智能阀门定位器实际中的应用

电动截止阀

一、前言

电气阀门定位器是气动调节阀的关键附件之一，其作用是把调节装置输出的电信号变成驱动调节阀动作的气信号。它具有阀门定位功能，既克服阀杆摩擦力，又可以克服因介质压力变化而引起的不平衡力，从而能够使阀门快速的跟随，并对应于调节器输出的控制信号，实现调节阀快速定位，提升其调节品质。

二、智能电气阀门定位器的工作原理及特点

1)智能电气阀门定位器对输出气源压力调节的工作原理 1) 输出压力调节采用PID脉宽调制(PWM)技术，迅速准确。由于CPU对压电阀的控制采用一个五步开关程序来控制，可以精确、快速地控制输出气源压力增减。其控制算法一般采用数字PID调节方式，CPU根据输入信号与阀位产生偏差的大小和方向进行PID计算，输出一个PWM脉宽调制脉冲信号来控制压电阀开、闭动作。由于脉冲的宽度对应于定位器输出气源压力的增量，从而可以迅速、准确的改变气源压力输出P1。当偏差较大时，定位器输出一个连续信号，快速连续、大幅度的改变P1的大小，当偏差较小时，定位器输出一个较小脉宽的脉冲信号，断续、小幅改变P1的大小，当偏差很小(进入死区)时，则无脉冲输出，阀位稳定工作。

2)新型压电阀器件的采用，保证了控制的高精度。压电阀的主导元件是一个压电柔韧开关阀，也称作硅微控制阀，由于其质量小，开关惯性非常小，可以执行很高的开关频率，因而作为一个高频率的脉冲阀，对输出气路压力P1进行控制，驱动执行机构，可以达到很高的阀门定位精度。

3)阀位反馈元件定位精度高，寿命长。阀位反馈元件是一个结构简单、高精度、高可靠性的导电塑料电位器，将执行机构的直线或转角位移转换为电阻信号，因而可以精确的检测阀位并且可以方便的对阀门进行零位，满度及阀门流量特性曲线的定位。

由于新型控制元件如导电塑料和压电阀的使用，可以使阀门定位达到很高精度，由于微处理的使用，可以使定位器的调校以及适用范围有大的改善。主要特点是:

1) 安装简易;可以进行自动调校。组态简单、灵活，可以非常方便的设定阀门正反作用，流量特性，行程限定或分程操作等功能。

2)定位器的耗气量极小。传统定位器的喷嘴、挡板系统是连续耗气型元件。由于智能定位器采用脉冲压电阀替代了传统定位器的喷嘴、挡板系统,而且五步脉冲压电阀控制方式可实现阀门的快速、精确定位。智能定位器只有在减小输出压力时，才向外排气，因此在大部分时间内处于非耗气状态，相对于传统定位器来说可以忽略不计。

3) 具有智能通讯和现场显示功能，便于维修人员对定位器工作情况进行检查维修。

4) 具有丰富的自诊断功能。不仅可以对定位器本身的工作情况进行故障自诊断，还可对调节阀和执行机构的性能进行定量测量和诊断。如阀门行程的变化检测，对阀门极限位置变化的测量，可诊断阀门的磨损情况;对阀门定位时间的测量可以诊断定位周期是否合适，是否会引起震荡;还可以对气动执行机构的密封情况等进行诊断，从而为阀门的维修提供科学依据。

5) 可以非常方便的进行安全检测测试与动作。

三、实际使用中应注意的问题

虽然智能定位器使用简单，功能强大，但在工程应用中还是应注意一些问题，以使其可靠的工作，发挥出更好的控制作用，延长其使用寿命。

3.1 定位器2/4线接线方式的选择

由于智能阀门定位器的输入阻抗较高，而且随输入电流的增加而增大。因此在选用智能电气阀门定位器时一定要核对调节器输出控制信号的带负载能力，应大于500欧姆，才能保证大开度时定位器的正常工作。鉴于此，对于调节器输出控制信号带负载能力不够的情况，应考虑以下解决方案:

1)在输入信号回路中设置信号隔离器件，增加控制信号的带负载能力。即选用带负载能力高的中间隔离驱动器件，器件带载能力应大于500欧姆。如果现场是防爆场所则可选用带负载能力高的隔离式安全栅，如深圳万讯MSB系列隔离式安全栅，

2) 采用4线制连接方式，减小智能定位器输入信号回路的输入阻抗。

3.2 智能定位器流量特性的选择

智能定位器均具有流量特性选择设定功能。但在实际使用中，要根据所配阀门的流量特性与工艺具体要求来合理确定。一般定位器所配用阀门的流量特性是由阀芯的加工特性决定的。阀芯有直线、等百分比、快开等流量特性，如果工艺要求与此相符，则智能定位器的输出特性应选择为线性输出，这样就能保证整体阀门流量特性与原设计要求相符。

当实际使用中，阀芯如有流量特性不能适合工艺要求时，则可以通过阀门定位器输出特性的改变来改变阀门的整体流量特性。如:可以修改智能定位器为等百分比输出，将具有线性阀芯的阀门变为等百分比流量特性的阀门来使用;或修改智能定位器为反向等百分比输出，可将等百分比阀芯的阀门调整为线性流量特性的阀门来使用。

3.3 防爆环境中的应用

在防爆环境中应选用本安或隔爆型智能定位器。而且应在接线时注意智能定位器输入阻抗与安全关联设备的带负载能力的匹配问题。如构成本质安全回路，最好选用带附载能力大于500欧姆以上的输出型隔离栅，如果采用齐纳安全栅则应采用4线制连接方式，降低定位器信号回路的输入阻抗。如选用隔爆型智能定位器，其现场安装方式则应符合隔爆电气设备的安装规范要求。

四、总结

由于CPU和新型器件的采用，智能电气阀门定位器的性能与传统阀门定位器相比有了一个大的飞跃。智能电气阀门定位器的定位精度更高，适用范围更广，而且使用更加简便和可靠。但是在具体的应用中还要从符合安全要求、更好的控制效果、与调节回路的匹配、适应特殊环境要求、延长使用寿命等方面合理选择定位器的类型，并进行其功能参数设置和调校。