閥門定位器的非常規(guī)校驗法

[摘 要] 運用自動控制理論對閥門定位器的校驗方法進行了分析，并給出了校驗閥門定位器的新方法。

[關鍵詞] 閥門定位器；零點；量程；校驗

1、概 述

在化工企業(yè)的控制過程中，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥得到了廣泛的應用，閥門定位器作為氣動薄膜調(diào)節(jié)閥（以下簡稱調(diào)節(jié)閥）的輔助工具，對調(diào)節(jié)閥的使用起著決定性作用，閥門定位器調(diào)校質(zhì)量的好壞直接影響調(diào)節(jié)閥的使用，但通常的調(diào)校方法有時不能校準調(diào)節(jié)閥，這在一定程度上限制了調(diào)節(jié)閥的使用。因此，有必要對其它方法進行研究。

2、系統(tǒng)結構

在本文中，將閥門定位器和調(diào)節(jié)器閥作為一個系統(tǒng)進行分析，它主要由磁電主件、氣動功率放大器、反饋杠桿、零位彈簧、反饋彈簧、擋板、零點調(diào)整機構、量程調(diào)整機構和調(diào)節(jié)閥組成，構成的系統(tǒng)方框如圖1。

圖1 系統(tǒng)閥門定位器和調(diào)節(jié)閥結構框圖

注：I——輸入電流

MO——由零位彈簧產(chǎn)生的調(diào)零點力矩

MI——由輸入電流產(chǎn)生的電磁力矩

MF——由反饋彈簧產(chǎn)生的反饋力矩

H——擋板微小位移

H—— 調(diào)零彈簧長度

P——氣動功率放大器的輸出

L——調(diào)節(jié)閥在某一開度下的行程

3、系統(tǒng)等效數(shù)學模型

為分析方便，假設閥門定位器為線性特性，的一般工作情況下，各環(huán)節(jié)均可近似為線性環(huán)節(jié)，則上述的方框圖對應的方塊圖如圖2

圖2 系統(tǒng)結構框圖對應的方塊圖

注：KO，K4—零位彈簧、反饋彈簧的彈性系數(shù)

K1，K2，K3，K5，K6，KV——磁電組件、擋板、氣動功率放大器、量程調(diào)機構、反饋杠桿的放大系數(shù)

令：

KG=K2K3KV            （1） 

KF=K4K5K6             （2）

則由自控理論可得：

     （3）

顯然 為閥門定位器零點

4、常規(guī)校驗法分析

4．1 常規(guī)校驗法

（1）使閥桿定位于行程中點，調(diào)整定定位器與反饋杠桿成90°角度，并使用螺釘固定。

（2）將零點、量程分別置中間位置。

（3）輸入4m ADC信號，使調(diào)節(jié)閥開始動作，調(diào)節(jié)零點，使零點符合要求。

（4）輸入20m ADC信號，記錄調(diào)節(jié)閥的行程，如不符合額定量程，則調(diào)量程，使量程符合要求。

（5）重復上棕步驟（3）、（4），使量程式和零點達到規(guī)定值。

4．2 常規(guī)校驗法的實質(zhì)

將（1），（2）式代入（3）式得：

由常規(guī)校驗步驟（3）（4）可知，調(diào)零點可改變H，調(diào)量程式可改變K5，由式（4）可知，調(diào)整零點對和調(diào)量程式是相互影響的。因此，調(diào)零點、調(diào)量程實際上就是反復湊試H、K5 ，使零點、量程均符合要求的過程。

4．3 常規(guī)校驗法的不足

由于一般情況下，零位彈簧工作在線區(qū)域，其長度變化范圍有限，調(diào)量程機構其機械位置受到限制。因此 H、K5 的值將會受到限制，當調(diào)節(jié)閥的KV很大或很小時，按常規(guī)方法不可能將定位器校準，這種情況在日常工作中經(jīng)常會碰到的，這就需要通過學習其它方法來校驗閥門定位器。

5、常規(guī)校驗法的改進方法

由（4）式可知，可以調(diào)節(jié)的參數(shù)還有H和K6，即調(diào)整反饋杠桿的有效長度及改變調(diào)零彈簧鋼的彈性系數(shù)，下面分別就這兩種方法進行分析。

5.1通過改變改變杠桿的有效長度來校驗閥門定位器

將連接在閥桿上的銷釘靠近閥門定位 器，則可將反饋杠桿有效長度縮短，即K6減小，L增大，行程增大，反之，將反饋杠桿有效長度增大，則行程減小。因此，將此方法配合常規(guī)裁軍校驗 法可增大行程變化范圍，將閥門定位器校準。

5.2 通過改變反饋的彈性系數(shù)來校驗閥門定位器

5.2．1 彈簧特性分析

上述調(diào)零彈簧的系數(shù)K0是指彈簧工作在線怍區(qū)域時的參數(shù)，當彈簧較短或較長時，彈簧將工作在非線性區(qū)域，彈性系數(shù)將不再是常數(shù)。

調(diào)零的彈性特性見圖3。

由圖3可知，當彈簧的長度小于H 時，彈簧工作的非線性區(qū)域，且K0 的值大于在線性區(qū)域的值。

5.2.2 調(diào)零彈簧工作在非線區(qū)域性時對調(diào)零點及量程的影響

由上述分析可知，當彈簧工作在非線性區(qū)域時，其 增大，再由式（4）可知，定位器零點將提高，同時行程滿度值也增加，當滿度值大于額定行程時，需要調(diào)整量程機構，使調(diào)節(jié)閥行程減小，同時也會使閥門定位器零位值減小，這樣反復湊試，可將閥門定位器校準。

圖3 彈簧的彈性特性

6、非常規(guī)校驗法

由上述的分析可知 ，改變H或者說 的值勤可以改變零點和量程，因此就有以下兩種校驗法。

6.1 調(diào)反饋杠桿

（1）輸入4m ADC信號，按常規(guī)調(diào)零方法調(diào)零點。

（2）輸入20m ADC信號，按常規(guī)調(diào)量程法調(diào)量程。

（3）反復進行（1）、（2）步。

（4）若零點、量程無法校準，調(diào)整閥桿上的銷釘以改變反饋杠桿的有有效長度，使行程增大或減小，杠桿有效長度縮短，行程增大，反之，行程減小。

（5）反復進行（3）、（4）步，直到零點 、量程式均符合要求。

6.2 縮短調(diào)零彈簧長度法

（1）輸入12m ADC信號，調(diào)整調(diào)零螺釘，縮短調(diào)零彈簧長度，并將調(diào)零螺釘調(diào)整到接近于極限位置，此時調(diào)節(jié)閥行程可能到極限位置。

（2）調(diào)整調(diào)量程螺釘，使調(diào)節(jié)閥行程至中間位置。

（3）輸入4m ADC信號，按常規(guī)法調(diào)零點。

（4）輸入20m ADC信號，按常規(guī)法調(diào)量程。

（5）反復進行（3）、（4）步，直到零點、量程均符合要求。

7、應用小結