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阀门定位器的工作原理、作用、分类及常见故障

阀门定位器是控制阀的主要附件,它将阀杆位移信号作为输入的反馈测量信号,以控制器输出信号作为设定信号,进行比较,当两者有偏差时,改变其到执行机构的输出信号,使执行机构动作,建立了阀杆位移量与控制器输出信号之间的一一对应关系。本文重点讲解阀门定位器的工作原理、作用、分类及常见故障。

一、机械式气动阀门定位器的工作原理

▲阀门定位器结构示意图

图中基本将机械式气动阀门定位器的部件一一说清楚,接下来就是看它如何工作的?

气源来自于空压站的压缩空气,在阀门定位器气源进口前段还有一个空气过滤减压阀,用于压缩空气的净化。从减压阀出口的气源从阀门定位器进入,至于多少气量进入阀门的膜头,根据控制器的输出信号决定。

控制器输出的电信号是4~20mA,气动信号是20Kpa~100Kpa,从电信号到气信号是通过电气转换器进行的。

当控制器输出的电信号转变为与之相对应的气信号时,然后将转换后的气信号作用在波纹管上。杠杆2则绕着支点运动,杠杆2下段向右运动靠近喷嘴。喷嘴的背压增加,经过气动放大器放大后(图中那个带小于符号的部件),将气源的一部分送入到气动薄膜的气室,阀杆带着阀芯向下自动逐渐将阀门开度变小。此时,与阀杆相连的反馈杆(图中摆杆)绕着支点向下移动,使轴的前端向下移动,与其连接的偏心凸轮做逆时针旋转,滚轮顺时针旋转向左移动,从而拉伸反馈弹簧。由于反馈弹簧拉伸杠杆2下段向左移动,此时就会与作用在波纹管上的信号压力达到力平衡,于是阀门就固定在某个位置不动作了。

二、阀门定位器的作用

(1)用于对调节质量要求高的重要调节系统,以提高调节阀的定位精确及可靠性。

(2)用于阀门两端压差大(△p>1MPa)的场合。通过提高气源压力增大执行机构的输出力,以克服液体对阀芯产生的不平衡力,减小行程误差。

(3)当被调介质为高温、高压、低温、有毒、易燃、易爆时,为了防止对外泄漏,往往将填料压得很紧,因此阀杆与填料间的摩擦力较大,此时用定位器可克服时滞。

(4)被调介质为粘性流体或含有固体悬浮物时,用定位器可以克服介质对阀杆移动的阻力。

(5)用于大口径(Dg>100mm)的调节阀,以增大执行机构的输出推力。

(6)当调节器与执行器距离在60m以上时,用定位器可克服控制信号的传递滞后,改善阀门的动作反应速度。

(7)用来改善调节阀的流量特性。

(8)一个调节器控制两个执行器实行分程控制时,可用两个定位器,分别接受低输入信号和高输入信号,则一个执行器低程动作,另一个高程动作,即构成了分程调节。

三、阀门定位器的分类

1、阀门定位器按输入信号分为气动阀门定位器、电-气阀门定位器和智能阀门定位器。

(1)气动阀门定位器的输入信号是标准气信号,例如,20~100kPa气信号,其输出信号也是标准的气信号。

(2)电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号,例如,4~20mA电流信号或1~5V电压信号等,在电气阀门定位器内部将电信号转换为电磁力,然后输出气信号到拨动控制阀。

(3)智能电气阀门定位器它将控制室输出的电流信号转换成驱动调节阀的气信号,根据调节阀工作时阀杆摩擦力,抵消介质压力波动而产生的不平衡力,使阀门开度对应于控制室输出的电流信号。并且可以进行智能组态设置相应的参数,达到改善控制阀性能的目的。

2、按动作的方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器。单向阀门定位器用于活塞式执行机构时,阀门定位器只有一个方向起作用,双向阀门定位器作用在活塞式执行机构气缸的两侧,在两个方向起作用。

3、按阀门定位器输出和输入信号的增益符号分为正作用阀门定位器和反作用阀门定位器。正作用阀门定位器的输入信号增加时,输出信号也增加,因此,增益为正。反作用阀门定位器的输入信号增加时,输出信号减小,因此,增益为负。

4、按阀门定位器输入信号是模拟信号或数字信号,可分为普通阀门定位器和现场总线电气阀门定位器。普通阀门定位器的输入信号是模拟气压或电流、电压信号,现场总线电气阀门定位器的输入信号是现场总线的数字信号。

5、按阀门定位器是否带CPU可分为普通电气阀门定位器和智能电气阀门定位器。普通电气阀门定位器没有CPU,因此,不具有智能,不能处理有关的智能运算。智能电气阀门定位器带CPU,可处理有关智能运算,例如,可进行前向通道的非线性补偿等,现场总线电气阀门定位器还可带PID等功能模块,实现相应的运算。

6、按反馈信号的检测方法也可进行分类。例如,用机械连杆方式检测阀位信号的阀门定位器:用霍尔效应检测位移的方法检测阀杆位移的阀门定位器:用电磁感应方法检测阀杆位移的阀门定位器等。

四、阀门定位器常见故障

一、阀门定位器输出如龟速

不打开阀门定位器前盖;听声音,看气源管有无破解导致泄露,这个肉眼可判断。以及输入气室有无泄露的声音通过听。

打开阀门定位器前盖:1.恒节流孔有无堵塞2.检查挡板位置3.检查反馈弹簧的弹力。

4.将方大器拆开检查膜片。

二、阀门定位器输出没劲

1、看气源压力是否在规定范围和反馈杆有没有脱落,这是最简单的步骤。

2、检查信号线接线是否正确(后期出现的问题一般忽略不计)

3、线圈和衔铁之间有没有东西卡住

4、检查喷嘴与挡板的配合位置是否合适

5、检查电磁组件线圈情况

6、检查平衡弹簧调试位置是否合理

随后,输入信号,但输出压力不变化,有输出就是达不到最大值等,这些故障也是日常故障会遇到的这里不再多言。

通过上面的介绍,应该对机械式阀门定位器有一定的了解,有机会的时候再操作一遍最好是能够动手拆卸一次,加深定位器每个零件的位置及每个零件的名。

来源:设备达人 直观学机械

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