定位器原理及故障处理

1、电仪作业部仪表一部 仪表维护一班 李会军 定位器原理及故障处理定位器原理及故障处理 在生产过程中，控制系统对阀门提出各种各样的特 殊要求，因此，调节阀必须配用各种附属装置(简称附 件)来满足生产过程的需要。例如： l为了改善调节阀的静态特性（线性度）和动态特性 （响应） ，要配用阀门定位器。 l为了转换电、气信号，要配用电/气转换器。 l为了使工作动力气源保持干净和保持一定的压力，要 配用空气过滤减压器。 l当气源中断时，为了使调节阀仍能保持一定压力信号， 需要使用气动保位阀实现对调节阀行程的自锁。 总之，附件的作用就在于使调节阀的功能更完 善、更合理、更齐全。 首先看一下没有加装阀门定位器的

2、情况 在没有加装阀门定位器的情况下，系统处于开环状态。 如下图所示 Y K Z 根据方框图可知输入与输出的关系为 ： Y = ZK 上式表明了调节阀输入与输出的关系，很明显调节阀 输入与输出之间没有约束关系，输出只取决于调节阀 的放大倍数。 l用于高压介质 当调节阀用于高压介质时，为了防止流体从阀杆 填料处泄漏，经常把填料压盖压得比较紧，因此，在阀 杆产生很大的静摩擦力，使阀杆行程产生误差。配用定 位器之后，能够克服这些摩擦力的作用，也能克服流体 不平衡力的作用，明显地改善了基本特性。 l用于高压差 当调节阀两端的压差大于1 MPa时，介质对阀芯 产生较大的不平衡力，此力将破坏原来的工作位置，

3、使 控制系统产生扰动作用，尤其是对单座调节阀，。使用 定位器，可以提高输出压力，增大执行机构的输出力， 克服不平衡力的作用。 l用于高温或低温 当温度过高或过低时，由于阀杆与填料之间 的摩擦力增大，使调节信号与阀门的行程之间产生 较大的误差。配用定位器之后，可以克服摩擦力的 影响。 l用于介质中含有固体悬浮物、粘性流体、含纤维、 易结焦的场合，可以克服这些介质对阀杆移动所产 生的较大阻力。 l增加执行机构的动作速度 当调节器与调节阀相距较远时，气动信号管比较 长，为了克服信号的传递滞后，可使用阀门定位器，让 调节器输出的信号直接转换成气压信号去操作调节阀。 在调节器与调节阀的距离超过60m时，

4、效果比采用继动器 要好得多。 l用于调节阀口径较大的场合 当调节阀口径DN大于100mm、蝶阀口径大于250mm时， 由于阀芯重，阀芯截面大及执行机构气室容积增大，响 应特性变差。改善特性的方法之一就是配用阀门定位器。 l用于活塞式执行机构的比例动作 可以用单向定位器，也可以用双向定位器。 l实现调节阀反向动作 相当把气关改成气开。 l改善调节阀的流量特性 调节阀的流量特性可以通过改变反馈凸轮的几何 形状来改变。因为反馈凸轮的几何形状不一样，能改 变调节阀对定位器的反馈量，使定位器的输出特性变 化，从而改变调节器的输出信号与调节阀位移之间的 关系，即修正了流量特性。 l操作非标准信号的执行机构

5、 当以气动调节器的标准信号20-l00kPa去操作非 标准信号40-200kPa，的气动薄膜执行机构时，可以有 两种方法：一种是在调节器与执行机构之间配用一个1： 2的气动继动器，把信号压力放大一倍；另一种方法就 是采用阀门定位器。 l用于分程控制（气动） 两台定位器由一台气动调节器来操纵，一台定 位器的输人为20-60kPa，另一台定位器为60-l00kPa， 控制调节阀的阀位均为0-l00%行程。 l用于分程控制（电/气） 两台定位器由一台电动调节器来操纵，一台定 位器的输人为4-12mA，另一台定位器为12-20mA，控制 调节阀的阀位均为0-l00%行程。 100% 2060100 K

6、Pa 41220mA 阀开度 100% 2060100 KPa 41220mA 阀开度 ABAB 100% 2060100 KPa 41220mA 阀开度 AB 100% 2060100 KPa 41220mA 阀开度 AB 气动 电气 气动 气动 气动 电气 电气 电气 气开 气闭 1开1闭 1闭1开 分程调节特性曲线图分程调节特性曲线图 从特性曲线可以看出，曲线不够陡；也不直，即喷嘴挡板机构的 灵敏度与线性均不好。在喷嘴挡板的加工精度不高，挡板与喷嘴 的轴线不垂直时，特性曲线a以上这段性能不好，常常只用中间 ab段。在此段，挡板位移与PB的变化比较符合线性规律，并且 斜率也较陡。在此段内各

7、点均有较大及较稳定的放大倍数，机构 工作既灵敏又稳定。与曲线a至b这一段相应的位移b一a，一 般只有百分之几毫米。 功率放大器功率放大器 l现在广泛采用耗气式放大器，它是由放大器阀体、膜 片、恒节流孔、阀杆、钢球、簧片、喷嘴挡板。密封橡 皮垫片、盖板等组成的 1一膜片 2一阀杆 3一恒节流孔 4一钢球 5一簧片 6一上盘 7一壳体 电电/气阀门定位器原理图气阀门定位器原理图 电/气定位器中力矩马达的线圈匝数一般都在数 千圈以上，故线圈是一个高能元件，当定位器引接 线或线圈开路、断路的瞬间，产生反电动势，在断 开处放电，可引燃爆炸物而发生爆炸或火灾。为了 保证电/气阀门定位器的防暴性能，要有一定

8、的保护 措施。 1、定位器必须与输出式安全栅串联使用，组成安全 火化回路。 2、定位器输入信号4-20mA是由输出式安全栅供给的， 最大输出电压30V，最大输出电流30mA，因此限制 了能量。 3、定位器限能回路见后图： 安全火花型电路原理安全火花型电路原理 阀门定位器的规范安装示意图阀门定位器的规范安装示意图 OC BC OC AC Arctg 通过求解得到上述曲线，通过对这条曲线的分析可知，这是一 条标准的反三角函数的曲线，它是以输入、输出点均为50%为中 点向两侧对称展开的曲线，它的特点是对称性极强，所以很容 易补偿。一般制造者多采用反馈补偿板或反馈凸轮（也有叫反 馈曲线板）补偿成一条与输入相对应的一条直线，从而保证了 反馈的精度，保证了阀门开度与输入信号的 这种安装方式带来的现场实际现象是，阀门的始端和 终端无法与信号对应，其范围基本与水平线和行程中 点的偏差相等，也就是说水平线和行程中点的偏差越 大，阀门行程