智能閥門定位器實際中的應用|資料
一、前言
電氣閥門定位器是氣動調節閥的關鍵附件之一，其作用是把調節裝置輸出的電信號變成驅動調節閥動作的氣信號。它具有閥門定位功能，既克服閥桿摩擦力，又可以克服因介質壓力變化而引起的不平衡力，從而能夠使閥門快速的跟隨，并對應于調節器輸出的控制信號，實現調節閥快速定位，提升其調節品質。
二、智能電氣閥門定位器的工作原理及特點 2.1 智能電氣閥門定位器對輸出氣源壓力調節的工作原理 1) 輸出壓力調節采用PID脈寬調制(PWM)技術，迅速準確。由于CPU對壓電閥的控制采用一個五步開關程序來控制，可以精確、快速地控制輸出氣源壓力增減。其控制算法一般采用數字PID調節方式，CPU根據輸入信號與閥位產生偏差的大小和方向進行PID計算，輸出一個PWM脈寬調制脈沖信號來控制壓電閥開、閉動作。由于脈沖的寬度對應于定位器輸出氣源壓力的增量，從而可以迅速、準確的改變氣源壓力輸出P1。當偏差較大時，定位器輸出一個連續信號，快速連續、大幅度的改變P1的大小，當偏差較小時，定位器輸出一個較小脈寬的脈沖信號，斷續、小幅改變P1的大小，當偏差很小(進入死區)時，則無脈沖輸出，閥位穩定工作。
2) 壓電閥器件的采用，保證了控制的高精度。壓電閥的主導元件是一個壓電柔韌開關閥，也稱作硅微控制閥，由于其質量小，開關慣性非常小，可以執行很高的開關頻率，因而作為一個高頻率的脈沖閥，對輸出氣路壓力P1進行控制，驅動執行機構，可以達到很高的閥門定位精度。
3)閥位反饋元件定位精度高，壽命長。閥位反饋元件是一個結構簡單、高精度、高可靠性的導電塑料電位器，將執行機構的直線或轉角位移轉換為電阻信號，因而可以精確的檢測閥位并且可以方便的對閥門進行零位，滿度及閥門流量特性曲線的定位。
由于 控制元件如導電塑料和壓電閥的使用，可以使閥門定位達到很高精度，由于微處理的使用，可以使定位器的調校以及適用范圍有大的改善。主要特點是:
1) 安裝簡易;可以進行自動調校。組態簡單、靈活，可以方便的設定閥門正反作用，流量特性，行程限定或分程操作等功能。
2)定位器的耗氣量極小。傳統定位器的噴嘴、擋板系統是連續耗氣型元件。由于智能定位器采用脈沖壓電閥替代了傳統定位器的噴嘴、擋板系統,而且五步脈沖壓電閥控制方式可實現閥門的快速、精確定位。智能定位器只有在減小輸出壓力時，才向外排氣，因此在大部分時間內處于非耗氣狀態，相對于傳統定位器來說可以忽略不計。
3) 具有智能通訊和現場顯示功能，便于維修人員對定位器工作情況進行檢查維修。
4) 具有豐富的自診斷功能。不僅可以對定位器本身的工作情況進行故障自診斷，還可對調節閥和執行機構的性能進行定量測量和診斷。如閥門行程的變化檢測，對閥門極限位置變化的測量，可診斷閥門的磨損情況;對閥門定位時間的測量可以診斷定位周期是否合適，是否會引起震蕩;還可以對氣動執行機構的密封情況等進行診斷，從而為閥門的維修提供科學依據。
5) 可以方便的進行安全檢測測試與動作。
三、實際使用中應注意的問題
雖然智能定位器使用簡單，功能強大，但在工程應用中還是應注意一些問題，以使其可靠的工作，發揮出更好的控制作用，延長其使用壽命。
3.1 定位器2/4線接線方式的選擇
由于智能閥門定位器的輸入阻抗較高，而且隨輸入電流的增加而增大。因此在選用智能電氣閥門定位器時一定要核對調節器輸出控制信號的帶負載能力，應大于500歐姆，才能保證大開度時定位器的正常工作。鑒于此，對于調節器輸出控制信號帶負載能力不夠的情況，應考慮以下解決方案:
1)在輸入信號回路中設置信號隔離器件，增加控制信號的帶負載能力。即選用帶負載能力高的中間隔離驅動器件，器件帶載能力應大于500歐姆。如果現場是防爆場所則可選用帶負載能力高的隔離式安全柵，如深圳萬訊MSB系列隔離式安全柵，
2) 采用4線制連接方式，減小智能定位器輸入信號回路的輸入阻抗。
3.2 智能定位器流量特性的選擇
智能定位器均具有流量特性選擇設定功能。但在實際使用中，要根據所配閥門的流量特性與工藝具體要求來合理確定。一般定位器所配用閥門的流量特性是由閥芯的加工特性決定的。閥芯有直線、等百分比、快開等流量特性，如果工藝要求與此相符，則智能定位器的輸出特性應選擇為線性輸出，這樣就能保證整體閥門流量特性與原設計要求相符。
當實際使用中，閥芯如有流量特性不能適合工藝要求時，則可以通過閥門定位器輸出特性的改變來改變閥門的整體流量特性。如:可以修改智能定位器為等百分比輸出，將具有線性閥芯的閥門變為等百分比流量特性的閥門來使用;或修改智能定位器為反向等百分比輸出，可將等百分比閥芯的閥門調整為線性流量特性的閥門來使用。
3.3 防爆環境中的應用
在防爆環境中應選用本安或隔爆型智能定位器。而且應在接線時注意智能定位器輸入阻抗與安全關聯設備的帶負載能力的匹配問題。如構成本質安全回路，最好選用帶附載能力大于500歐姆以上的輸出型隔離柵，如果采用齊納安全柵則應采用4線制連接方式，降低定位器信號回路的輸入阻抗。如選用隔爆型智能定位器，其現場安裝方式則應符合隔爆電氣設備的安裝規范要求。
四、總結
由于CPU和 器件的采用，智能電氣閥門定位器的性能與傳統閥門定位器相比有了一個大的飛躍。智能電氣閥門定位器的定位精度更高，適用范圍更廣，而且使用更加簡便和可靠。但是在具體的應用中還要從符合安全要求、更好的控制效果、與調節回路的匹配、適應特殊環境要求、延長使用壽命等方面合理選擇定位器的類型，并進行其功能參數設置和調校。
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