智能閥門定位器和機(jī)械式閥門定位器的原理

閥門定位器(一般是氣動閥門定位器）是調(diào)節(jié)閥的主要附件，通常與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用，它接受調(diào)節(jié)器的輸出信號，閥門定位器原理是以它的輸出信號去控制氣動調(diào)節(jié)閥，當(dāng)調(diào)節(jié)閥動作后，閥桿的位移又通過機(jī)械裝置反饋到閥門定位器，閥位狀況通過電信號傳給上位系統(tǒng)。閥門定位器原理分別介紹了傳統(tǒng)電氣閥門定位器原理及智能閥門定位器原理。
　　　　一、智能電氣閥門定位器工作原理
　　雖然智能電氣閥門定位器與傳統(tǒng)定位器從控制規(guī)律上基本相同，都是將輸入信號與位置反饋進(jìn)行比較后對輸出壓力信號進(jìn)行調(diào)節(jié)。但在執(zhí)行元件上智能定位器和傳統(tǒng)定位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不同。智能定位器以微處理器為核心，利用了新型的壓電閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)定位器中的噴嘴、擋板調(diào)壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對輸出壓力的調(diào)節(jié)。目前有很多廠家生產(chǎn)智能型電氣閥門定位器，西門子公司的SIPATTPS2系列智能電氣閥門定位器比較典型，具有一定代表性，下面以就以SIPARTPS2系列定位器為例，對智能定位器的工作原理進(jìn)行說明，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示:
　　
　　其具體工作原理如下:由閥桿位置傳感器拾取閥門的實(shí)際開度信號，通過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字編碼信號，與閥門定位器的輸入(設(shè)定)信號的數(shù)字編碼在CPU中進(jìn)行對比，計(jì)算二者偏差值。如偏差值超出定位精度，則CPU輸出指令使相應(yīng)的開/關(guān)壓電閥動作，即:當(dāng)設(shè)定信號大于閥位反饋時(shí)，升壓壓電閥V一l打開，輸出氣源壓力P1增大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室壓力增加是閥門開度增加，減小二者偏差;如設(shè)定信號小于閥位反饋則排氣壓電閥V-2打開，通過消音器排氣減小輸出氣源壓力P1，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室壓力減小是閥門開度減小，二者偏差減小。正是通過CPU控制壓電閥來調(diào)節(jié)輸出氣源壓力的大小使輸入信號與閥位達(dá)到新的平衡。

   二、閥門定位器原理
　　閥門定位器工作原理是控制閥的主要附件，它將閥桿位移信號作為輸入的反饋測量信號,以控制器輸出信號作為設(shè)定信號，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，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，建立了閥桿位移倍與控制器輸出信號之間的一一對應(yīng)關(guān)系。因此，閥門定位器組成以閥桿位移為測量信號，以控制器輸出為設(shè)定信號的反饋控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的操縱變量是閥門定位器去執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號。
　　三、傳統(tǒng)電氣閥門定位器的工作原理
　　電氣閥門定位器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，各公司產(chǎn)品雖不盡相同，但基本原理大致相似，下面畫簡圖進(jìn)行說明。其基本結(jié)構(gòu)見圖1:
　　
　　反饋桿反饋閥門的開度位置發(fā)生變化，當(dāng)輸入信號產(chǎn)生的電磁力矩與定位器的反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩相等，閥門定位器力平衡系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，閥門定位器處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)輸入信號與閥位成對應(yīng)比例關(guān)系。當(dāng)輸入信號變化或介質(zhì)流體作用力等發(fā)生變化時(shí)，力平衡系統(tǒng)的平衡狀態(tài)被打破，磁電組件的作用力與因閥桿位置變化引起的反饋回路產(chǎn)生的作用力就處于不平衡狀態(tài)，由于噴嘴和擋板作用，使定位器氣源輸出壓力發(fā)生變化，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室壓力的變化推動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動，使閥桿定位到新位置，重新與輸入信號相對應(yīng)，達(dá)到新的平衡狀態(tài)。在使用中改閥門定位器的反饋桿的結(jié)構(gòu)(如凸輪曲線)，可以改變調(diào)節(jié)閥的正、反作用，流量特性等，實(shí)現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥性能的提升。