氣動薄膜調節閥是控製係統的終端，一旦其（qí）發生故障，將直接影響裝置的安全運（yùn）行，對生產過程影響非常大。運（yùn）用智能閥門定位器，能夠改善（shàn）氣動流量調節閥（fá）的流量特性和性能，可（kě）以（yǐ）通過與DCS或總線設備進行數（shù）字信息通訊，提升企業生產控製能力，為裝置的安全穩定生產提供保障（zhàng）。下麵以美國FLOWSERVE公司生產的Logix520智（zhì）能閥門定位器應用為例，介紹智能（néng）閥（fá）門定（dìng）位器。

1． 常規定位器存在的（de）不（bú）足

1) 常規定位器多（duō）為機械力（lì）平衡原理，它采（cǎi）用噴嘴擋板機構，可動件較多，容易（yì）受溫度波動、外界振動等幹擾的（de）影（yǐng）響，耐環境性差；彈簧的彈性係數在惡劣環境下（xià）能發生改變，會造成調節閥非線性，導致控（kòng）製質量下降；外界振動傳到（dào）力平（píng）衡機構，易造成部件（jiàn）磨損以及零點和行程漂移，也使（shǐ）定位器（qì）難以工作；

2) 由於噴嘴本身的特性，執行（háng）器在穩定狀態時也要大量（liàng）消耗壓縮空氣，若使用執行器數量較多，能耗較大；而且噴咀本身是一個潛在故障源，易（yì）被灰塵或（huò）汙物顆粒堵住，使（shǐ）定位器不能正常工作；

3) 常規定位器手動調校時需要使用專用設（shè）備、不隔離控製回（huí）路是不可能的，且零點和行程的（de）調整互相影響，須反複整定，費時費力（lì），非線性嚴（yán）重時，則更難調整。

2．Logix520智能閥門定位器的（de）組成和原（yuán）理

2.1 Logix520智能閥門定位器的組成

Logix520智能閥門定位器是一（yī）種具有HART通信協議的智能閥門定位器，由三（sān）部分組成：微處理器電子控製的模件，包括HART通信模塊和就地用戶界麵開關；電/氣動轉換器模件的壓電閥；閥位傳感器。

2.2 Logix520智能閥門定位器的工作原理

整個控製回路由兩線、4～20mA信號控製。HART模件送出和接收疊加（jiā）在4～20mA信號上的數（shù）字信息，實（shí）現與微處理（lǐ）器的雙向數字通信。模擬量的4～20mA信號傳給微處理（lǐ）器，與閥位（wèi）傳感器的反饋進行比較，微處理器根據偏差的大小和方向進行控製計算（suàn）（一級控製），向壓電閥發出電控指令使其進行開、閉（bì）動作（zuò）。壓電閥依據控製指令脈衝的寬（kuān）度對應於氣動（dòng）放大器輸出壓力的增量（liàng），同時氣動放大器的輸出又被反（fǎn）饋給內控製回路，再次與微處理器的運算結果進行比較運算（suàn）（二級控製），通過兩級（jí）控製輸出信號到執行機構（gòu），執行機構內空（kōng）氣壓（yā）力的變化控製著閥門行程。當控製偏差（chà）很大時，壓（yā）電閥（fá）發出寬幅脈（mò）衝信號，使定位器輸出一個連續信（xìn）號（hào），大幅度的改變至（zhì）執行機構的信號壓力驅動閥門快（kuài）速動作；隨著閥門接近要求的位置，命令要求的位置與測得位（wèi）置的（de）差值（zhí）變小，壓電閥輸（shū）出一個較小脈寬的脈衝信（xìn）號（hào），斷續、小幅度的改變至執行機（jī）構的信號壓力，使執（zhí）行機構接近新命令位置的動作平緩。當（dāng）閥門到（dào）達要求的位置（進入死區）時，壓電閥無（wú）脈衝輸出，定位器輸出保持為零，使閥門穩定在某一位（wèi）置（zhì）不動。

3．Logix520智能定位器的調校

通過就地用戶界（jiè）麵DIP設置開關，可（kě）完成定位器的增益、正反作（zuò）用、定位器特性以及是否允許自（zì）動調校等基本設（shè）置；在不增加工具的條件下，能夠進行自動或手動校準定位器；並且可以通過就地用戶界麵手動控製按鈕,實現手動控製調（diào）節閥。

3.1自動調（diào）校

將（jiāng）“Quick_cal”DIP開關置於“自動”，按住定位器就（jiù）地（dì）界麵板（bǎn）上的“Quick_cal”按鈕約（yuē）三秒（miǎo）鍾，定位器會全關閥門並登記0％位置，然後，打開閥門到停並登（dēng）記（jì）100％位置，反複進行兩遍，在這一過程中，定位器要測量兩個方（fāng）向的定位（wèi）速度，以（yǐ）確定最（zuì）小的定位增量（第二遍過程中（zhōng）在（zài）50％略停檢測閥（fá）位中點偏移），其間麵（miàn）板上狀態指示燈會按“Y-R-G-G”的順序閃亮，表明校準正在進行中。當指示燈回到從綠燈開始（shǐ）的變化（huà）順序時，校準自動完成。

3.2手動調校

將“Quick_cal”DIP開關置（zhì）於“慢進”，校準過程會在一（yī）開始時關（guān）閉閥門，零點位置自動定在閥（fá）座處，量程（chéng）則需用戶手動設定；當麵板上狀態（tài）指示燈按“Y-R-R-G”順（shùn）序閃亮，使用“慢進↑”按鈕（niǔ），手動把閥門調到約100％位置，然後同時按兩個（gè）“慢進”按鈕，閥門會進行開關行程，當麵板上狀（zhuàng）態指示燈再次按“Y-R-R-G”順（shùn）序閃亮時，使用“慢進↑”按（àn）鈕，再次（cì）調節閥門到精（jīng）確的100％，然後再次同時（shí）按兩個“慢進”按鈕，登記100％位置，在之後完成（chéng）校準的過程中，再不需要操作。當（dāng）指示燈回到從綠燈開始的順序（xù）時，完成校準。

這個功能使調校工作方便快捷，而且調校的線性好，精度高，響應速度和死區適中，穩（wěn）定性好。

4． Logix520閥門定（dìng）位器的其他特點

1) 就地麵板裝有紅黃綠三個發光二極（jí）管，通過多種組合指示操作狀態或警告工況，具有診斷、監測（cè）功能；三個LCD閃亮順序組合所表示的基本含義：任何以綠色開始的閃亮順序（xù），表明（míng）處（chù）於正常操作（zuò）模式，沒有（yǒu）內部問題、錯（cuò）誤和報警；任何以黃燈開始的閃亮順序，表明是在特殊校驗或測試狀態；任何（hé）以紅燈開始的閃亮順序，表明存在操作問題或故障。

2) 耗氣量非常小，在0.6 MPa穩定（dìng）狀態下，僅為0.12NM3/h，不足常規定位器的8 ％；對氣源壓力的變化不敏（mǐn）感；

3) 采用同（tóng）一型號既（jì）可用於直行程又可用於角行程；通（tōng）過選（xuǎn）配雙作用模（mó）件，可以實現控製雙作（zuò）用（yòng）活塞缸執行器；

4) “緊閉”功能默認設置起始風壓，確保執行機構對閥座適宜的（de）定位壓力，使調節閥在不同工況下保證零位“緊密關閉”；

5) 使用HART通訊協議，與定位器進行雙向通信；

5．在實際使（shǐ）用中應該注意的問題

5.1 對調節信號的（de）帶負（fù）載能力（lì）有較高的要求

在實際使用過（guò）程中，由於Logix520定位器的輸入阻抗較高，當輸（shū）入信號為（wéi）20mA時，供電電壓的最小要求值為12VDC、帶負荷能力不小於600Ω，否則定位器不能正常工作；最小輸入電流不小於（yú）3.6mA時，才能確保其性（xìng）能。

5.2 應合（hé）理設置定位（wèi）器的動作死區

定位器死區設置越小，定位（wèi）精度（dù）越高，這就給人們造成一個誤區，以為死區越小越好，但這樣會使壓電閥及反饋杆等運動部件的（de）動作越頻（pín）繁，有時會引起閥門振蕩，影響定位器和（hé）閥門的使用壽命，故定位器的死區設置（zhì）不易（yì）過小；定位器設置更改後，必須重新調（diào）校後才能生效；

5.3 Logix520定位（wèi）器的安（ān）裝

定位器的安裝有一個重要原則就是，定位器、閥杆、反（fǎn）饋杆三（sān）部分（fèn）要（yào）構（gòu）成（chéng）閉（bì）環負（fù）反饋。安裝時可以這樣檢驗：定位器安裝後，閥杆和反（fǎn）饋杆不連（lián）接，用手轉（zhuǎn）動反饋杆，若閥杆動作方向與反饋杆動（dòng）作方向相反，則說明（míng）已（yǐ）構（gòu）成閉環負（fù）反饋；此時要將調節（jiē）閥閥位置於50％，並使反饋杆處於水平位置，然後將反饋杆和閥杆（gǎn）固定，這樣可以保（bǎo）證定位器工作在最佳線性段。定位器安裝不平正，也會增加其線性偏差（chà）。

5.4 Logix520定位（wèi）器流量特性的選擇

調節閥的流量特（tè）性是由閥芯的加工（gōng）特性所決定的，如果工藝（yì）要求與其相符，則定位器（qì）的輸出特性（xìng）應選擇線性輸出；在實際使用中，若閥芯特性與工藝要求不符，則可以通（tōng）過定位器輸出特性的設置來改變閥門的（de）整（zhěng）體流量特性，如可以將閥芯為線（xiàn）性特性的調節閥，通（tōng）過把定位器輸出特性設置（zhì）為等百分比特性，即可將具有線（xiàn）性閥芯的（de）閥門變為（wéi）等百分比流量（liàng）特性的閥門來使用。

5.5 Logix520定位器的維修

定位器不同（tóng）的功能模塊損壞，造成（chéng）定位器無法使用時，如果整體更（gèng）換，費用高昂；這時可以利用無（wú）故障（zhàng）的模塊對定位器進行重新組裝，但（dàn）組裝（zhuāng）後要根據不同的調節閥進行重新（xīn）設置（zhì），由（yóu）於使用定位器的調節（jiē）閥（行程等（děng））變了，利（lì）用自動調校可能（néng）達不（bú）到使用要求，這時可以先（xiān）手動調校確定其行程，然後再（zài）用自動調校校準。這樣可以使調節閥定位精準、具有合適的響應速度，從而滿足（zú）過程控製的（de）要求（qiú），也節約了大量的資金。

6． Logix520閥門定位器在某廠的實際（jì）應用

1)某（mǒu）甲醇裝置C-203A/B/C氧壓機組震動劇（jù）烈，其回流管線上的PCV-2008A/B/C調節閥，使用常規定位器，噴嘴擋板不久即出現磨損（sǔn），零點量程時有漂移，定位器頻繁損壞（huài），過程控製質量極差、危及安全生產；采用Logix520定位器（qì）後，由於其全密封結構，可動部件很少，力轉換過程沒有機械傳動，消除了振動產（chǎn）生的幹擾，使這個問題隨之化解，大大降低了維護量、節約了資（zī）金，保證了過程控製（zhì）質量和裝置安全運行。

2)某裝置氣化爐（lú）廢鍋液位（wèi）LCV-2003A/B調（diào）節閥，改造前使（shǐ）用常規定位器，安裝在氣化爐附（fù）近，工作環境溫度較高（80℃左右），介質狀態為高溫高壓（304℃、8MPa），為防止介質泄漏（lòu），將填料壓得較（jiào）緊，導致閥杆動作遲滯緩慢，閥位產生階躍變化，穩定性（xìng）較差，對過程控製影（yǐng）響較大。而且操作難度大，儀表維護量多；采用Logix520定位器後，定位器通過兩級（jí）控製，加之與主控氣路連在（zài）一起（qǐ）的壓電閥可以釋放很（hěn）短的控製（zhì）脈衝，使輸出至（zhì）膜頭的信號（hào）更精確、更穩定，閥位的變化平穩精準；還可將定位器就地界麵上的（de）“valve stability”DIP開關撥到“Hi Friction”和“Lo Friction”選項（xiàng）中的“Hi Friction”端，用以消減（jiǎn）閥杆承受（shòu）的高摩（mó）擦力和不平衡力造成的影響，基本消除了上（shàng）述（shù）問題。

3）2005年4月，儀表維護人員巡檢至某裝置（zhì）加（jiā）氫反應器液麵調節閥LV-1501B時，發現Logix520閥門定位器的狀態指示燈顯示為“R-Y-Y-Y”，由此判（pàn）斷並檢查出調節閥膜頭漏氣，及時（shí）進行了處理，避免了因調節閥（fá）動作失靈危及裝置安全生產；同樣還是維護人員巡檢時發現TV-0706B調節閥的Logix520閥門定位器狀態指示燈顯（xiǎn）示“R-Y-Y-R”，由此檢查出（chū）減壓閥輸出變小（xiǎo），調節閥供氣壓力不足，無法滿足行（háng）程要求。維護人員檢查後發現減壓閥損壞，及時更換了減壓（yā）閥（fá）並按額定要求（qiú）恢複氣源壓力，避免了操作過程中（zhōng）因調（diào）節不到位（wèi）而影響過（guò）程控製和產品質（zhì）量。

7．結束語

由於采用微處理器和新（xīn）型元件，智能定位器的（de）性（xìng）能（néng）有了很大的提高，適用範圍更廣（guǎng），使用更加簡便、可靠（kào）。還有很多廠家生（shēng）產的智能閥門定位器，像SIEMENS的PS2、FISHER的DVC5000、YAMATAKE的AVP100等在功能（néng）上大同小異，性能上（shàng）各有優劣（liè），而且也都在進一步開發軟件功能，使其得到充分應用，提高過程控製品質（zhì），提升企（qǐ）業管理水平。

 

                      

杭州51吃瓜氣動調節閥產品係列

 

高（gāo）性能氣動薄膜調節閥係列
HLS氣動薄膜小口徑單座調節閥	HLC氣動薄膜小口徑籠式單座（zuò）調節閥
HCB型氣動薄膜平衡籠式調節閥	HTS氣動薄膜（mó）頂（dǐng）導向單座調節閥
HSC氣動薄膜籠式單座調節閥	HCN氣動薄膜低噪音籠式調節閥
HCP氣（qì）動薄膜（mó）平衡籠式單座調節閥	HPC氣（qì）動薄膜高壓籠式調節閥（fá）
HAV氣動薄膜平衡籠式單座調節閥	HMT/HDT氣動薄膜三通調節閥
HPS氣動薄膜高壓單座調節閥	HTSW氣動薄膜波（bō）紋管密封調節閥
HTSJ氣動（dòng）薄膜夾套保溫型調節閥	HPAS/C氣動薄膜高壓（yā）角型調（diào）節閥
氣動薄（báo）膜多級高壓調節閥	氣（qì）動活塞式偏心旋（xuán）轉調節閥（fá）
精小型氣動薄膜調節閥係列
P型精小型氣動薄膜單座調節閥	M係列精小型氣動（dòng）薄膜套筒調節閥
N係列精小型氣動薄膜雙座調節閥	X/Q係（xì）列氣動薄膜三通分流/合流調節閥
D係列氣動薄膜多級（jí）壓降（jiàng）式角型閥（fá）	D係列氣（qì）動薄膜多級壓降式高壓角型閥
PE係列（liè）氣動薄（báo）膜小流量調節閥	PD係列氣動（dòng）薄膜（mó）低溫調節閥
氣動（dòng）高性能（néng）防空（kōng）化高壓差調節閥	S係列氣動薄膜角型調節閥
DS係列（liè）氣動（dòng）多級（jí）壓降式（shì）高壓（yā）角型閥	衛生級氣（qì）動薄膜（mó）調節（jiē）閥

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