閥門定位器的原理和優(yōu)缺點介紹

　　閥門定位器主要用于調節(jié)工業(yè)自動化過程控制領域中的介質流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)。在自動化控制系統(tǒng)中，調節(jié)閥是常用的執(zhí)行器，控制過程是否平穩(wěn)取決于調節(jié)閥能否準確動作，使過程控制體現(xiàn)為物料能量和流量的精確變化。

 

　　一、閥門定位器的工作原理及優(yōu)缺點

 

　　閥門定位器工作原理：當氣室輸入了0.02~0.10MPa信號壓力之后，薄膜產(chǎn)生推力，使推力盤向下移動。壓縮彈簧，帶動推桿、閥桿、閥芯向下移動，閥芯離開了閥座，從而使壓縮空氣流通。當信號壓力維持一定時，閥門就維持在一定的開度上。

 

　　優(yōu)點：閥門定位器的執(zhí)行機構結構簡單，使用可靠，最突出的是性價比高。在運行中不產(chǎn)生電火花，因此一些易燃環(huán)境下常采用閥門定位器。此外，在某些腐蝕氣體或特別潮濕環(huán)境條件也常使用。

 

　　缺點：膜片承受的壓力較低，最大膜室壓力不能超過250KPa，加上彈簧要抵消絕大部分的壓力，余下的輸出力就很小了；為了提高輸出力，通常的做法是增大尺寸，使得執(zhí)行機構的尺寸和重量變得很大，另一方面，工廠的氣源通常是500~700KPa，它只用到了250KPa，氣壓沒充分利用。

 

　　二、閥門定位器執(zhí)行機構的工作原理

 

　　閥門定位器的執(zhí)行機構，工作時接收調節(jié)器或計算機的控制信號，用來改變被控介質的流量，使被調參數(shù)維持在所要求的范圍內，從而達到過程控制的自動化。當調節(jié)器或定位器的輸出信號輸入薄膜室后，信號壓力在薄膜上產(chǎn)生的推力，使推桿部分移動，并壓縮彈簧，直至彈簧的反作用力與信號壓力在薄膜上產(chǎn)生的推力相平衡為止。這時，推桿的移動就是氣動薄膜執(zhí)行機構的位移，也稱行程。

 

　　閥門定位器是氣動執(zhí)行器的一種輔助儀表，它與氣動執(zhí)行器配套使用。閥門定位器是按力矩平衡原理工作的，來自調節(jié)器或輸出式安全柵的4~20mA直流信號輸入到轉換組件中的線圈時，由于線圈兩側各有一塊極性方向相同的永久磁鐵，所以線圈產(chǎn)生的磁場與永久磁鐵的恒定磁場，共同作用在線圈中間的可動鐵芯即閥桿上，使杠桿產(chǎn)生位移。

 

　　在圖一所示的氣動調節(jié)閥中，閥桿的位移是有薄膜上的氣壓推力與彈簧反作用力平衡來確定的。實際上，為了防止閥桿引出處的泄漏，填料總要壓得很緊。盡管填料選用密封性好而摩擦系數(shù)小的聚四氟乙烯優(yōu)質材料，填料對閥桿的摩擦力仍是不小的。特別是在壓力較高的閥上，由于填料壓得很緊，摩擦力可能相當大。

 

　　此外，被調節(jié)流體對閥芯的作用力，在閥的尺寸大或閥前后壓差高、流體粘性大及含有固體懸浮物時也可能相當大。所以這些附加力都會影響執(zhí)行機構產(chǎn)生回環(huán)特性，嚴重時造成調節(jié)系數(shù)振蕩，因此，在執(zhí)行機構工作條件差及要求調節(jié)質量高的攙和，都在調節(jié)閥上加裝閥門定位器。