定位器原理及故障处理.ppt

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电仪作业部仪表一部仪表维护一班李会军定位器原理及故障处理定位器原理及故障处理在生产过程中，控制系统对阀门提出各种各样的特殊要求，因此，调节阀必须配用各种附属装置（简称附件）来满足生产过程的需要。

例如：

l为了改善调节阀的静态特性（线性度）和动态特性（响应），要配用阀门定位器。

l为了转换电、气信号，要配用电/气转换器。

l为了使工作动力气源保持干净和保持一定的压力，要配用空气过滤减压器。

l当气源中断时，为了使调节阀仍能保持一定压力信号，需要使用气动保位阀实现对调节阀行程的自锁。

总之，附件的作用就在于使调节阀的功能更完善、更合理、更齐全。

阀门定位器的分类阀门定位器的分类按输入信号按输入信号分为气动阀门定位器和电分为气动阀门定位器和电/气阀门定位器。

气阀门定位器。

按动作的方向按动作的方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器。

器。

按阀门定位器输出和输人信号的增益符号按阀门定位器输出和输人信号的增益符号分为正作用分为正作用阀门定位器和反作用阀门定位器。

阀门定位器和反作用阀门定位器。

按阀门定位器输入信号是模拟信号或数字信号，是否按阀门定位器输入信号是模拟信号或数字信号，是否带带CPUCPU和通讯功能和通讯功能，可分为普通阀门定位器和智能电，可分为普通阀门定位器和智能电气阀门定位器（其中包括现场总线阀门定位器）。

气阀门定位器（其中包括现场总线阀门定位器）。

阀门定位器的反馈信号的检测方法阀门定位器的反馈信号的检测方法也有多种。

也有多种。

无定位器的调节阀首先看一下没有加装阀门定位器的情况在没有加装阀门定位器的情况下，系统处于开环状态。

如下图所示YKZ根据方框图可知输入与输出的关系为：

Y=ZK上式表明了调节阀输入与输出的关系，很明显调节阀输入与输出之间没有约束关系，输出只取决于调节阀的放大倍数。

带定位器的调节阀阀门定位器的用途阀门定位器的用途l用于高压介质当调节阀用于高压介质时，为了防止流体从阀杆填料处泄漏，经常把填料压盖压得比较紧，因此，在阀杆产生很大的静摩擦力，使阀杆行程产生误差。

配用定位器之后，能够克服这些摩擦力的作用，也能克服流体不平衡力的作用，明显地改善了基本特性。

l用于高压差当调节阀两端的压差大于1MPa时，介质对阀芯产生较大的不平衡力，此力将破坏原来的工作位置，使控制系统产生扰动作用，尤其是对单座调节阀，。

使用定位器，可以提高输出压力，增大执行机构的输出力，克服不平衡力的作用。

阀门定位器的用途阀门定位器的用途l用于高温或低温当温度过高或过低时，由于阀杆与填料之间的摩擦力增大，使调节信号与阀门的行程之间产生较大的误差。

配用定位器之后，可以克服摩擦力的影响。

l用于介质中含有固体悬浮物、粘性流体、含纤维、易结焦的场合，可以克服这些介质对阀杆移动所产生的较大阻力。

阀门定位器的用途阀门定位器的用途l增加执行机构的动作速度当调节器与调节阀相距较远时，气动信号管比较长，为了克服信号的传递滞后，可使用阀门定位器，让调节器输出的信号直接转换成气压信号去操作调节阀。

在调节器与调节阀的距离超过60m时，效果比采用继动器要好得多。

l用于调节阀口径较大的场合当调节阀口径DN大于100mm、蝶阀口径大于250mm时，由于阀芯重，阀芯截面大及执行机构气室容积增大，响应特性变差。

改善特性的方法之一就是配用阀门定位器。

阀门定位器的用途阀门定位器的用途l用于活塞式执行机构的比例动作可以用单向定位器，也可以用双向定位器。

阀门定位器的用途阀门定位器的用途l实现调节阀反向动作相当把气关改成气开。

阀门定位器的用途阀门定位器的用途l改善调节阀的流量特性调节阀的流量特性可以通过改变反馈凸轮的几何形状来改变。

因为反馈凸轮的几何形状不一样，能改变调节阀对定位器的反馈量，使定位器的输出特性变化，从而改变调节器的输出信号与调节阀位移之间的关系，即修正了流量特性。

l操作非标准信号的执行机构当以气动调节器的标准信号20-l00kPa去操作非标准信号40-200kPa，的气动薄膜执行机构时，可以有两种方法：

一种是在调节器与执行机构之间配用一个1：

2的气动继动器，把信号压力放大一倍；另一种方法就是采用阀门定位器。

阀门定位器的用途阀门定位器的用途l用于分程控制（气动）两台定位器由一台气动调节器来操纵，一台定位器的输人为20-60kPa，另一台定位器为60-l00kPa，控制调节阀的阀位均为0-l00%行程。

阀门定位器的用途阀门定位器的用途l用于分程控制（电/气）两台定位器由一台电动调节器来操纵，一台定位器的输人为4-12mA，另一台定位器为12-20mA，控制调节阀的阀位均为0-l00%行程。

分程调节特性曲线图分程调节特性曲线图喷嘴挡板机构喷嘴挡板机构间隙间隙和节流通室压力和节流通室压力PBPB的关系见下图。

当的关系见下图。

当OO时，喷嘴背压时，喷嘴背压PBPB接近于气源压力，但接近于气源压力，但又达不到气源压力，因为挡板不能堵死喷嘴，又达不到气源压力，因为挡板不能堵死喷嘴，总有漏气的现象。

当总有漏气的现象。

当值超过一定数值后，值超过一定数值后，不管挡板离得多远，背压变化都不大，因为不管挡板离得多远，背压变化都不大，因为挡板已不能影响喷嘴的排气。

但喷嘴本身仍挡板已不能影响喷嘴的排气。

但喷嘴本身仍有一定的阻力，产生残余背压，若喷嘴直径有一定的阻力，产生残余背压，若喷嘴直径DD比恒节流孔直径比恒节流孔直径dd大得多，就可使残余背压降大得多，就可使残余背压降低到相当小。

低到相当小。

从特性曲线可以看出，曲线不够陡；也不直，即喷嘴挡板机构的灵敏度与线性均不好。

在喷嘴挡板的加工精度不高，挡板与喷嘴的轴线不垂直时，特性曲线a以上这段性能不好，常常只用中间ab段。

在此段，挡板位移与PB的变化比较符合线性规律，并且斜率也较陡。

在此段内各点均有较大及较稳定的放大倍数，机构工作既灵敏又稳定。

与曲线a至b这一段相应的位移b一a，一般只有百分之几毫米。

气动喷嘴挡板放大机构的优点是：

尺寸小，结构气动喷嘴挡板放大机构的优点是：

尺寸小，结构气动喷嘴挡板放大机构的优点是：

尺寸小，结构气动喷嘴挡板放大机构的优点是：

尺寸小，结构简单，紧凑，没有运动的摩擦零件，工作可靠，简单，紧凑，没有运动的摩擦零件，工作可靠，简单，紧凑，没有运动的摩擦零件，工作可靠，简单，紧凑，没有运动的摩擦零件，工作可靠，牢固耐用，成本低廉；缺点是容易被空气中的夹牢固耐用，成本低廉；缺点是容易被空气中的夹牢固耐用，成本低廉；缺点是容易被空气中的夹牢固耐用，成本低廉；缺点是容易被空气中的夹杂物堵塞。

如果连续不断地工作，气源经过净化，杂物堵塞。

如果连续不断地工作，气源经过净化，杂物堵塞。

如果连续不断地工作，气源经过净化，杂物堵塞。

如果连续不断地工作，气源经过净化，并且压缩空气不断地由里往外吹，一般是不会堵并且压缩空气不断地由里往外吹，一般是不会堵并且压缩空气不断地由里往外吹，一般是不会堵并且压缩空气不断地由里往外吹，一般是不会堵死的。

但要特别注意防止气源中含油。

死的。

但要特别注意防止气源中含油。

死的。

但要特别注意防止气源中含油。

死的。

但要特别注意防止气源中含油。

由于恒节流孔流通截面很小，喷嘴挡板机构的功由于恒节流孔流通截面很小，喷嘴挡板机构的功由于恒节流孔流通截面很小，喷嘴挡板机构的功由于恒节流孔流通截面很小，喷嘴挡板机构的功率就很小，压力的变化也不够。

而执行机构膜片率就很小，压力的变化也不够。

而执行机构膜片率就很小，压力的变化也不够。

而执行机构膜片率就很小，压力的变化也不够。

而执行机构膜片上部的气室容积很大，工作时就必须要有很大的上部的气室容积很大，工作时就必须要有很大的上部的气室容积很大，工作时就必须要有很大的上部的气室容积很大，工作时就必须要有很大的气量流入执行机构。

因此，这种机构是不能单独气量流入执行机构。

因此，这种机构是不能单独气量流入执行机构。

因此，这种机构是不能单独气量流入执行机构。

因此，这种机构是不能单独用以输出的，一般喷嘴挡板放大器的输出压力，用以输出的，一般喷嘴挡板放大器的输出压力，用以输出的，一般喷嘴挡板放大器的输出压力，用以输出的，一般喷嘴挡板放大器的输出压力，要先经过一个功率放大器，然后再送到执行机构要先经过一个功率放大器，然后再送到执行机构要先经过一个功率放大器，然后再送到执行机构要先经过一个功率放大器，然后再送到执行机构中去。

中去。

中去。

中去。

功率放大器功率放大器l现在广泛采用耗气式放大器，它是由放大器阀体、膜片、恒节流孔、阀杆、钢球、簧片、喷嘴挡板。

密封橡皮垫片、盖板等组成的1一膜片2一阀杆3一恒节流孔4一钢球5一簧片6一上盘7一壳体气动阀门定位器气动阀门定位器气路切换开关切换气路组件用于定位器发生故障时，将输切换气路组件用于定位器发生故障时，将输入信号直接切换到气动薄膜执行机构的膜头入信号直接切换到气动薄膜执行机构的膜头气室，使控制阀仍可运行。

切换气路组件由气室，使控制阀仍可运行。

切换气路组件由切换开关和外部气路板组成，切换开关分平切换开关和外部气路板组成，切换开关分平板式、锥体式两种，外部气路板用于气路连板式、锥体式两种，外部气路板用于气路连接，并提供三个压力表，分别显示定位器的接，并提供三个压力表，分别显示定位器的输人信号、输出信号和气源压力。

输人信号、输出信号和气源压力。

平板式锥体式凸轮组件凸轮组件包括反馈凸轮、转轴和反馈杆，它凸轮组件包括反馈凸轮、转轴和反馈杆，它将执行机构阀杆位移的变化将执行机构阀杆位移的变化LL转换为凸轮的转转换为凸轮的转角变化角变化，并将转角变化转换为滚轮的升量，并将转角变化转换为滚轮的升量PP。

输入和输出是非线性关系，为此，在定位器输入和输出是非线性关系，为此，在定位器中，通常采用偏心凸轮进行非线性补偿，使中，通常采用偏心凸轮进行非线性补偿，使输人位移信号输人位移信号LL与滚轮的升量与滚轮的升量PP成线性关系。

成线性关系。

电电/气阀门定位器与气动阀门定位器的区别气阀门定位器与气动阀门定位器的区别将气动阀门定位器的波纹组件改为力矩马达。

将气动阀门定位器的波纹组件改为力矩马达。

将气动阀门定位器的波纹组件改为力矩马达。

将气动阀门定位器的波纹组件改为力矩马达。

实现正反作用的方式不同，电气阀门定位器改变实现正反作用的方式不同，电气阀门定位器改变实现正反作用的方式不同，电气阀门定位器改变实现正反作用的方式不同，电气阀门定位器改变正反作用方式只需要将输入电流的方向改变，正反作用方式只需要将输入电流的方向改变，正反作用方式只需要将输入电流的方向改变，正反作用方式只需要将输入电流的方向改变，（没有能量限制电路可以）不需要象气动阀门定（没有能量限制电路可以）不需要象气动阀门定（没有能量限制电路可以）不需要象气动阀门定（没有能量限制电路可以）不需要象气动阀门定位器那样，要将波纹管安装在相反的方向。

位器那样，要将波纹管安装在相反的方向。

位器那样，要将波纹管安装在相反的方向。

位器那样，要将波纹管安装在相反的方向。

为实现力矩平衡，电气阀门定位器杠杆上各受力为实现力矩平衡，电气阀门定位器杠杆上各受力为实现力矩平衡，电气阀门定位器杠杆上各受力为实现力矩平衡，电气阀门定位器杠杆上各受力点的位置有所改动，例如图中电磁力矩与反馈力点的位置有所改动，例如图中电磁力矩与反馈力点的位置有所改动，例如图中电磁力矩与反馈力点的位置有所改动，例如图中电磁力矩与反馈力矩有相等的力臂。

矩有相等的力臂。

矩有相等的力臂。

矩有相等的力臂。

由于采用电流输入，因此，带来防爆问题。

在有由于采用电流输入，因此，带来防爆问题。

在有由于采用电流输入，因此，带来防爆问题。

在有由于采用电流输入，因此，带来防爆问题。

在有些场合，电气阀门定位器要采用防爆措施。

而气些场合，电气阀门定位器要采用防爆措施。

而气些场合，电气阀门定位器要采用防爆措施。

而气些场合，电气阀门定位器要采用防爆措施。

而气动阀门定位器是本质安全型仪表动阀门定位器是本质安全型仪表动阀门定位器是本质安全型仪表动阀门定位器是本质安全型仪表电电/气阀门定位器原理图气阀门定位器原理图电电/气阀门定位器的防爆措施气阀门定位器的防爆措施电