阀门定位器原理.docx

第8章阀门定位器

概要

调节阀是通过驱动被称为阀芯的阀栓，改变介质流道的断面积从而达到调节流量的设备。因为阀芯会受到调节阀前后以过程流体「差压」为主的反作用力。如果反作用力较小，则对与执行机构相关的「控制信号」和「阀门开度」的影响也较小。当流体压力变动较大时、与其反作用力也较大、并且当控制信号的气压通向执行机构时，就会发生阀门开度与控制信号不符。所以就需配备使用一种被称为阀门定位器（以下称之为定位器）的开度调节器，测出阀芯的位置、并与工作信号比较，如把两者之间的差转化为零等。也就是说它是一种能调整改变通向执行机构气压信号的控制器。

现代模式的定位器：因为其动作信号已从气压信号（20～100kPa）变为电流信号（4～20mA），所以也就从原来的「空空定位器」演变为「电气定位器」。并且运用了微电子技术，在以扩大、提高其使用功能和性能范围为目的的同时，智能化方面也有了进一步发展。原本、智能定位器的市场定位只仅仅是作为调节阀的辅助设备，但就目前的智能定位器而言，已发展成为了调节阀的控制大脑地步。为此，以下将首先着重介绍有关定位器---其所肩负的重要作用以及各种定位器的特征、原理、构造、规格等内容。

定位器的作用

定位器的主要作用：综合了阀门行程和阀芯的流体反作用力、填料部分上下不同的摩擦力、

（供气/排气时）不同的动作气压特性等非线性控制对象、把阀门开度直接与动作信号进行均衡（成比例关系）。为了使调节阀的开度始终保持在正确的位置内，定位器在接受从控制器输出动作信号的同时控制其他的供气气压。其主要使用于以下场合。

把阀门的静特性高精度化时

膜片式执行机构：精度4～5%、回差2～3%。气缸执行机构：精度和回差都在10%以上。但安装了定位器以后，在精度提高了1%的同时「回差」百分比也得到了改善。

改善调节阀的动特性

由于安装了定位器以后，就可大大的缩短了响应时的等待时间和时间常数。特别是在较大的执行机构以及较大的阀体驱动摩擦，或者是在控制器与执行机构的间隔距离较长的场合中非常有效。

处于高精密的控制范围内，需要很大的输出力时

高差压的调节阀和大口径的调节阀（特别是单座阀等）以及双座阀等，在阀杆处受到很大的流体反作用力、并且此反作用力的数值大小会因阀门的行程而出现变动时，可通过使用定位器来增大执行机构的输出力和应许变动负荷。

可任意变更（针对阀门行程）动作信号的量程

例如：一台是小口径的调节阀、工作信号量程为4~12mA的阀全开/全闭，另一台是大口径的调节阀、在工作信号量程为12~20mA的阀全开/全闭。只要在一条信号线路上并联这二台不同的量程阀门，经定位器进行调整后，就可增大动作信号量程的“可调比”范围。

改变线性以外的流量特性

可通过定位器（凸轮、弹簧、软件等）改变包括线性、等百分比、快开等介质流量特性。

提高调节阀的关闭性能

在关闭调节阀时，执行机构输出了最大的压力，确保阀门处于完全关闭状态。

以下记载的是有关山武公司所生产的定位器（实例），其中包括定位器的特征、构造以及动作原理。

空/空定位器

从采用工序自动化的统一信号3~15psi空气信号以来，由于力平衡式的空空定位器具有很

的信赖度和安全的保障性能，所以被广范围的使用于各种领域。

空/空定位器能直接接受气动调节器输出的信号、以及经由电 /空转换器变换的 DCS

（DistributedControlSystem）等4~20mA信号。

特点

?因为采用的是大口径控制阀，并且组合构造比较简单精炼，所以能避免因供气柱塞而引起的各种事故、执行机构的应答速度也非常快速。

高灵敏度和良好的安定性。在振动多发的场合，也能发挥其良好的性能。

因为构造简单牢固，所以在维护保养方面非常容易。

变更定位器的正反动作时，非常容易、无需更换部件，并且与执行机构的正反作用无关。

因为其构成部件采用的是耐腐蚀性材料，所以能抗衡各种恶劣的使用环境。

变更信号和行程特性时与阀体无关，能极其容易的对应线性、等百分比、快开等流量特性。

构造及动作原理

有关空/空定位器的构造及动作原理如图8.1、图8.2所示。从调节器输出的控制信号→经定位器的控制部分的隔膜进行变位→再传送给控制杆。另外、在阀门行程变化方面：首先让反馈弹簧产生作用力。如果此作用力为不平衡压力时，执行机构会持续不断的进行供/排作业，直至产生出平衡压力为止。并且此平衡压力必须大于填料的摩擦力以及对阀芯的流体反作用力，使阀门的行程能正确快速的达到所需的位置。在空空定位器的控制区域内装有力平衡测试器同时进行空气切换。此外为了提高定位器的安定性，在固定状态下采用了供/排气量平衡的自动切换形式。

弹簧

弹簧

外壳

控制部分

支点螺丝

凸轮随动件

凸轮

凸轮固定螺丝

行程螺帽

压力表

旋转轴