调节阀基础知识

驱动部分与定位器

一、调节阀

有的教材称为控制阀，它是自动化仪表完成控制作用的主要部件之一，是自动控制系统四大部分中最后的一环——执行器的一种。（四大部分是被测对象；测量和变送元件；调节器；执行器。）调节阀是比例执行器，也可称为模拟执行器。（相对的是两位执行器，即通常说的开关阀）

调节阀可简单地认为是一个可变节流孔道。随着节调节阀开度的改变，流经调节阀的流体（液体或气体）的流速、流量就发生响应的改变，使操作条件达到工艺控制的要求。

二、定位器

比例式执行器（模拟执行器）一般都设有定位器。定位器接受两个信号，一是由调节器送来的调节信号，二是执行器的位置信号。定位器对两者进行比较处理，控制动力系统（液压、气压、电动机）调整执行器的动作，直到执行器的位置信号符合调节信号的要求。定位器可以输出执行器的位置信号。

三、调节阀的驱动部分与定位器

调节阀根据驱动形式可以分为：液压（液力传动，油压）调节阀；气动调节阀；电动调节阀三种。下面分别进行介绍。

1.液压调节阀与定位器

液压调节阀是以液压油作为驱动力的调节阀。

2PE装置的PV205又称赖斯阀，是一个比较典型的液压调节阀，它由20Kpa压力的液压油作为驱动力，由油缸内活塞的移动来控制阀门开度。

赖斯阀的定位器通过阀杆尾部的铁心与感应线圈的相对位移，经专门的卡板来反馈阀门开度，控制内部的油路系统对油缸内活塞的进退进行精确操控，赖斯阀的定位器有两个作用，一是控制阀门精确到位，二是输出阀位指示信号。

在控制室仪表柜内，定位器有零位和行程的调整旋钮可进行阀位的精确调整。

赖斯阀是一个精度很高的调节阀，达到了0.1级，即阀门的开度可以灵敏到0.1%，阀芯的动作只有0.02mm，约是头发丝粗细的1/4。

（简介精度的概念：1级精度的误差是1%，数字越小精度越高。通常装置现场使用的压力表、温度计是1.5级的，仪表调试压力表用的精密压力表是0.4级。）

2.气动调节阀

气动调节阀是以仪表空气作为动力的调节阀，一般有薄膜阀和汽缸阀两种，气动调节阀是装置里使用最多的调节阀。

气压信号与阀门开度的关系

驱动杆和承压板受到相对的两个力的作用，一是膜片上气压产生的推力，另一个是弹簧变形产生的力。调节阀工作时这两个力的平衡就决定了阀门的开度。

我们知道弹簧变形产生的力与变形量成正比例关系，假如我们给弹簧施加了10公斤的力弹簧压缩了1毫米，力增加到100公斤的力弹簧就压缩了10毫米，以此类推。

另一方面膜片承压板的面积是固定的，它在气压作用下产生的力就与气压的压力（实际上是压强）成正比。

因此我们可以通过调节气压的压力来方便地控制调节阀的开度。提高气压就会压缩弹簧，提高越多弹簧压缩越多，正好成正比。

气动阀的定位器

气动阀的定位器是一个气动单元，它接收调节器输出的信号气压，与阀杆的位置比较作处理，输出驱动调节阀的驱动气压。气动阀的定位器也可调整零位和行程。

零位确定阀门开始动作的起始信号压力，一般是0.2kgcm2，但也可以根据需要作修正，或设定为特殊的参数，如分程控制的调节阀组PV9015B，开始动作的起始信号压力0.6kgcm2。（要注意分清“信号气压”和“执行气压”。前者是输入到定位器的气信号，后者是定位器输出到调节阀的驱动气压）

行程确定的是执行气压和信号气压的比例关系，调整阀门开度与信号气压的相对关系。使阀门精确定位。

同样的信号气压变化可以通过调整零位和行程，达到不同的阀门开度。如分程控制的调节阀组PV9015B，它从全闭到全开信号气压是0.6kgcm2到1kgcm2，（定位器输出到调节阀的驱动气压还是0.2kgcm2到1kgcm2。

气动调节阀跟踪不好，多数时候是定位器发生了问题。

3.电动调节阀

电动调节阀是以电动机作为动力驱动阀门开闭的调节阀，在装置里使用不多。

PC701是较通用的电动调节阀。它的驱动头里电动机减速后通过同步皮带带动螺母转动，使驱动杆上下移动，开关阀门。定位器中一根与驱动杆相联的齿条带动齿轮组转动，分别控制行程开关和阀位电位器。

行程开关，有“零位”和“100%”两个行程开关，用来控制阀门全开和全关时停止电机的某向转动，调整时分别进行调整。

阀位电位器经过专用的线路板来控制电动机的正反转，带动驱动杆上下运动和输出阀位信号。定位器线路板有零位调节、行程调节和灵敏度调节三个旋钮供调整。

LCV202A通常称为“挡板阀”。

挡板阀由电机通过齿轮、蜗轮蜗杆减速后带动螺母转动，螺母中间的螺杆就是挡板阀的阀杆，它的前后移动就是决定了阀门的开度（挡板阀的行程是400mm）。

电动机的转动减速后带动定位器中输入轴，再通过螺母螺杆控制一对行程开关，在阀门全开和全关时使电机停止。

输入轴通过齿轮组传动带动阀位电位器转动，经过专用的线路板来输出阀位信号。在“远程”控制时，当阀位信号与调节器（DCS）送出的控制信号发生偏差时就会向驱动电机输出执行指令（正转或反转），调整阀门的开度。

线路板上有零位和行程两个调整钮，可以对实际阀开度作精确的调整。

在“现场”控制时，操作面板上的按钮直接控制向驱动电机的正转或反转，调整阀的开度。当阀门全关或全开时会因行程开关的作用使电机停止。

挡板阀有一个手动功能，板一下切换手柄就可以用手轮打开或关闭阀门。开关1%手轮约转6圈。当驱动电机转动时会自动切换成电动状态。

四、挡板阀的偏差和对策

1.偏差产生的原因

♦电动机转动通过蜗轮蜗杆、螺母螺杆到阀板的移动存在传动间隙。

♦电动机转动到定位器中阀位电位器的齿轮传动中也有传动间隙。

♦远程控制状态下，阀位的微量偏差电机是以“点动”方式进行调整的，前两者的间隙使定位较困难，时而产生阀位动荡不定。

前两者对阀位造成的偏差在实际操作中有抵消作用，但在正反换向时，上行程与下行程的偏差是较明显的。

2.克服偏差和解决位较困难的对策

♦增加调整量，避免“点动”方式的定位困难。

♦采用“单向到位”的调整方法，去除上行程与下行程的偏差。

♦当阀位动荡不定时，及时修改MV设定值来适应阀位，终止阀位的动荡。