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1、SAMSON电/气阀门定位器原理及功能 阀门定位器伴随着控制阀的应用已有几十年的历史了，由于阀门定位器的出现，使控制阀的控制精度、抗干扰能力、响应时间、流量特性等得到了大大地改善，现在几乎所有的控制阀都使用了阀门定位器，它已经成为控制阀不可缺少的搭档，在自控元件中起着越来越重要的角色。本文主要介绍SAMSON 阀门定位器的工作原理和功能，通过列举模拟和数字阀门定位器，使大家能够比较全面地掌握阀门定位器，其目的是为了我们更好地理解和应用阀门定位器。 虽然阀门定位器由最初的气/气阀门定位器、电/气阀门定位器发展到现在的数字阀门定位器、区域总线阀门定位器，但它们的基本原理和主要功能都没有大的改变。
2、SAMSON的阀门定位器也跟随着控制技术的发展，经历了由气动、电动、数字、发展到现在的区域总线阀门定位器。在世界同类产品中，SAMSON 的阀门定位器以它的结构紧凑、耗气量低、工作可靠、定位器中可选附加功能多等优势得到了大家广泛的好评。 为了便于大家讨论，我们首先复习一下定位器中的基本自控元件。 定位器中基本自控元件介绍-电/气转换器原理 随着仪表技术的发展，气动仪表领域已逐步被电动仪表和计算机控制所占领，现在只有在一些特殊的场合还在使用气动仪表，作为仪表中的阀门附件“定位器”也由原来的气动阀门（P/P）定位器逐步由电/气（E/P）阀门定位器所代替。 那么在电/气阀门定位器中输入的电信号是如何
3、转换成气信号的呢？我们以SAMSON 6111 型电/气转换器为例介绍一下它的工作原理(见图1)： 图1 Function Diagram of 6111图1A Type 4763 气动功率放大器（8）在设计时；选用合适的弹簧力（8.2），使当输入信号为0 mA 时保持输出PA 在100mbar ，这样输出的压力通过恒节流孔（8.4）使喷嘴（7）内有一定的背压。 当输入的信号增加时；通电的线圈（2）切割永久磁铁（3）的磁力线，产生向上的力挡板（6）靠近喷嘴（7）使背压（PK）增加膜片（8.3）打开阀芯（8.5）输出PA。 当输入信号减少时；挡板（6）离开喷嘴（7）背压（PK）减少输出压力（PA
4、）作用下膜片（8.3）阀芯（8.5）关死输出压力通过阀芯（8.5）释放。 当PA 同PK 平衡时输出压力保持不变；这时电信号在线圈（2）中产生的力也同背压（PK）取得平衡。 这样输入的电信号就转换成气信号了。 定位器的组成 以SAMSON 的4763 电/气阀门定位器（图1A）为例，定位器主要组成部分见图2。 图2 1.反馈杆（1） 2.反馈弹簧（6） 3.反馈风箱（7） 4. 气动功率放大器（7下部） 5. 电/气转换器（21）定位器工作原理 1. 模拟定位器 我们还是以SAMSON的4763定位器为例（参考图3）。我们设：调节阀为FC（气开）；定位器为正作用 图3A）阀位根据输入信号成比例
5、动作 输入信号Pe 点气压反馈风箱中连杆（9）向左动作压紧弹簧（6），挡板（10.2）靠近喷嘴（10.1）输出风压阀杆（对于气开阀）压紧弹簧（6）反馈风箱中连杆（9）向右动作挡板（10.2）离开喷嘴（10.1）输出气压（Pst）。当反馈弹簧的力与反馈风箱的力平衡时，阀位保持与输入信号对应的位置。 B）定位 当输入信号不变时：由于工艺条件变化导致阀杆压紧执行器弹簧压紧弹簧（6）反馈风箱中连杆（9）向右动作挡板（10.2）离开喷嘴（10.1）输出气压由执行器向下的弹簧力使阀位回到原来的地方。 由于工艺条件变化导致阀杆放松执行器弹簧放松弹簧（6）反馈风箱中连杆（9）向左动作挡板（10.2）靠近喷嘴（
6、10.1）输出气压使执行器向上运动使阀位回到原来的地方。1 概述 我厂TEC装置是全套引进日本旭化成公司的生产工艺，各装置中使用的调节阀有很大一部分是日本山武公司生产的CV3000系列调节阀。阀上配置的阀门定位器为HEP15/16/17。该类型阀门定位器的作用是快速准确地驱动控制阀。连接到执行机构上的阀门定位器，被安装到控制阀上，它把从控制器那里得到的电流信号转变为气动信号，然后传给执行机构，使控制阀能够准确迅速地定位。在我厂的水联运及投料过程中，定位器出现了一些问题，经分析和改进，掌握了对其维修和使用的方法。 2 工作原理 阀门定位器是在力平衡系统上工作（图1），在稳定状态下系统通过反馈回路
7、而达到平衡。当磁性装置的力矩由于输入信号的变化、摩擦或对工艺的流体反应等原因而变化时，使得力与反馈弹簧对于执行机构杆的位移所作的反应不平衡。阀门定位器调节其馈送给执行机构的输出压力，所以回路得到平衡。阀杆维持在对应于阀门定位器输入信号的一个位置。图1 HEP阀门定位器方块图 3 调试 首先调节压力调节器，向阀门施加压力（约0.13MPa），使阀位指针在其行程中间位置上。从执行机构上拆下气源管，连接到阀门定位器的SUP连接孔上，把阀门定位器OUT连接孔和阀门的气室连接（此时，反馈杠杆应是直角，否则需重新安装，使其成为直角）。调至零点时给调节阀输入电流信号（一般为4mA），如若阀位指针指示不在零位
8、上，打开阀门定位器，缓慢调节调零旋钮，使阀位指针指示零位。调节量程时，调节定值器使其输出值达到阀门所需的气源压力值。零位调准以后，分别给调节阀输入8mA、12mA、16mA和20mA信号，阀位指针应分别指向25%、50%、75%和100%。如果指示不准确，可微调节调零旋钮，便能指示准确。如果效果仍不太好，那就是行程量不足，松动量程调节锁紧螺钉，并转动量程调节螺钉，调节结束后拧紧锁紧螺钉。通过反复调整零点和量程，使执行机构的行程在公差范围内。 4 故障维修阀门定位器的常见故障分析(1)阀门定位器有输入信号但是调节阀不动作，原因大多是电磁铁组件发生故障或是供气压力不对，建议换电磁铁组件或检查气源压
9、力。(2)阀门定位器没有输出压力。原因为空气中的灰尘，杂质没有过滤彻底，导致节流孔堵死，或者是喷嘴挡板位置不正确，继动器有缺陷等，处理办法用02mm钢丝疏通节流孔，更换继动器等。维修技术(3)输出压力缓慢或不正常。在日常生产运行中，调节阀不断的动作，会导致调节阀的膜头受损、漏气，造成有输入信号但调节阀动作缓慢的故障，使调节阀达不到及时调节的效果，处理办法检查膜室，更换膜片。阀门定位器常见故障分析气动调节阀在自动调节系统中是一个非常重要的环节。人们常把调节阀比喻为生产过程自动化的“手足”。由于生产过程的调节对象要求要求调节阀具有各种各样的特性，以满足生产工艺的需要。在调节阀的附属装置中，最主要、
10、最实用的是阀门定位器。现场使用阀门定位器的种类非常繁多，有气动阀门定位器、电气阀门定位器、有配薄膜执行机构的阀门定位器、有配活塞执行机构的阀门定位器、有力平衡式阀门定位器、有位移平衡式阀门定位器，阀门定位器的广泛使用，在生产过程中，难免会出现各种故障，为保质、保量、安全地生产，就必须及时排除定位器可能产生地一切故障。要排除阀门定位器地的故障，必须正确判断阀门定位器的那一个环节、那一个元件发生的故障。通常有如下两种故障分析法：一是根据阀门定位器的传递函数，对阀门定位器进行逐个环节，逐个元件的分析，这种对现场检修不太适用，但对于疑难问题的分析，却非常有效；二是根据检修者对故障的现象进行综合分析和判
11、断，此种方法最适于现场检修。下面将阀门定位器可能产生的常见故障的起因分析如下：1.阀门定位器有信号输入，但无输出压力信号（1）电/气定位器，衔铁与线圈架之间有异物。（2）恒节流孔堵塞。（3）喷嘴挡板配合不良或喷嘴挡板损坏。（4）放大器中膜片（金属膜片或者橡胶膜片）损坏。（5）气路连接有误（包括放大器）。（6）电/气定位器输入信号线正负极接反。（7）定位器的输入接线盒内的二极管开路或接线不良。（8）气源压力的大小不合要求。（9）放大器耗气量超额定数值太大。（10）电/气定位器磁钢极性的安装相异。（11）放大器预紧力超重。（12）滑阀式放大器内的滑阀被异物卡死。（13）“手动/自动”切换位置不对（
12、非手动位置和非自动位置）。（14）电/气定位器输入电信号短路。（15）平衡弹簧安装，调试不好。2.下行程定位器输出压力变化缓慢（1）放大器的气锥阀的锥度较小。（2）放大器膜片长期使用，产生弹性滞后现象。（3）气动定位器的感测元件（波纹管或膜盒）长期使用，产生弹性滞后。（4）反馈弹簧产生弹性滞后。3.上行程定位器给出压力变化缓慢（1）放大器进气球阀陷得过深。（2）放大器耗气量较大。（3）放大器进气球阀沾污，流通面积减小。（4）恒节流孔的直径与喷嘴直径之比小于额定值（技术要求数值）。（5）喷嘴与挡板之间的配合不好。（6）衔铁与线圈架之间有轻微的磨擦。4.定位器线性不好（1）反馈凸轮或弹簧选择不当。
13、（2）反馈机构安装不好。（3）反馈凸轮或弹簧安装不当。（4）喷嘴或挡板有沾污现象。（5）滑阀式放大器内的滑阀与其接触面有磨擦现象。（6）背压有轻微泄漏现象。（7）整机安装不当。（8）反馈连接杆面调节阀有卡现象。5.无输入信号，定位器有输出压力（1） 喷嘴有堵塞。（2）放大器进气球阀沾污造成卡不死或者密封面损坏。（3）恒节流孔的直径与喷嘴直径径比大于额定值。（4）放大器各气路板的连接有问题。（5）放大器金属膜片变形或安装不良，造成阀杆将进气球阀顶开（对预紧力不可调放大器而言）。（6）挡板已盖住喷嘴的位置。6.行程不足（定位器输出压力达不到最大值）（1）反馈杆与执行机构推杆连接件的接触位置不对。（
14、2）永久磁铁产生的磁场强度较额定值小。（3）挡板与喷嘴的配合不好。（4）反馈凸轮的初始位置选择不良。（5）主杠杆平衡弹簧安装不良。7.定位器盖上盖后，性能会发生变化8.定位器更新以后，会出现工作不正常9.定位器性能变化无常10.定位器输入小信号时，输出达最大值11.定位器输出振荡12.定位器零点漂移 阀门定位器工作时会出现一些故障，其维修处理方法如表1。表1 阀门定位器故障维修 故障原因分析维修阀门定位器的动作与输入信号不一致磁性装置出现问题供气气源压力达不到要求连接线错误更换磁性装置根据调节阀要求提供气源压力重新按要求接线阀门定位器没有输出或输出压力很低节气装置堵塞喷嘴挡板之间的位置不合适量
15、程调节装置调节螺钉位置不合适零点位置不合适控制继电器不能正常工作节流装置O形环损坏将堵塞的节流装置从喷嘴组件上拆下来并疏通一般不需要调节喷嘴挡板的位置，必须时可拧松喷嘴的2个夹紧螺钉，使挡板移向喷嘴，在阀门定位器的输出与气源压力相等时，固定喷嘴重新调整量程重新调整零点更换继电器更换O形环输出空气压力不能降低控制继电器不能正常工作节流装置松动喷嘴挡板装置生锈更换控制继电器固定好节流装置拆下喷嘴挡板装置，用软布轻轻擦洗，注意不要损坏，然后固定好节流装置滞后严重磁性装置失灵螺钉松动喷嘴挡板位置不合适更换磁性装置固定好零位螺钉和量程调节螺钉固定好节流装置 5 结语 为阀门定位器提供的压缩空气必须是经过过滤器清洁的空气。工作中拆卸的部件，
