定位器原理及故障处理.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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得特殊要求,因此,调节阀必须配用各种附属装置,(,简称附件,),来满足生产过程得需要。例如:,为了改善调节阀得静态特性(线性度)与动态特性(响应),要配用阀门定位器。,为了转换电、气信号,要配用电,/,气转换器。,为了使工作动力气源保持干净与保持一定得压力,要配用空气过滤减压器。,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得自锁。,总之,附件得作用就在于使调节阀得功能更完善、更合理、更齐全。,阀门定位器得分类,按输入信号分为气动阀门定位器与电,/,气阀门定位器。,按动作得方向可分为单向阀门定位器与双向阀门定位器。,按阀门定位器输出与输人信号得增益符号分为正作用阀门定位器与反作用阀门定位器。,按阀门定位器输入信号就是模拟信号或数字信号,就是否带,CPU,与通讯功能,可分为普通阀门定位器与智能电气阀门定位器(其中包括现场总线阀门定位器)。,阀门定位器得反馈信号得检测方法也有多种。,无定位器得调节阀,首先瞧一下没有加装阀门定位器得情况,在没有加装阀门定位器得情况下,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得关系为:,Y=ZK,上式表明了调节阀输入与输出得关系,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得放大倍数。,带定位器得调节阀,阀门定位器得用途,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,在阀杆产生很大得静摩擦力,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得作用,也能克服流体不平衡力得作用,明显地改善了基本特性。,用于高压差,当调节阀两端得压差大于,1 MPa,时,介质对阀芯产生较大得不平衡力,此力将破坏原来得工作位置,使控制系统产生扰动作用,尤其就是对单座调节阀,。使用定位器,可以提高输出压力,增大执行机构得输出力,克服不平衡力得作用。,阀门定位器得用途,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得摩擦力增大,使调节信号与阀门得行程之间产生较大得误差。配用定位器之后,可以克服摩擦力得影响。,用于介质中含有固体悬浮物、粘性流体、含纤维、易结焦得场合,可以克服这些介质对阀杆移动所产生得较大阻力。,阀门定位器得用途,增加执行机构得动作速度,当调节器与调节阀相距较远时,气动信号管比较长,为了克服信号得传递滞后,可使用阀门定位器,让调节器输出得信号直接转换成气压信号去操作调节阀。在调节器与调节阀得距离超过,60m,时,效果比采用继动器要好得多。,用于调节阀口径较大得场合,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。改善特性得方法之一就就是配用阀门定位器。,阀门定位器得用途,用于活塞式执行机构得比例动作,可以用单向定位器,也可以用双向定位器,。,阀门定位器得用途,实现调节阀反向动作,相当把气关改成气开,。,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,阀门定位器得用途,改善调节阀得流量特性,调节阀得流量特性可以通过改变反馈凸轮得几何形状来改变。因为反馈凸轮得几何形状不一样,能改变调节阀对定位器得反馈量,使定位器得输出特性变化,从而改变调节器得输出信号与调节阀位移之间得关系,即修正了流量特性。,操作非标准信号得执行机构,当以气动调节器得标准信号,20-l00kPa,去操作非标准信号,40-200kPa,得气动薄膜执行机构时,可以有两种方法:一种就是在调节器与执行机构之间配用一个,1,:,2,得气动继动器,把信号压力放大一倍;另一种方法就就是采用阀门定位器。,阀门定位器得用途,用于分程控制(气动),两台定位器由一台气动调节器来操纵,一台定位器得输人为,20-60kPa,另一台定位器为,60-l00kPa,控制调节阀得阀位均为,0-l00%,行程。,阀门定位器得用途,用于分程控制(电,/,气),两台定位器由一台电动调节器来操纵,一台定位器得输人为,4-12mA,另一台定位器为,12-20mA,控制调节阀得阀位均为,0-l00%,行程。,分程调节特性曲线图,喷嘴挡板机构,间隙,与节流通室压力,PB,得关系见下图。当,O,时,喷嘴背压,PB,接近于气源压力,但又达不到气源压力,因为挡板不能堵死喷嘴,总有漏气得现象。当,值超过一定数值后,不管挡板离得多远,背压变化都不大,因为挡板已不能影响喷嘴得排气。但喷嘴本身仍有一定得阻力,产生残余背压,若喷嘴直径,D,比恒节流孔直径,d,大得多,就可使残余背压降低到相当小。,从特性曲线可以瞧出,曲线不够陡;也不直,即喷嘴挡板机构得灵敏度与线性均不好。在喷嘴挡板得加工精度不高,挡板与喷嘴得轴线不垂直时,特性曲线,a,以上这段性能不好,常常只用中间,a,b,段。在此段,挡板位移与,PB,得变化比较符合线性规律并且斜率也较陡。在此段内各点均有较大及较稳定得放大倍数,机构工作既灵敏又稳定。与曲线,a,至,b,这一段相应得位移,b,一,a,一般只有百分之几毫米。,气动喷嘴挡板放大机构得优点就是:尺寸小,结构简单,紧凑,没有运动得摩擦零件,工作可靠,牢固耐用,成本低廉;缺点就是容易被空气中得夹杂物堵塞。如果连续不断地工作,气源经过净化,并且压缩空气不断地由里往外吹,一般就是不会堵死得。但要特别注意防止气源中含油。,由于恒节流孔流通截面很小,喷嘴挡板机构得功率就很小,压力得变化也不够。而执行机构膜片上部得气室容积很大,工作时就必须要有很大得气量流入执行机构。因此,这种机构就是不能单独用以输出得,一般喷嘴挡板放大器得输出压力,要先经过一个功率放大器,然后再送到执行机构中去。,功率放大器,现在广泛采用耗气式放大器,它就是由放大器阀体、膜片、恒节流孔、阀杆、钢球、簧片、喷嘴挡板。密封橡皮垫片、盖板等组成得,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,气动阀门定位器,气路切换开关,切换气路组件用于定位器发生故障时,将输入信号直接切换到气动薄膜执行机构得膜头气室,使控制阀仍可运行。切换气路组件由切换开关与外部气路板组成,切换开关分平板式、锥体式两种,外部气路板用于气路连接,并提供三个压力表,分别显示定位器得输人信号、输出信号与气源压力。,平板式,锥体式,凸轮组件,凸轮组件包括反馈凸轮、转轴与反馈杆,它将执行机构阀杆位移得变化,L,转换为凸轮得转角变化,并将转角变化转换为滚轮得升量,P,。,输入与输出就是非线性关系,为此,在定位器中,通常采用偏心凸轮进行非线性补偿,使输人位移信号,L,与滚轮得升量,P,成线性关系。,电,/,气阀门定位器与气动阀门定位器得区别,将气动阀门定位器得波纹组件改为力矩马达。,实现正反作用得方式不同,电气阀门定位器改变正反作用方式只需要将输入电流得方向改变,(没有能量限制电路可以)不需要象气动阀门定位器那样,要将波纹管安装在相反得方向。,为实现力矩平衡,电气阀门定位器杠杆上各受力点得位置有所改动,例如图中电磁力矩与反馈力矩有相等得力臂。,由于采用电流输入,因此,带来防爆问题。在有些场合,电气阀门定位器要采用防爆措施。而气动阀门定位器就是本质安全型仪表,电,/,气阀门定位器原理图,电,/,气阀门定位器得防爆措施,电,/,气定位器中力矩马达得线圈匝数一般都在数千圈以上,故线圈就是一个高能元件,当定位器引接线或线圈开路、断路得瞬间,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,/,气阀门定位器得防暴性能,要有一定得保护措施。,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,就是由输出式安全栅供给得,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,角行程定位器,安装,阀门定位器得规范安装方式,阀门定位器得规范安装示意图,通过求解得到上述曲线,通过对这条曲线得分析可知,这就是一条标准得反三角函数得曲线,它就是以输入、输出点均为,50%,为中点向两侧对称展开得曲线,它得特点就是对称性极强,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得一条直线,从而保证了反馈得精度,保证了阀门开度与输入信号得,一种不规范得安装方式,这种安装方式带来得现场实际现象就是,阀门得始端与终端无法与信号对应,其范围基本与水平线与行程中点得偏差相等,也就就是说水平线与行程中点得偏差越大,阀门行程得始端与终端得死区与非线性区就越大,同时调节阀得线性也越差。就此而论反馈杆得水平中心线就是否与行程得,50%,点重合,关系到调节阀得线性及行程得始端与终端得死区影响。,结论,反馈补偿板或反馈凸轮(也有叫反馈曲线板),在设计时,已经被设计成以反馈行程得,50%,为中点向两侧对称展开得反馈曲线板并被定型安装于阀门定位器内,中点时反馈杆正处于水平位置。,所以,在安装时一定要认真将阀门定位器反馈杆处于水平位置且与阀门开度得,50%,点重合,在现场出现不规范安装时一般得现象表现为:线性度差、调整过程中始端或终端出现死区。,反馈连杆得有效长度,系统放大倍数得大小确定了系统得灵敏度,那反馈系统得灵敏度当然也与其系统得放大倍数关系密切如图,阀门定位器使用及调校中得误区,有人认为,调节阀不好用均可以通过对定位器内件得调整来解决。其实不然,首先要保证调节阀性能与质量没问题及阀门定位器正确安装,只对阀门定位器得零点及量程稍做调整,即可完成对整个执行机构得校验。,阀门定位器使用及调校中得误区,有人说,定位器得输入与输出及阀门得开度应一致。这有些不妥,一般情况下不应考虑定位器得输出就是否与输入信号或阀门得开度相一致,应考虑定位器得输入就是否与阀门得开度相一致,定位器得输入与输出及阀门得开度应一致在现场运行状态下就是不可能得。因为在现场运行状态下条件工况很复杂,各种阻碍阀门运行得附加力都需要克服,例如:不同流量下流体对阀芯得不平衡力;不同密度得介质对阀芯得冲击力;不同安装方式对阀芯得作用力等。这些力在调节阀得制造中就是无法考虑得十分周全得,都要靠定位器来逐一克服,这样一来就需要定位器得输出超出其正常得需要。所以应考虑输入信号与被控调节阀得实际开度就是否对应,不必苛求中间环节。,阀门定位器使用及调校中得误区,阀门定位器内部有零点与量程调整机构,在使用时要注意,要尽量使其在中点位置左右(可以通过对反馈杆长度得调整来达到),不然长期运行会对阀门定位器内部得弹性元件造成一定得损坏,缩短阀门得使用寿命。建议在使用零点与量程调整机构时,其调整幅度应在以中点位置为基准得,20%,也就就是最好在可调范围得,30%70%,之间。,阀门定位器使用及调校中得误区,阀门定位器安装就是否规范,就是发挥其应有作用得重要一环。安装时应使阀门开度置于,50%,阀门定位器反馈杆处于水平位置且与阀门开度得,50%,点重合并与运行直线相垂直,这样就能提高反馈得精度,并保证执行机构得线性度。调整反馈杆得长度,合理得选择反馈放大倍数,可以使执行机构得静特性得到提高。,阀门定位器使用及调校中得误区,执行机构得综合性能得到保证对整个过程控制系统得实际使用具有十分重要得意义。在自动过程控制系统中,设备附件得安装与使用就是一个关键环节,就是不容忽视得。,