jié)閥定位器的正反作用轉(zhuǎn)換功能。
■調(diào)節(jié)閥定位器內(nèi)部操作和維護(hù)的復(fù)雜程度如何?眾所周知,部件越多,內(nèi)部操作結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,對(duì)維護(hù)(修)人員的培訓(xùn)就越多,而且?guī)齑娴膫淦穫浼驮蕉唷?p> ■調(diào)節(jié)閥定位器的穩(wěn)態(tài)耗氣量(Steady-state Air Consumption)是多少?對(duì)于某些工廠裝置,這個(gè)參數(shù)很關(guān)鍵,而且可能是一個(gè)限制因素。■當(dāng)然,在評(píng)價(jià)和選用調(diào)節(jié)閥定位器時(shí),其他因素也應(yīng)考慮。譬如:調(diào)節(jié)閥定位器的反饋連桿機(jī)構(gòu)(Feedback Linkage)要能真實(shí)的反應(yīng)閥芯的位置;另外,調(diào)節(jié)閥定位器必須堅(jiān)固耐用,具備抗環(huán)境保護(hù)和防腐能力,而且安裝連接簡(jiǎn)易方便。 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器安裝指南:
氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥定位器又叫電氣定位器,其接收4-20mA信號(hào)來(lái)控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度大小,是其重要附件之一。與氣動(dòng)執(zhí)行器安裝里,氣動(dòng)執(zhí)行器頂部需要符合NAMUR標(biāo)準(zhǔn)槽。臺(tái)臣提供的定位器為標(biāo)準(zhǔn)支架。這個(gè)支架由3個(gè)組件構(gòu)成,可以使用叉形反饋桿和NAMUR反饋桿