RP7517A1009閥門定位器

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 濟南友田機械設備有限公司，主營各種進口工業(yè)機械設備及其配件，儀器儀表，實驗室器材，化學試劑。公司專注于進口歐美工業(yè)產(chǎn)品，各種工業(yè)配件，儀器小到工業(yè)用的螺絲，大到幾百公斤重的電機。公司現(xiàn)在美國，德國，意大利分別設有辦事處和庫房，采用就近采購原則，節(jié)省了采購成本，從而讓利于客戶，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和貨期。

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閥門定位器，按結(jié)構(gòu)分氣動閥門定位器、電-氣閥門定位器及智能閥門定位器，是調(diào)節(jié)閥的主要附件，通常與氣動調(diào)節(jié)閥配套使用，它接受調(diào)節(jié)器的輸出信號，然后以它的輸出信號去控制氣動調(diào)節(jié)閥，當調(diào)節(jié)閥動作后，閥桿的位移又通過機械裝置反饋到閥門定位器，閥位狀況通過電信號傳給上位系統(tǒng)。

結(jié)構(gòu)

編輯

閥門定位器按其結(jié)構(gòu)形式和工作原理可以分成氣動閥門定位器、電－氣閥門定位器

閥門定位器

和智能式閥門定位器。

閥門定位器能夠增大調(diào)節(jié)閥的輸出功率，減少調(diào)節(jié)信號的傳遞滯后的情況發(fā)生，加快閥桿的移動速度，能夠提高閥門的線性度，克服閥桿的摩擦力并消除不平衡力的影響，從而保證調(diào)節(jié)閥的正確定位。

定位器分類

編輯

閥門定位器按輸入信號分為氣動閥門定位器、電-氣閥門定位器和智能閥門定位器。氣動閥門定位器的輸入信號是標準氣信號，例如，20~100kPa氣信號，其輸出信號也是標準的氣信號。電氣閥門定位器的輸入信號是標準電流或電壓信號，例如，4~20mA電流信號或1~5V電壓信號等，在電氣閥門定位器內(nèi)部將電信號轉(zhuǎn)換為電磁力，然后輸出氣信號到撥動控制閥。智能電氣閥門定位器它將控制室輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動調(diào)節(jié)閥的氣信號，根據(jù)調(diào)節(jié)閥工作時閥桿摩擦力，抵消介質(zhì)壓力波動而產(chǎn)生的不平衡力，使閥門開度對應于控制室輸出的電流信號，并且可以進行智能組態(tài)設置相應的參數(shù)，達到改善控制閥性能的目的。

按動作的方向可分為單向閥門定位器和雙向閥門定位器。單向閥門定位器用于活塞式執(zhí)行機構(gòu)時，閥門定位器只有一個方向起作用，雙向閥門定位器作用在活塞式執(zhí)行機構(gòu)氣缸的兩側(cè)，從兩個方向起作用。

按閥門定位器輸出和輸入信號的增益符號分為正作用閥門定位器和反作用閥門定位器。正作用閥門定位器的輸入信號增加時，輸出信號也增加，因此，增益為正。反作用閥門定位器的輸入信號增加時，輸出信號減小，因此，增益為負。

按閥門定位器輸入信號是模擬信號或數(shù)字信號，可分為普通閥門定位器和現(xiàn)場總線電氣閥門定位器。普通閥門定位器的輸入信號是模擬氣壓或電流、電壓信號，現(xiàn)場總線電氣閥門定位器的輸入信號是現(xiàn)場總線的數(shù)字信號。

按閥門定位器是否帶CPU可分為普通電氣閥門定位器和智能電氣閥門定位器。普通電氣閥門定位器沒有CPU，因此，不具有智能，不能處理有關的智能運算。智能電氣閥門定位器帶CPU，可處理有關智能運算，例如，可進行前向通道的非線性補償?shù)?，現(xiàn)場總線電氣閥門定位器還可帶PID等功能模塊，實現(xiàn)相應的運算。

按反饋信號的檢測方法也可進行分類。

例如，用機械連桿方式檢測閥位信號的閥門定位器；用霍爾效應檢測位移的方法檢測閥桿位移的閥門定位器；用電磁感應方法檢測閥桿位移的閥門定位器等。

工作原理

編輯

閥門定位器是控制閥的主要附件.它將閥桿位移信號作為輸入的反饋測量信號,以控制器輸出信號作為設定信號，進行比較，當兩者有偏差時，改變其到執(zhí)行機構(gòu)的輸出信號，使執(zhí)行機構(gòu)動作，建立了閥桿位移量與控制器輸出信號之間的一一對應關系。因此，閥門定位器組成以閥桿位移為測量信號，以控制器輸出為設定信號的反饋控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)的操縱變量是閥門定位器去執(zhí)行機構(gòu)的輸出信號。

定位器作用原理

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（1）用于對調(diào)節(jié)質(zhì)量要求高的重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以提高調(diào)節(jié)閥的定位精確及可靠性。

（2）用于閥門兩端壓差大（ △p>1MPa）的場合。通過提高氣源壓力增大執(zhí)行機構(gòu)的輸出力，以克服液體對閥芯產(chǎn)生的不平衡力，減小行程誤差。

（3）當被調(diào)介質(zhì)為高溫、高壓、低溫、有毒、易燃、易爆時，為了防止對外泄漏，往往將填料壓得很緊，因此閥桿與填料間的摩擦力較大，此時用定位器可克服時滯。

（4）被調(diào)介質(zhì)為粘性流體或含有固體懸浮物時，用定位器可以克服介質(zhì)對閥桿移動的阻力。

（5）用于大口徑（Dg>100mm）的調(diào)節(jié)閥，以增大執(zhí)行機構(gòu)的輸出推力。

（6）當調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器距離在60m以上時，用定位器可克服控制信號的傳遞滯后，改善閥門的動作反應速度。

（7）用來改善調(diào)節(jié)閥的流量特性。

（8）一個調(diào)節(jié)器控制兩個執(zhí)行器實行分程控制時，可用兩個定位器，分別接受低輸入信號和高輸入信號，則一個執(zhí)行器低程動作，另一個高程動作，即構(gòu)成了分程調(diào)節(jié)。

適配品種

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常用執(zhí)行機構(gòu)分氣動執(zhí)行機構(gòu)，電動執(zhí)行機構(gòu)，有直行程、角行程之分。用以自動、手動開閉各類閥門、風板等。對于執(zhí)行機構(gòu)廣泛的定義是：一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置，它利用某種驅(qū)動能源并在某種控制信號作用下工作。執(zhí)行機構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動作用。其基本類型有部分回轉(zhuǎn)(Part-Turn)、多回轉(zhuǎn)(Multi-Turn)及直行程(Linear)三種驅(qū)動方式。

機構(gòu)簡介

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基本的執(zhí)行機構(gòu)用于把閥門驅(qū)動至全開或全關的位置。用于控制閥的執(zhí)行機構(gòu)能夠精確的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機構(gòu)都是用于開關閥門，但是如今的執(zhí)行機構(gòu)的設計遠遠超出了簡單的開關功能，它們包含了位置感應裝置，力矩感應裝置，電極保護裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼內(nèi)。

因為越來越多的工廠采用了自動化控制，人工操作被機械或自動化設備所替代，人們要求執(zhí)行機構(gòu)能夠起到控制系統(tǒng)與閥門機械運動之間的界面作用，更要求執(zhí)行機構(gòu)增強工作安全性能和環(huán)境保護性能。在一些危險性的場合，自動化的執(zhí)行機構(gòu)裝置能減少人員的傷害。

某些特殊閥門要求在特殊情況下緊急打開或關閉，閥門執(zhí)行機構(gòu)能阻止危險進一步擴散同時將工廠損失減至少。對一些高壓大口徑的閥門，所需的執(zhí)行機構(gòu)輸出力矩非常大，這時所需執(zhí)行機構(gòu)必須提高機械效率并使用高輸出的電機，這樣才能平穩(wěn)的操作大口徑閥門。對于一些小扭矩的閥門，精小型的電動閥門也應用而生，相比普通型具有重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全等優(yōu)點。

剖面圖(2張)

閥門

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為了成功的實現(xiàn)過程自動化，重要的是要確保閥門自身能夠滿足過程及管道內(nèi)介質(zhì)的特殊要求。通常生產(chǎn)過程和工藝介質(zhì)能夠決定閥門的種類，閥芯的類型以及閥內(nèi)件和閥門的結(jié)構(gòu)和材料。

精小型

閥門選擇好后接下來就要考慮自動化的要求即執(zhí)行機構(gòu)的選擇?？梢院唵蔚陌磧煞N基本的閥門操作類型來考慮執(zhí)行機構(gòu)。

旋轉(zhuǎn)式閥門

這類閥門包括：旋塞閥、球閥、蝶閥以及風門或擋板。這類閥門需要已要求的力矩進行90度旋轉(zhuǎn)操作的執(zhí)行機構(gòu)

多回轉(zhuǎn)閥門

這類閥門可以是非旋轉(zhuǎn)提升式閥桿或旋轉(zhuǎn)非提升式桿，或者說是他們需要多轉(zhuǎn)操作去驅(qū)動閥門到開或關的位置。這類閥門包括：直通閥（截止閥）、閘閥、刀閘閥等。作為一種選擇，直線輸出的氣動或液動氣缸或薄膜執(zhí)行機構(gòu)也用來驅(qū)動上述閥門。

優(yōu)點

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電動執(zhí)行機構(gòu)的主要優(yōu)點就是高度的穩(wěn)定和用戶可應用的恒定的推力，大執(zhí)行器產(chǎn)生的推力可高達225000kgf，能達到這么大推力的只有液動執(zhí)行器，但液動執(zhí)行器造價要比電動高很多。

電動執(zhí)行器的抗偏離能力是很好的，輸出的推力或力矩基本上是恒定的，可以很好的克服介質(zhì)的不平衡力，達到對工藝參數(shù)的準確控制，所以控制精度比氣動執(zhí)行器要高。如果配用伺服放大器，可以很容易地實現(xiàn)正反作用的互換，也可以輕松設定斷信號閥位狀態(tài)(保持/全開/全關)，而故障時，一定停留在原位，這是氣動執(zhí)行器所作不到，氣動執(zhí)行器必須借助于一套組合保護系統(tǒng)來實現(xiàn)保位 [1]  。

執(zhí)行機構(gòu)

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電動執(zhí)行機構(gòu)有二種類型，一般分為部分回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)（Part-Turn Electric Valve Actuator)，和多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)（Multi-Turn Electric Valve Actuator),前者主要控制需要部分回轉(zhuǎn)的閥門 例如：球閥，蝶閥等，后者需要多圈數(shù)旋轉(zhuǎn)的閥門，例如閘閥等。

電力驅(qū)動的多回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)是常用、可靠的執(zhí)行機構(gòu)類型之一。使用單相或三相電動機驅(qū)動齒輪或蝸輪蝸桿后驅(qū)動閥桿螺母，閥桿螺母使閥桿產(chǎn)生運動使閥門打開或關閉。多回轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機構(gòu)可以快速驅(qū)動大尺寸閥門。為了保護閥門不受損壞，安裝在在閥門行程的終點的限位開關會切斷電機電源，同時當安全力矩被超過時，力矩感應裝置也會切斷電機電源，位置開關用于指示閥門的開關狀態(tài)，安裝離合器裝置的手輪機構(gòu)可在電源故障時手動操作閥門。

這種類型執(zhí)行機構(gòu)的主要優(yōu)點是所有部件都安裝在一個殼體內(nèi)，在這個防水、防塵、防爆的外殼內(nèi)集成了所有基本及*的功能。主要缺點是，當電源故障時，閥門只能保持在原位，只有使用備用電源系統(tǒng)，閥門才能實現(xiàn)故障安全位置（故障開或故障關）。

這種執(zhí)行機構(gòu)類似于電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)，主要差別是執(zhí)行機構(gòu)終輸出的是1/4轉(zhuǎn)記90度的運動。新一代電動單回轉(zhuǎn)式執(zhí)行機構(gòu)結(jié)合了大部分多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)的復雜功能，例如：使用非進入式用戶友好的操作界面實現(xiàn)參數(shù)設定與診斷功能。單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊可以安裝到小尺寸閥門上，通常輸出力矩可達800公斤米，另外應為所需電源較小，它們可以安裝電池來實現(xiàn)故障安全操作。

選擇要素

選擇一臺合適的閥門執(zhí)行機構(gòu)類型和規(guī)格時必須考慮下列要素：

驅(qū)動能源

常用的驅(qū)動能源是電源或流體源，如果選擇電源為驅(qū)動能源，對于大尺寸閥門一般選用三相電源，對于小尺寸閥門可選用單相電源。一般電動執(zhí)行機構(gòu)可有多種電源類型供選擇。

有時也可選直流供電，此時可通過安裝電池實現(xiàn)電源故障安全操作。流體源種類很多，首先可以是不同的介質(zhì)如：壓縮空氣、氮氣、天然氣、液壓流體等，其次它們可以具備各種壓力，第三執(zhí)行機構(gòu)具有各種尺寸以提供輸出力活力矩。

閥門類型

當選擇閥門用執(zhí)行機構(gòu)時，必須要知道閥門的種類，這樣才可以選擇正確的執(zhí)行機構(gòu)類型。有些閥門需要多回轉(zhuǎn)驅(qū)動，有些需要單回轉(zhuǎn)驅(qū)動，有些需要往復式驅(qū)動，它們影響了執(zhí)行機構(gòu)類型的選擇。通常多回轉(zhuǎn)的氣動執(zhí)行機構(gòu)比電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)價格要貴，但是往復式直行程輸出的氣動執(zhí)行機構(gòu)價格比電動多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)便宜。

力矩大小

對于90度回轉(zhuǎn)的閥門如：球閥、碟閥、旋塞閥，通過閥門廠商獲得相應閥門力矩大小，大部分閥門廠商是通過測試閥門在額定壓力下閥門所需的操作力矩，他們將這一力矩提供給客戶。

對于多回轉(zhuǎn)的閥門情況有所不同，這些閥門可分為：往復式（提升式）運動-閥桿不旋轉(zhuǎn)、往復式運動-閥桿旋轉(zhuǎn)、非往復式-閥桿旋轉(zhuǎn)，必須測量閥桿的直徑，閥桿連接螺紋尺寸已決定執(zhí)行機構(gòu)規(guī)格。

執(zhí)行機構(gòu)選型

一但執(zhí)行機構(gòu)類型和閥門所需驅(qū)動力矩確定了，就可以使用執(zhí)行機構(gòu)廠商提供的數(shù)據(jù)表或選型軟件進行選型。有時還需考慮閥門操作的速度和頻率。

流體驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度，但是三相電源的電動執(zhí)行機構(gòu)只有固定的行程時間。

部分小規(guī)格的直流電動單回轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)可調(diào)節(jié)行程速度。

結(jié)構(gòu)原理

編輯

以MD系列電動執(zhí)行機構(gòu)的整體式比例調(diào)節(jié)型為例。

MD系列電動執(zhí)行機構(gòu)以交流伺服電動機為驅(qū)動裝置的位皿伺服機構(gòu)，由配接的位置定位器PM-2控制板接受調(diào)節(jié)系統(tǒng)的4～20mA直流控制信號與位置發(fā)送器的位置反饋借號進行比較，比較后的信號偏差經(jīng)過放大使功率級導通，電動機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的輸出件朝著減小這一偏差的方向移動（位置發(fā)送器不斷將輸出件的實際位置轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?mdash;位盈反饋信號送至位致定位器），直到偏差信號小于設定值為止。此時執(zhí)行機構(gòu)的輸出件就穩(wěn)定在與輸人信號相對應的位置上。