調節閥智能定位器作用

                            調節閥智能定位器作用

                            上海申弘閥門有限公司

之前介紹平板閘閥的工作原理，現在介紹調節閥智能定位器作用在生產過程中，調節閥是控制系統的終端，一旦其發生故障，將直接影響裝置的安全運行，對生產過程影響非常大。運用智能調節閥定位器，能夠改善調節閥的流量特性和性能，可以通過與DCS或總線設備進行數字信息通訊，提升企業生產控制能力，為裝置的安全穩定生產提供保障。電－氣閥門定位器是工業自動化中氣動執行器的主要配套儀表，可用來提高閥門位置的線性度、克服閥桿的摩擦力和消除調節閥不平衡力的影響等，從而保證閥門位置按調節儀表傳來的0-10MA。DC或4-20MA，DC的電流信號成比例關系，實現正確定位。電－氣閥門定位器既可配氣動薄膜執行機構，也可配氣動活塞執行機構；并且上海賽泰泵閥泵閥的電－氣閥門定位器具有電－氣轉換器和氣動閥門定位器雙重功能。因此，它廣泛應用于石油、化工、冶金、電站、輕紡、造紙等工業自動化中，是工業自動化儀表中*的一種產品。電－氣閥門定位器是工業自動化中氣動執行器的主要配套儀表，可用來提高閥門位置的線性度、克服閥桿的摩擦力和消除調節閥不平衡力的影響等，從而保證閥門位置按調節儀表傳來的0-10MA。DC或4-20MA，DC的電流信號成比例關系，實現正確定位。電－氣閥門定位器既可配氣動薄膜執行機構，也可配氣動活塞執行機構；并且上海賽泰泵閥泵閥的電－氣閥門定位器具有電－氣轉換器和氣動閥門定位器雙重功能。因此，它廣泛應用于石油、化工、冶金、電站、輕紡、造紙等工業自動化中，是工業自動化儀表中*的一種產品。


1．調節閥智能定位器作用 常規定位器存在的不足
1) 常規定位器多為機械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機構，可動件較多，容易受溫度波動、外界振動等干擾的影響，耐環境性差；彈簧的彈性系數在惡劣環境下能發生改變，會造成調節閥非線性，導致控制質量下降；外界振動傳到力平衡機構，易造成部件磨損以及零點和行程漂移，也使定位器難以工作；
2) 由于噴嘴本身的特性，執行器在穩定狀態時也要大量消耗壓縮空氣，若使用執行器數量較多，能耗較大；而且噴咀本身是一個潛在故障源，易被灰塵或污物顆粒堵住，使定位器不能正常工作；
3) 常規定位器手動調校時需要使用設備、不隔離控制回路是不可能的，且零點和行程的調整互相影響，須反復整定，費時費力，非線性嚴重時，則更難調整。
2．智能閥門定位器的組成和原理


2.1 智能閥門定位器的組成
智能閥門定位器是一種具有HART通信協議的閥門定位器，由三部分組成：微處理器電子控制的模件，包括HART通信模塊和就地用戶界面開關；電/氣動轉換器模件的壓電閥；閥位傳感器。
2.2 智能閥門定位器的工作原理
整個控制回路由兩線、4～20mA信號控制。HART模件送出和接收疊加在4～20mA信號上的數字信息，實現與微處理器的雙向數字通信。模擬量的4～20mA信號傳給微處理器，與閥位傳感器的反饋進行比較，微處理器根據偏差的大小和方向進行控制計算（一級控制），向壓電閥發出電控指令使其進行開、閉動作。壓電閥依據控制指令脈沖的寬度對應于氣動放大器輸出壓力的增量，同時氣動放大器的輸出又被反饋給內控制回路，再次與微處理器的運算結果進行比較運算（二級控制），通過兩級控制輸出信號到執行機構，執行機構內空氣壓力的變化控制著閥門行程。當控制偏差很大時，壓電閥發出寬幅脈沖信號，使定位器輸出一個連續信號，大幅度的改變至執行機構的信號壓力驅動閥門快速動作；隨著閥門接近要求的位置，命令要求的位置與測得位置的差值變小，壓電閥輸出一個較小脈寬的脈沖信號，斷續、小幅度的改變至執行機構的信號壓力，使執行機構接近新命令位置的動作平緩。當閥門到達要求的位置（進入死區）時，壓電閥無脈沖輸出，定位器輸出保持為零，使閥門穩定在某一位置不動。


3．智能定位器的調校
通過就地用戶界面設置開關，可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允許自動調校等基本設置；在不增加工具的條件下，能夠進行自動或手動校準定位器；并且可以通過就地用戶界面手動控制按鈕,實現手動控制調節閥。


上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥電－氣閥門定位器是工業自動化中氣動執行器的主要配套儀表，可用來提高閥門位置的線性度、克服閥桿的摩擦力和消除調節閥不平衡力的影響等，從而保證閥門位置按調節儀表傳來的0-10MA。DC或4-20MA，DC的電流信號成比例關系，實現正確定位。電－氣閥門定位器既可配氣動薄膜執行機構，也可配氣動活塞執行機構；并且上海賽泰泵閥泵閥的電－氣閥門定位器具有電－氣轉換器和氣動閥門定位器雙重功能。因此，它廣泛應用于石油、化工、冶金、電站、輕紡、造紙等工業自動化中，是工業自動化儀表中*的一種產品。


4．智能閥門定位器的其他特點
1)通過多種組合指示操作狀態或警告工況，具有診斷、監測功能；
2) 耗氣量非常小，在0.6 MPa穩定狀態下，僅為0.12NM3/h，不足常規定位器的8 ％；對氣源壓力的變化不敏感；
3) 采用同一型號既可用于直行程又可用于角行程；通過選配雙作用模件，可以實現控制雙作用活塞缸執行器；
4) 使用HART通訊協議，與定位器進行雙向通信；
閥門定位器選型的好壞，將直接影響調節閥及調節系統的性能和品質。因此如何正確合理地選用調節閥門定位器在控制領域將很重要。 在管道閥門系統的控制應用場合中，閥門定位器是調節閥重要的附件之一。尤其是對于某個特定的工況應用場合，如果要選擇一個適用的(或者說的)閥門定位器，至少應注意考慮以下因素：



1. 閥門定位器能否實現分程?實現“分程(Split_ranging)”是否容易、方便?具備“分程”功能就意味著閥門定位器只對輸入信號的某個范圍(如：4～12mA或0.02～0.06MPaG)有響應。因此，如果能“分程”的話，就可以根據實際需要，只用一個輸入信號實現先后控制兩臺或多臺調節閥。

2. 零點和量程的調校是否容易、方便?是不是不用打開盒蓋就可以完成零點和量程的調校?但值得注意的是：有時候為了避免不正確的(或非法的)操作，這種隨意就可進行調校的方式需要被禁止。 
 
3. 零點和量程的穩定性如何?如果零點和量程容易隨著溫度、振動、時間或輸入壓力的變化而產生漂移的話，那么閥門定位器就需要經常地被重新調校，以確保調節閥的行程動作準確無誤。
 4. 調節閥定位器如何?在理想情況下，對應某一輸入信號，調節閥的內件(Trim Parts,包括閥芯、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. 閥門定位器對空氣質量的要求如何?由于只有極少數供氣裝置能提供滿足ISA標準(有關儀表用空氣質量的標準：ISA標準F7.3)所規定的空氣，因此，對于氣動(或電-氣)閥門定位器，如果要經受得住現實環境的考驗，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，則零點和量程的調校就需要花費更多的時間，這是因為調校人員必須對這兩個參數進行反復調整，以便逐步地達到準確的設定。
 7. 調節閥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(Bypass)”有時可簡化或者省去執行機構裝配設定(Actuator Settings)的校驗，如：執行機構的“支座組件(Benchset)設定”和“彈簧座負載(Seat Load)設定”――這是因為在許多情況下，一些氣動調節器的氣動輸出信號與執行機構的“支座組件設定”*吻合匹配，用不著對其再進行設定(其實，在這種情況下，閥門定位器*可以省去不用。當然，如果選用了，那么也可利用閥門定位器的“旁路”使氣動調節器的氣動輸出信號直接作用于調節閥)。另外，具備“旁路”有時也可允許在線的對閥門定位器進行有限度的調校或維修維護(即利用閥門定位器的“旁路”使調節閥繼續保持正常工作，無須強制調節閥離線)。
 8. 閥門定位器的作用是否快速?空氣流量(Airflow)愈大(閥門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。如果閥門定位器對這種偏差響應快速，那么單位時間里空氣的流動量就大)，調節系統對設定點(Setpoint)和負載變化的響應就愈快―這意味著系統的誤差(滯后)愈小，控制品質愈佳。
 9. 調節閥定位器的頻率特性(或稱頻率響應，Frequency Response――即G(jω)，系統對正弦輸入的穩態響應)是什么?一般來說，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驗方法(Consistent Test Methods)而非理論方法來確定，并且在評估測定頻率特性時，應將閥門定位器和執行驅動機構合并起來考慮。 
10. 閥門定位器的大額定供氣壓力是多少?例如：有些閥門定位器的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，那么閥門定位器就成了執行機構輸出推動力的制約因素。
 11. 調節閥門定位器的定位分辨率如何?當調節閥與閥門定位器裝配組合后，定位分辨率(Positioning Resolution)對調節系統的控制品質有非常明顯的作用，因為分辨率越高，調節閥的定位就越接近理想值，因調節閥過調(Overshooting)而造成的波動變化就可以得到扼制，從而終達到限制被調節量周期性變化的目的。 
12. 閥門定位器的正反作用轉換是否可行?轉換是否容易?有時這個功能是必要的。例如，要把一個“信號增加―閥門關”的方式改為“信號增加―閥門開”的方式，就可使用閥門定位器的正反作用轉換功能。 
13. 閥門定位器內部操作和維護的復雜程度如何?*，調節閥定位器部件越多，內部操作結構越復雜，對維護(修)人員的培訓就越多，而且庫存的備品備件就越多。 
14. 閥門定位器的穩態耗氣量是多少?對于某些工廠裝置，穩態耗氣量(Steady-state Air Consumption)參數很關鍵，而且可能是一個限制因素。
 15. 在評價和選用閥門定位器時的其他因素也應考慮。譬如：閥門定位器的反饋連桿機構(Feedback Linkage)要能真實的反應閥芯的位置；另外，閥門定位器必須堅固耐用，具備抗環境保護和防腐能力，而且安裝連接簡易方便。
5．在實際使用中應該注意的問題
5.1 對調節信號的帶負載能力有較高的要求
在實際使用過程中，智能定位器的輸入阻抗較高，當輸入信號為20mA時，供電電壓的小要求值為12VDC、帶負荷能力不小于600Ω，否則定位器不能正常工作；小輸入電流不小于3.6mA時，才能確保其性能。


5.2 應合理設置定位器的動作死區
定位器死區設置越小，定位精度越高，這就給人們造成一個誤區，以為死區越小越好，但這樣會使壓電閥及反饋桿等運動部件的動作越頻繁，有時會引起閥門振蕩，影響定位器和閥門的使用壽命，故定位器的死區設置不易過小；定位器設置更改后，必須重新調校后才能生效；


5.3 定位器的安裝
定位器的安裝有一個重要原則就是，定位器、閥桿、反饋桿三部分要構成閉環負反饋。
安裝時可以這樣檢驗：定位器安裝后，閥桿和反饋桿不連接，用手轉動反饋桿，若閥桿動作方向與反饋桿動作方向相反，則說明已構成閉環負反饋；此時要將調節閥閥位置于50％，并使反饋桿處于水平位置，然后將反饋桿和閥桿固定，這樣可以保證定位器工作在線性段。定位器安裝不平正，也會增加其線性偏差。


5.4 定位器流量特性的選擇
調節閥的流量特性是由閥芯的加工特性所決定的，如果工藝要求與其相符，則定位器的輸出特性應選擇線性輸出；在實際使用中，若閥芯特性與工藝要求不符，則可以通過定位器輸出特性的設置來改變閥門的整體流量特性，如可以將閥芯為線性特性的調節閥通過把定位器輸出特性設置為等百分比特性，即可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。


5.5 定位器的維修
定位器不同的功能模塊損壞，造成定位器無法使用時，如果整體更換，費用高昂；這時可以利用*的模塊對定位器進行重新組裝，但組裝后要根據不同的調節閥進行重新設置，由于使用定位器的調節閥（行程等）變了，利用自動調校可能達不到使用要求，這時可以先手動調校確定其行程，然后再用自動調校校準。這樣可以使調節閥定位、具有合適的響應速度，從而滿足過程控制的要求。與本產品相關論文：超高溫煙道蝶閥閥桿斷裂處理