閥門定位器的非常規(guī)校驗法
[摘 要] 運(yùn)用自動控制理論對閥門定位器的校驗方法進(jìn)行了分析，并給出了校驗閥門定位器的新方法。
[關(guān)鍵詞] 閥門定位器；零點(diǎn)；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(yīng)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，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(zhǔn)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(jìn)行研究。
2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
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(jìn)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(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)、量程調(diào)整機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥組成，構(gòu)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(jié)構(gòu)框圖
注：I——輸入電流
MO——由零位彈簧產(chǎn)生的調(diào)零點(diǎn)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——?dú)鈩庸β史糯笃鞯妮敵?/DIV>
L——調(diào)節(jié)閥在某一開度下的行程
3、系統(tǒng)等效數(shù)學(xué)模型
為分析方便，假設(shè)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(yīng)的方塊圖如圖2
圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖對應(yīng)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(jī)構(gòu)、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(diǎn)
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(diǎn)，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(diǎn)、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(diǎn)，使零點(diǎn)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(fù)上棕步驟（3）、（4），使量程式和零點(diǎn)達(dá)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(diǎn)可改變H，調(diào)量程式可改變K5，由式（4）可知，調(diào)整零點(diǎn)對和調(diào)量程式是相互影響的。因此，調(diào)零點(diǎn)、調(diào)量程實際上就是反復(fù)湊試H、K5 ，使零點(diǎn)、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(jī)構(gòu)其機(jī)械位置受到限制。因此 H、K5 的值將會受到限制，當(dāng)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(zhǔn)，這種情況在日常工作中經(jīng)常會碰到的，這就需要通過學(xué)習(xí)其它方法來校驗閥門定位器。
5、常規(guī)校驗法的改進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)。
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(dāng)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(dāng)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(diǎn)及量程的影響
由上述分析可知，當(dāng)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(diǎn)將提，同時行程滿度值也增加，當(dāng)滿度值大于額定行程時，需要調(diào)整量程機(jī)構(gòu)，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(fù)湊試，可將閥門定位器校準(zhǔn)。
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(diǎn)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(diǎn)。
（2）輸入20m ADC信號，按常規(guī)調(diào)量程法調(diào)量程。
（3）反復(fù)進(jìn)行（1）、（2）步。
（4）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(fù)進(jìn)行（3）、（4）步，直到零點(diǎn) 、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(diǎn)。
（4）輸入20m ADC信號，按常規(guī)法調(diào)量程。
（5）反復(fù)進(jìn)行（3）、（4）步，直到零點(diǎn)、量程均符合要求。
7、應(yīng)用小結(jié)
上面所述的兩種方法是對常規(guī)方法的補(bǔ)充和完善，這兩種方法交是在常規(guī)方法失效時使用的，并且這兩種方法也可以結(jié)合起來運(yùn)用，這樣調(diào)整范圍更寬，通過學(xué)習(xí)大量的實踐表明 ，這機(jī)伶 種方法都不得是*可行的，并且 這些方法較常規(guī)裁軍方法校得快，為我們的日常工作特別是在大檢修中節(jié)約了寶貴和時間。
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