智能化工调节阀定位器设计选型分析

在生产过程中，调节阀是控制系统的终端，一旦其发生故障，将直接影响装置的安全运行，对生产过程影响非常大。运用智能调节阀定位器，能够改善调节阀的流量特性和性能，可以通过与DCS或总线设备进行数字信息通讯，提升企业生产控制能力，为装置的安全稳定生产提供保障。

在石油工业中，从油田到炼油厂，各种生产装置都大规模地集中监测和控制，大部分操作条件都是在高温低压或高温高压下进行，介质都是各种易燃易爆的油各种油品，因此，调节阀的可靠性和防火性被提到。在化学工业中，过程的多样性及工艺条件的变化，对温度、压力、流量和液位四大热工变量的控制和执行中，都有很特殊问题要求调节阀能够适用。

在电力工业中，火力发电厂要对锅炉进行控制,锅炉调节系统中保持水位的正常至关重要,避免调节阀的误开误关,双是何等的重要。为确保调节阀的工作性能和可靠性，必须做到如下要求：

1、保证调节阀的质量调节阀的选用要经过严格的计算；类型、口径、各项性能都要符合要求；调节阀各种零件的材料要严格选择，要有足够的强度和刚度，要按照国家标准通过耐压试验，气密性等试验。生产厂家的制造技术和测试方法必须符合标准，要由主管部门签定认可。严禁不具备生产条件的小厂进行生产。

2、确保可靠的操作性这里指调节阀本身的制造质量，而且包括对操作人员的培训和素质的提高。为了防止误操作，工艺人员一定要注意铭牌所标示的注意事项。根据我国新的气动调节阀标准(GB/T4213-92)气动执行机构的铭牌至少要标出制造厂名、产品型号、额定流量系数、设计位号、产品编号及制造年月等事项。阀体上则应铸出或冲出表示介质流动方向的箭头和DN数值以及PN的字样及数值。重要的阀门都要有足够的附件，如定位器、限位开关等。要有足够的安装空间和操作空间，有足够的安装空间和操作，有足够的照明，有严格的操作规程。

1． 智能化工调节阀定位器设计选型分析常规定位器存在的不足

　　1) 常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差；弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变，会造成调节阀非线性，导致控制质量下降；外界振动传到力平衡机构，易造成部件磨损以及零点和行程漂移，也使定位器难以工作；

　　2) 由于喷嘴本身的特性，执行器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气，若使用执行器数量较多，能耗较大；而且喷咀本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定位器不能正常工作；

　　3) 常规定位器手动调校时需要使用专用设备、不隔离控制回路是不可能的，且零点和行程的调整互相影响，须反复整定，费时费力，非线性严重时，则更难调整。

2．智能化工调节阀定位器设计选型分析器的组成和原理

　　2.1 智能阀门定位器的组成

智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的阀门定位器，由三部分组成：微处理器电子控制的模件，包括HART通信模块和就地用户界面开关；电/气动转换器模件的压电阀；阀位传感器。

　　2.2 智能阀门定位器的工作原理

整个控制回路由两线、4～20mA信号控制。HART模件送出和接收叠加在4～20mA信号上的数字信息，实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4～20mA信号传给微处理器，与阀位传感器的反馈进行比较，微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算（一级控制），向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量，同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路，再次与微处理器的运算结果进行比较运算（二级控制），通过两级控制输出信号到执行机构，执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当控制偏差很大时，压电阀发出宽幅脉冲信号，使定位器输出一个连续信号，大幅度的改变至执行机构的信号压力驱动阀门快速动作；随着阀门接近要求的位置，命令要求的位置与测得位置的差值变小，压电阀输出一个较小脉宽的脉冲信号，断续、小幅度的改变至执行机构的信号压力，使执行机构接近新命令位置的动作平缓。当阀门到达要求的位置（进入死区）时，压电阀无脉冲输出，定位器输出保持为零，使阀门稳定在某一位置不动。

3．智能化工调节阀定位器设计选型分析智能定位器的调校

通过就地用户界面设置开关，可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允许自动调校等基本设置；在不增加工具的条件下，能够进行自动或手动校准定位器；并且可以通过就地用户界面手动控制按钮,实现手动控制调节阀。4．智能化工调节阀定位器设计选型分析定位器的其他特点

　　1)通过多种组合指示操作状态或警告工况，具有诊断、监测功能；　　

　　2) 耗气量非常小，在0.6 MPa稳定状态下，仅为0.12NM3/h，不足常规定位器的8 ％；对气源压力的变化不敏感；

　　3) 采用同一型号既可用于直行程又可用于角行程；通过选配双作用模件，可以实现控制双作用活塞缸执行器；

　　4) 使用HART通讯协议，与定位器进行双向通信；

5．智能化工调节阀定位器设计选型分析在实际使用中应该注意的问题

5.1 对调节信号的带负载能力有较高的要求

在实际使用过程中，智能定位器的输入阻抗较高，当输入信号为20mA时，供电电压的最小要求值为12VDC、带负荷能力不小于600Ω，否则定位器不能正常工作；最小输入电流不小于3.6mA时，才能确保其性能。

5.2 应合理设置定位器的动作死区

定位器死区设置越小，定位精度越高，这就给人们造成一个误区，以为死区越小越好，但这样会使压电阀及反馈杆等运动部件的动作越频繁，有时会引起阀门振荡，影响定位器和阀门的使用寿命，故定位器的死区设置不易过小；定位器设置更改后，必须重新调校后才能生效；

5.3 定位器的安装

定位器的安装有一个重要原则就是，定位器、阀杆、反馈杆三部分要构成闭环负反馈。安装时可以这样检验：定位器安装后，阀杆和反馈杆不连接，用手转动反馈杆，若阀杆动作方向与反馈杆动作方向相反，则说明已构成闭环负反馈；此时要将调节阀阀位置于50％，并使反馈杆处于水平位置，然后将反馈杆和阀杆固定，这样可以保证定位器工作在最佳线性段。定位器安装不平正，也会增加其线性偏差。

5.4 定位器流量特性的选择

调节阀的流量特性是由阀芯的加工特性所决定的，如果工艺要求与其相符，则定位器的输出特性应选择线性输出；在实际使用中，若阀芯特性与工艺要求不符，则可以通过定位器输出特性的设置来改变阀门的整体流量特性，如可以将阀芯为线性特性的调节阀通过把定位器输出特性设置为等百分比特性，即可将具有线性阀芯的阀门变为等百分比流量特性的阀门来使用。

5.5 定位器的维修

定位器不同的功能模块损坏，造成定位器无法使用时，如果整体更换，费用高昂；这时可以利用无故障的模块对定位器进行重新组装，但组装后要根据不同的调节阀进行重新设置，由于使用定位器的调节阀（行程等）变了，利用自动调校可能达不到使用要求，这时可以先手动调校确定其行程，然后再用自动调校校准。这样可以使调节阀定位精准、具有合适的响应速度，从而满足过程控制的要求。

智能化工调节阀定位器设计选型分析

先进的现代化工业是以生产自动化为标志的。从自动化系统的发展历史和进步来看，技术工具的变更起着极为重要的作用。各种先进的控制手段不断出现，但基本的控制规律没有改变，而技术工具的改进却是日新月异。智能仪表的研制和使用更为工业自动化开创了美好未来。典型的自动化控制系统主要有三个环节：检测、控制、执行三大部分。近年，检测仪表和控制仪表受到数字技术和微处理器技术的影响发生的变有目共睹，而执行器这一环节，特别是作为主要产品的调节阀，也有长足的进步。传统使用的调节阀基本上满足许多工业系统的需要,但随阒现代工业的大规模发展。如何生产出更多更好的先进产品，如何提高产品质量标准，如何更有效、更安全地操作，如何充分地利用资源、节约能源和保护生态环境,人们忆经对调节阀提出更高的要求，这些要求可归纳如下：质量更稳定，工作更可靠，操作更安全在过程控制中，调节阀直接和流体相接触一旦发生故障，后果不堪设想。