几种阀门定位器与电气转换器工作原理的介绍(附带结构图)

几种阀门定位器工作原理介绍：

气动阀门定位器（一）

气动阀门定位器是按力平衡原理设计工作的，其工作原理方框见上图所示，它是按力平衡原理设计和工作的。如图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆(摆杆)绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮(偏心凸轮)也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到力矩平衡时仪表达到平衡状态。此时，一定的信号压力就与

一定的阀门位置相对应。以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加;所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作;相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。

气动阀门定位器（二）

气动阀门定位器是一种将电气信号转换成压力信号的转换装置，以压缩空气或氮气为工作气源来控制工业炉调节阀的开度大小。普遍用于工业炉温度自动控制系统中对气动阀门执行机构的连续控制。

气动阀门定位器是按力平衡原理工作的，实现由输入的4～20mA电流信号控制气动阀门由0～100％的开启度。其工作原理如下图。

当需要增加阀门开启度，计算机控制系统的输出电流信号就会上升，力矩马达①产生电磁场，挡板②受电磁场力远离喷嘴③。喷嘴③和挡板②间距变大，排出放大器④内部的线轴⑤上方气压。受其影响线轴⑤向右边移动，推动挡住底座⑦的阀芯⑨，气压通过底座⑦输入到执行机构⑩。随着执行机构气室⑩内部压力增加，执行机构推杆⑥下降，通过反馈杆⑩把执行机构推杆@的位移变化传达到滑板⑩。这个位移变化又传达到量程④反馈杆，拉动量程弹簧16。当量程弹簧16和力矩马达①的力保持平衡时，挡板②回到原位，减小与喷嘴③间距。随着通过喷嘴③排出空气量的减小，线轴⑤上方气压增加。线轴⑤回到原位，阀芯⑧重新堵住底座⑦，停止气压输入到执行机构⑩。当执行机构⑩的运动停止时，定位器保持稳定状态。

电气阀门定位器工作原理

1.杠杆

2.活塞膜片

3.反馈弹簧

4.杠杆

5.凸轮

6.反馈轴

7.联结

8.传动轴

9.执行机构

10.先导阀滑阀芯

11.先导阀体

12.零点和范围联动机构

13.内部反馈弹簧

14.转换块

15.平衡线圈

16.永磁铁

17.平衡梁

18.喷嘴

19.节流孔

红----气源压力；橙----汽缸压力；黄----喷嘴压力；紫----固定部分；蓝----运动部分

气动放大器工作原理

从减压阀输入气源压力(Supply)，信号接口端输入信号压力(Input Signal)，那么如下图上方膜片(③)受到压力，使膜片组合件向下移动，同时阀芯(⑦)也会向下移动。这时输入压力通过阀芯底座通路流入到输出接口(Output)并输入到执行机构。当输出压力增加到和信号压力相同时，阀芯(⑦)重新上升，最总信号压力和输出压力保持相同。相反，输出压力大于信号压力，则膜片组合件向上移动，输出压力会通过阀芯上方空隙向排气环(④)排气。根据信号压力而变化的输出压力的灵敏度可以通过调节螺丝(①)进行调解，通过调节可以改善系统的稳定性。

关于尿素装置智能阀门定位器典型故障分析电子式智能调节阀调节阀定位器是新一代产品，其工作原理、结构特点较以往常规电气阀门定位器有很大不同，因而在使用中遇到了一些新问题。本文结合尿素装置智能阀门定位器的应用和典型故障，探讨了智能化（模拟信号叠加数字信号）阀门定位器在应用中应注意的几个问题。

1 工作原理

（1）智能阀门定位器是基于微处理器读取输入信号、位置传感器的位置信号和压力传感器输出压力信号，经运算处理产生驱动信号，使执行器动作。现选择滑杆型的DVC5000和旋转型的ND800智能阀门定位器加以详细说明，它们的工作原理分别见图1和图2。

图1 DVC5000智能阀门定位器工作原理示意图

图2 ND800智能阀门定位器工作原理示意图

（2）DVC5000数字式阀门定位器有1个独立的模块基座，可以很方便地在现场更换而不必拆除现场的导线或导管。该模块基座包括I/P转换器、印刷电路板（PWB）组件、气动中继器及指示表等子模块，可以通过更换子模块而重新组合。FIELDVUE系列数字式阀门控制器通过进入端子盒的一对双绞线接受输入信号和电能，信号同时输入到PWB组件子模块，在此被附加许多参数，如多段折线性化中的节点坐标、极限值和其它数值。然后PWB组件子模块送信号给I/P转换器子模块，将输入信号转变为气压信号。该气压信号送入气动中继器加以放大并作为输出信号送到执行机构，也可以被安置在PWB组件子模块上的压力敏感元件所感受，用于阀门执行机构的诊断信息。阀门和执行机构的阀杆位置当作输入信号引入PWB子模块，用作数字式阀门控制器的反馈信号，同时与输入信号值比较，若存在偏差，微处理器通过运算处理产生新的电流值来修正偏差，直至调节阀的阀位信号与输入信号一致，即偏差为零。

ND800智能阀门定位器则为微处理器（μC）通过改变前置级（PR）线圈的控制电流，前置级阀门降低滑阀（SV）终端的控制压力，阀柱向低压方向移动，打开到执行机构气缸顶部的气流，且打开来自活塞另一侧的气流，增加活塞上的差压使活塞移动。微处理器用控制计算一种新的控制电流，直至执行机构的新位置信号与输入信号一致为止。稳定状态下使滑阀（SV）就位，前置级（PR）阀门关闭。

2 性能

智能阀门定位器是基于微处理器的新一代产品，具有高精度的阀门位置信号传感器及输出压力传感器等，因而具有较高的控制精度（0.5%～1.0%），而常规电气阀门定位器精度仅为2%～5%；具有远距离组态、调试、诊断、数据管理等功能。

经过1年多的实际运行，智能阀门定位器与普通阀门定位器的性能、使用情况、性价比等方面的比较见表1。

表1 两种阀门定位器的比较

3 软件功能

智能阀门定位器具有丰富的软件功能，如自动调整零点和满量程。组态需要的阀门特性配上专用软件，具备高级动态诊断功能，可将阀门的机械性能指标和控制系统的指标结合起来，以判断阀门损坏情况（图3）。