电气阀门定位器综合评价

电气阀门定位器综合评价

1 阀门定位器的作用

阀门定位器与气动执行机构和阀本体组成调节阀(控制阀)，由于调节阀行程动作受填料密封摩擦产生死区和回差，定位器的核心作用是将上述对调节阀的影响量，自动增加或减小，纠正阀杆行程产生的偏差，使其回复到控制信号与阀杆行程的对应关系上，将调节系统干扰、超调量、滞后等不利影响减至最小，提升被调对象的品质。

2 阀门定位器的选择

阀门定位器是调节阀最重要的附件，正确合理选择定位器应考虑以下要素：

(1)输入信号分类、范围：

a)气动输入信号：200~100KPa；(0.2~1kg/cm2) (0.2~1bar)

(3~15psi)

分程输入信号：20~60；60~100 KPa

b)电流输入信号：4~20mA；

分程输入信号：4~12；12~20mA

c)智能定位器输入信号： FF，PROFIBOS；4~20 Ma+HART

(2)输出压力分类、范围：

a)单输出：(配直行程膜片弹簧式执行机构)

根据所配执行机构的弹簧范围来确定，此时定位器的气源压力有以下要求：

20~100KPa时，气源压力：140KPa

40~200；80~200；80~240KPa时，

气源压力：300KPa

120~300KPa时，气源压力：340KPa

b)双输出：(配旋转式无弹簧或有弹簧活塞式执行机构)

其输出特点是定位器输出可随气源压力而变。

输出范围：0~600KPa

双输出定位器的气源压力应达到输出压力的上限值。

0~600KPa(可设定)

(3)定位器位置反馈分类、范围：

a)直行程位置反馈：

0~10；0~16；0~25；0~40；0~60；

0~100mm(国产调节阀行程系列)

0~14.3；0~20；0~25；0~30；0~38(40)；0~50；0~60；0~70(75) ；0~80；0~100；0~110mm(国外调节阀行程系列)

b)转角位置反馈：

0~90°；(球阀、蝶阀)

0~60°；0~70°(蝶阀)

0~50°；0~60°(偏心旋转阀)

由于定位器位置反馈—直行程、转角反馈量的大小由定位器的连杆臂长度和凸轮的转角来决定，各厂家介绍的死点有：30°；45°；70°，故超过定位器位置反馈范围时，则需要有连杆角度的放大机构。

(4)输出特性的选择：

阀门定位器输入信号与输出特性“关系曲线”

如图1所示，以反作用为例。

图1中曲线(1)线性特性，产生效果如下：

a)调节阀线性阀芯，构成的流量特性为线性；

b)调节阀等百分比阀芯，构成的流量特性为等百分比。

图1中曲线(2)快开特性；图中曲线(3)等百分比特性。

上述定位器的输出特性与调节阀组配为硬件的静态特性，在实际使用中，影响调节系统特性的因素很多，如一线性阀芯的凋节阀在低S值运行时的流量特性会畸变成快开特性。此时，我们可用定位器输出特性曲线(3)来修正合成线性的调节系统。当然，如果系统设计已采用了调节阀等百分比阀芯时，就不必考虑定位器的输出特性修正问题，仍应采用线性特性。有几个问题须指出：

定位器的等百分比修正凸轮使用时，应注意它有正作用和反作用之分，如图1所示。

有些用户误认为等百分比阀芯的调节阀也应配用等百分比修正凸轮的定位器，这就等于进行了二次修正，会给系统带来极不稳定的后果。

有专家论证指出，机械结构式等百分比输出特性的定位器不宜应用在自控系统中，因定位器凸轮的加工精度达不到负反馈的要求，使调节系统产生发散。可采用智能式的阀门定位器来修正。

(5)防爆定位器的选择：

阀门定位器系现场安装仪表，对于气动阀门定位器来说无引爆源存在，且定位器没有发热元件，是一天然防爆仪表。

电/气阀门定位器有电信号存在，如没有防爆措施，则爆炸危险场所是禁止使用的。目前国内外常见的防爆电/气阀门定位器有：

a)本质安全型(本安型)防爆阀门定位器，采用限止电火花和热效应两个可能的点燃源的防爆原理构成的阀门定位器。防爆标志：Ex ia Ⅱ CT6适用于0区、1区、2区的场所。

b)隔爆型阀门定位器，采用定位器外壳内发生爆炸时具有隔离的措施，不至于传爆到外壳以外的危险性气体以免引起爆炸。防爆标志：Ex d Ⅱ BT6适用于1区、2区的场所。

c)增安型阀门定位器，采用定位器最高表面温度控制在温度组别以下，满足电气间隙和爬电距离防爆要求，以及定位器的外壳和接线盒的防护等级不低于IP54防护能力的要求。防爆标志：Ex e Ⅱ T6同样适用于在正常运行条件下不会产生电弧或火花的1区、2区的场所。

(6)输入阻抗：

电气阀门定位器的输入阻抗值下表所示，它由定位器生产厂发布，选用时应考虑定位器的输入阻抗与调节仪表或DCS阻抗匹配问题，原则上定位器的输入阻抗不应大于调节仪表的负载电阻。在有分程控制的系统，一般有二个或二个以上的定位器串联使用，其定位器的输入阻抗Σ不应大于调节仪表的负载电阻。

(7)阀门定位器的作用方式：

a)正作用--定位器的输入信号增加时，输出压力也增加的；

b)反作用--定位器的输入信号增加时，输出压力为减小。

一般定位器的出厂状态均为正作用，但当现场的调节阀已选定为

B(正作用)的作用方式，而系统要求为K(反作用)的作用方式时，可用反作用定位器来实现系统的要求。反之，通过定位器将系统改变为正作用。

(8)定位器“手动”“自动”切换：

定位器在正常使用时其“手、自动”切换开关置于“自动”档，当输入信号中断时，仍要求调节阀在线工作，则可临时将“手、自动”切换开关从自动挡改为置于“手动”位置，用定位器配用的空气减压阀来调节阀门的行程，从而保证调节系统正常运行。当信号恢复后，再将“手动”切换到“自动”位置。

(9)性能定义：

a)基本误差(非线性)--输入信号引起阀杆移动的实际“信号--行程”曲线与理论曲线之间的最大偏差。

b)回差(滞后)--同一输入信号下，正、反行程之间的最大偏差。

c)死区(灵敏度)--能使动作反向的最小信号区间。