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      氣動薄膜調(diào)節(jié)閥在我廠得到很廣泛的應(yīng)用，而閥門定位器作為氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的輔助工，對調(diào)節(jié)閥的使用起著決定性作用，定位器調(diào)校質(zhì)量的壞直接影響調(diào)節(jié)閥的使用，從而會影響到的供應(yīng)操作。而閥門定位器的調(diào)校作為儀表工必須掌握的一項(xiàng)技能，掌握定位器的校驗(yàn)方法不但可保證定位器的調(diào)校質(zhì)量，而且能節(jié)省大量的工作量。但我們所常用的調(diào)校方法有時(shí)并不能起作用，很難將調(diào)節(jié)閥校準(zhǔn)。因此，我們要對常規(guī)的校驗(yàn)法進(jìn)行分析和改進(jìn)，找出一種更有效的校驗(yàn)法。

      1 閥門定位器的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      1.1 工作原理

      閥門定位器是按力矩平衡原理工作的。如正作用的氣動薄膜閥，來自調(diào)節(jié)器或輸出式安全柵的4～20ma直流信號輸入到轉(zhuǎn)換組件中的線圈時(shí)，由于線圈兩側(cè)各有一塊極性方向相同的*磁鐵，所以線圈產(chǎn)生的磁場與*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。當(dāng)輸入信號增加時(shí)，杠桿向下運(yùn)動（作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)），固定在杠桿上的擋板便靠近噴嘴，使放大器背壓增，經(jīng)放大后輸出氣壓也隨之增。此輸出氣壓作用在調(diào)節(jié)閥的膜頭上，使調(diào)節(jié)閥的閥桿向下運(yùn)動。閥桿的位移通過拉桿轉(zhuǎn)換為反饋軸和反饋壓板的角位移，并通過調(diào)量程支點(diǎn)作用于反饋彈簧上，該彈簧被拉伸，產(chǎn)生一個(gè)反饋力矩，使杠桿作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)反饋力矩和電磁力矩相平衡時(shí)，閥桿就穩(wěn)定于某一位置，從而實(shí)現(xiàn)了閥桿位移與輸入信號電流成正比例的關(guān)系。調(diào)整調(diào)量程支點(diǎn)于適當(dāng)位置，可以滿足調(diào)節(jié)閥不同桿行程的要求。

      1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      閥門定位器與閥門配套使用，組成一個(gè)閉合控制回路的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由磁電組件、零位彈簧、擋板、氣動功率放大器、調(diào)節(jié)閥、反饋杠桿、量程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、反饋彈簧組成。其系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

圖1 閥門定位器和調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)方框圖

      i   - 輸入電流；
      h  - 調(diào)零彈簧長度；
      m₁- 輸入電流所產(chǎn)生的電磁力矩；
      m_o- 零位彈簧所產(chǎn)生的調(diào)零點(diǎn)力矩；
      m_f - 反饋彈簧所產(chǎn)生的反饋力矩；
      h  - 擋板微小位移；
      p  - 氣動功率放大器的輸出壓力；
      l  - 調(diào)節(jié)閥的行程

      為了分析的方便，我們假設(shè)閥門定位器為線性的，則在一般情況下，各環(huán)節(jié)均可近似為線性環(huán)節(jié)，那么系統(tǒng)的方框圖如圖2所示。

圖2 線性化的系統(tǒng)方框圖

      k_o - 零位彈簧的彈性系數(shù)；
      k₄ - 反饋彈簧的彈性系數(shù)；
      k₁，k₂，k₃，k₅，k₆，k_v - 磁電組件、擋板、放大器、量程調(diào)整機(jī)構(gòu)、反饋杠桿和調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)

      由圖2可知，令：

      k_c= k₂k₃k_v      （1）

      k_f=k₄k₅k₆       （2）

      則l=k_c（k_oh+k₁i）/（1+ k_c k_f）

           = [k_gk₁/（1+k_gk_f）]＊i+k_ck_oh/（1+k_ck_f） （3）

      由（3）式可知：k_ck_oh/（1+k_gk_f）為閥門定位器的零點(diǎn)。

      2 常用定位器調(diào)校方法的分析

      2.1 常用的調(diào)校方法

      我們在實(shí)際工作中常使用的調(diào)校方法的步驟是：

      a.使閥桿位于行程中點(diǎn)，調(diào)整定位器與反饋杠桿成90^o角，并將螺釘固定；
      b.將零點(diǎn)、量程分別置于中間位置；
      c.輸入4ma.dc信號，使調(diào)節(jié)閥開始動作，調(diào)節(jié)零點(diǎn)，使零點(diǎn)達(dá)到要求；
      d.輸入20ma.dc信號，看其行程是否達(dá)到要求，如沒達(dá)到，則調(diào)量程，使其達(dá)到要求；
      e.重復(fù)c，d兩步，使零點(diǎn)和量程均達(dá)到要求。

      2.2 常用調(diào)校方法的原理

      將（1），（2）式代入（3）式得：

      l=k₂k₃k_v（k_oh+k₁i）/（1+k₂k₃k₄k₅k₆k_v）      （4）

      由常用調(diào)校法的步驟c和d可知，調(diào)零點(diǎn)可改變h，調(diào)量程又會影響零點(diǎn)，所以調(diào)零點(diǎn)和調(diào)量程是相互作用互相影響的。因此，調(diào)零點(diǎn)和調(diào)量程實(shí)際上就是反復(fù)湊試調(diào)零彈簧長度和量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)，使零點(diǎn)和量程均符合要求的過程。

      2.3 常用調(diào)校方法的不足

      在通常情況下，調(diào)零彈簧工作在線性區(qū)域，其長度的變化范圍是有限的， 而調(diào)量程機(jī)構(gòu)其機(jī)械位置是受到限制的，因此調(diào)零彈簧長度和量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)的值就會受到限制，當(dāng)調(diào)節(jié)閥的kv很大或很小時(shí)，用常用的調(diào)校方法是不可能將定位器校準(zhǔn)的，而這種情況在我們實(shí)際工作中是經(jīng)常遇到的。所以，我們需要用其他方法來調(diào)校閥門定位器。

      3 解決方法

      在實(shí)際工作中有時(shí)會遇到用常用的調(diào)校方法不能校準(zhǔn)定位器，這是因?yàn)椋涸谝话闱闆r下，零位彈簧工作在線性區(qū)域，其長度變化范圍有限，調(diào)量程機(jī)構(gòu)其機(jī)械位置受到限制，所以調(diào)零彈簧長度和量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)值將會受到限制。此時(shí)，如果調(diào)一臺調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)很大或很小的調(diào)節(jié)閥，就很難將其定位器校準(zhǔn)。即常用的調(diào)校法失效了。而由（4）式可知，我們可以調(diào)節(jié)的參數(shù)還有零位彈簧的彈性系數(shù)和反饋杠桿的有效長度，由于調(diào)零彈簧常在線性區(qū)域內(nèi)工作，所以在這里只討論通過改變反饋杠桿的有效長度來校驗(yàn)閥門定位器。我們可以將連接在閥桿上的銷釘靠近閥門定位器，這樣就將反饋杠桿的有效長度縮短，即減小，l增大，行程也增大，反之，可將反饋杠桿的有效長度增長，則其行程減小。因此，將此方法配合常用的調(diào)校法可增大行程變化范圍，易于閥門定位器的校準(zhǔn)。
用調(diào)反饋杠桿法來校準(zhǔn)閥門定位器的步驟如下：

      a.輸入4ma.dc信號，按常用的調(diào)零法調(diào)零點(diǎn)；
      b.輸入20ma.dc信號，按常用調(diào)量程法調(diào)節(jié)量程；
      e.反復(fù)進(jìn)行a，b步；
      d.若零點(diǎn)、量程無法校準(zhǔn)，調(diào)整閥桿上的銷釘以改變反饋杠桿的有效長度，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。
      e.反復(fù)進(jìn)行以上步驟，直到零點(diǎn)、量程均達(dá)到要求即可。

      4 結(jié)語

      當(dāng)我們使用常用的調(diào)校方法校閥失敗時(shí)，可使用這種調(diào)反饋杠桿的方法進(jìn)行校閥，它是對常用法的補(bǔ)充和完善，若兩者結(jié)合使用，可使調(diào)整范圍更大。通過實(shí)際的使用證明這種方法是*可行的。當(dāng)然閥門在正常使用的量程應(yīng)選擇常用的調(diào)校方法，而只有在特殊要求調(diào)校時(shí)，才選用調(diào)反饋杠桿的方法。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 吳勤勤 電動控制儀表及裝置.第四版 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995
      [2] 吳壽松 自動控制原理.第3版 北京：防工業(yè)出版社，1998

      作者簡介：張章林，男，助理工程師，2000年畢業(yè)于北京石油化工學(xué)院自動化系，現(xiàn)在儀控中心從事儀表的維護(hù)管理工作。

      氣動薄膜調(diào)節(jié)閥在我廠得到很廣泛的應(yīng)用，而閥門定位器作為氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的輔助工，對調(diào)節(jié)閥的使用起著決定性作用，定位器調(diào)校質(zhì)量的壞直接影響調(diào)節(jié)閥的使用，從而會影響到的供應(yīng)操作。而閥門定位器的調(diào)校作為儀表工必須掌握的一項(xiàng)技能，掌握定位器的校驗(yàn)方法不但可保證定位器的調(diào)校質(zhì)量，而且能節(jié)省大量的工作量。但我們所常用的調(diào)校方法有時(shí)并不能起作用，很難將調(diào)節(jié)閥校準(zhǔn)。因此，我們要對常規(guī)的校驗(yàn)法進(jìn)行分析和改進(jìn)，找出一種更有效的校驗(yàn)法。

      1 閥門定位器的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      1.1 工作原理

      閥門定位器是按力矩平衡原理工作的。如正作用的氣動薄膜閥，來自調(diào)節(jié)器或輸出式安全柵的4～20ma直流信號輸入到轉(zhuǎn)換組件中的線圈時(shí)，由于線圈兩側(cè)各有一塊極性方向相同的*磁鐵，所以線圈產(chǎn)生的磁場與*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。當(dāng)輸入信號增加時(shí)，杠桿向下運(yùn)動（作逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)），固定在杠桿上的擋板便靠近噴嘴，使放大器背壓增，經(jīng)放大后輸出氣壓也隨之增。此輸出氣壓作用在調(diào)節(jié)閥的膜頭上，使調(diào)節(jié)閥的閥桿向下運(yùn)動。閥桿的位移通過拉桿轉(zhuǎn)換為反饋軸和反饋壓板的角位移，并通過調(diào)量程支點(diǎn)作用于反饋彈簧上，該彈簧被拉伸，產(chǎn)生一個(gè)反饋力矩，使杠桿作順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)反饋力矩和電磁力矩相平衡時(shí)，閥桿就穩(wěn)定于某一位置，從而實(shí)現(xiàn)了閥桿位移與輸入信號電流成正比例的關(guān)系。調(diào)整調(diào)量程支點(diǎn)于適當(dāng)位置，可以滿足調(diào)節(jié)閥不同桿行程的要求。

      1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      閥門定位器與閥門配套使用，組成一個(gè)閉合控制回路的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由磁電組件、零位彈簧、擋板、氣動功率放大器、調(diào)節(jié)閥、反饋杠桿、量程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、反饋彈簧組成。其系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

圖1 閥門定位器和調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)方框圖

      i   - 輸入電流；
      h  - 調(diào)零彈簧長度；
      m₁- 輸入電流所產(chǎn)生的電磁力矩；
      m_o- 零位彈簧所產(chǎn)生的調(diào)零點(diǎn)力矩；
      m_f - 反饋彈簧所產(chǎn)生的反饋力矩；
      h  - 擋板微小位移；
      p  - 氣動功率放大器的輸出壓力；
      l  - 調(diào)節(jié)閥的行程

      為了分析的方便，我們假設(shè)閥門定位器為線性的，則在一般情況下，各環(huán)節(jié)均可近似為線性環(huán)節(jié)，那么系統(tǒng)的方框圖如圖2所示。閥門定位器|電氣轉(zhuǎn)換器專家常熟市常儀儀表有限公司

圖2 線性化的系統(tǒng)方框圖

      k_o - 零位彈簧的彈性系數(shù)；
      k₄ - 反饋彈簧的彈性系數(shù)；
      k₁，k₂，k₃，k₅，k₆，k_v - 磁電組件、擋板、放大器、量程調(diào)整機(jī)構(gòu)、反饋杠桿和調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)

      由圖2可知，令：

      k_c= k₂k₃k_v      （1）

      k_f=k₄k₅k₆       （2）

      則l=k_c（k_oh+k₁i）/（1+ k_c k_f）

           = [k_gk₁/（1+k_gk_f）]＊i+k_ck_oh/（1+k_ck_f） （3）

      由（3）式可知：k_ck_oh/（1+k_gk_f）為閥門定位器的零點(diǎn)。

      2 常用定位器調(diào)校方法的分析

      2.1 常用的調(diào)校方法

      我們在實(shí)際工作中常使用的調(diào)校方法的步驟是：

      a.使閥桿位于行程中點(diǎn)，調(diào)整定位器與反饋杠桿成90^o角，并將螺釘固定；
      b.將零點(diǎn)、量程分別置于中間位置；
      c.輸入4ma.dc信號，使調(diào)節(jié)閥開始動作，調(diào)節(jié)零點(diǎn)，使零點(diǎn)達(dá)到要求；
      d.輸入20ma.dc信號，看其行程是否達(dá)到要求，如沒達(dá)到，則調(diào)量程，使其達(dá)到要求；
      e.重復(fù)c，d兩步，使零點(diǎn)和量程均達(dá)到要求。

      2.2 常用調(diào)校方法的原理

      將（1），（2）式代入（3）式得：

      l=k₂k₃k_v（k_oh+k₁i）/（1+k₂k₃k₄k₅k₆k_v）      （4）

      由常用調(diào)校法的步驟c和d可知，調(diào)零點(diǎn)可改變h，調(diào)量程又會影響零點(diǎn)，所以調(diào)零點(diǎn)和調(diào)量程是相互作用互相影響的。因此，調(diào)零點(diǎn)和調(diào)量程實(shí)際上就是反復(fù)湊試調(diào)零彈簧長度和量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)，使零點(diǎn)和量程均符合要求的過程。

      2.3 常用調(diào)校方法的不足

      在通常情況下，調(diào)零彈簧工作在線性區(qū)域，其長度的變化范圍是有限的， 而調(diào)量程機(jī)構(gòu)其機(jī)械位置是受到限制的，因此調(diào)零彈簧長度和量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)的值就會受到限制，當(dāng)調(diào)節(jié)閥的kv很大或很小時(shí)，用常用的調(diào)校方法是不可能將定位器校準(zhǔn)的，而這種情況在我們實(shí)際工作中是經(jīng)常遇到的。所以，我們需要用其他方法來調(diào)校閥門定位器。

      3 解決方法  閥門定位器|電氣轉(zhuǎn)換器專家常熟市常儀儀表有限公司

      在實(shí)際工作中有時(shí)會遇到用常用的調(diào)校方法不能校準(zhǔn)定位器，這是因?yàn)椋涸谝话闱闆r下，零位彈簧工作在線性區(qū)域，其長度變化范圍有限，調(diào)量程機(jī)構(gòu)其機(jī)械位置受到限制，所以調(diào)零彈簧長度和量程調(diào)整機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)值將會受到限制。此時(shí)，如果調(diào)一臺調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)很大或很小的調(diào)節(jié)閥，就很難將其定位器校準(zhǔn)。即常用的調(diào)校法失效了。而由（4）式可知，我們可以調(diào)節(jié)的參數(shù)還有零位彈簧的彈性系數(shù)和反饋杠桿的有效長度，由于調(diào)零彈簧常在線性區(qū)域內(nèi)工作，所以在這里只討論通過改變反饋杠桿的有效長度來校驗(yàn)閥門定位器。我們可以將連接在閥桿上的銷釘靠近閥門定位器，這樣就將反饋杠桿的有效長度縮短，即減小，l增大，行程也增大，反之， 可將反饋杠桿的有效長度增長，則其行程減小。因此，將此方法配合常用的調(diào)校法可增大行程變化范圍，易于閥門定位器的校準(zhǔn)。
用調(diào)反饋杠桿法來校準(zhǔn)閥門定位器的步驟如下：

      a.輸入4ma.dc信號，按常用的調(diào)零法調(diào)零點(diǎn)；
      b.輸入20ma.dc信號，按常用調(diào)量程法調(diào)節(jié)量程；
      e.反復(fù)進(jìn)行a，b步；
      d.若零點(diǎn)、量程無法校準(zhǔn)，調(diào)整閥桿上的銷釘以改變反饋杠桿的有效長度，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。
      e.反復(fù)進(jìn)行以上步驟，直到零點(diǎn)、量程均達(dá)到要求即可。

      4 結(jié)語  閥門定位器|電氣轉(zhuǎn)換器專家常熟市常儀儀表有限公司

      當(dāng)我們使用常用的調(diào)校方法校閥失敗時(shí)，可使用這種調(diào)反饋杠桿的方法進(jìn)行校閥，它是對常用法的補(bǔ)充和完善，若兩者結(jié)合使用，可使調(diào)整范圍更大。通過實(shí)際的使用證明這種方法是*可行的。當(dāng)然閥門在正常使用的量程應(yīng)選擇常用的調(diào)校方法，而只有在特殊要求調(diào)校時(shí)，才選用調(diào)反饋杠桿的方法。