阀门定位器工作原理与故障维护

1、 阀门定位器工作原理与故障维护 摘要：简要介绍阀门定位器的工作原理及日常故障维护。以海水淡化阀门定位器为例，通过阀门定位器控制器件，控制气源来驱动阀门机械单元，完成了一个集自动控制、手动调节、状态检测等功能于一体的智能控制系统。该系统适用于各类工业控制阀。 关键词：阀门定位器；故障维护；海水淡化；工作原理 The valve locator working principle and fault maintenance Abstract：Briefly introduced the valve locator and working principle of the daily br

2、eakdown maintenance. With seawater desalination valve locator, for example, through the valve locator control device, control air to drive the valve mechanical units, completed a collection of automatic control, manual adjustment, state detection capabilities in one of the intelligent control system

3、. The system is applicable to many kinds of industrial valve.Key words：The valve locator; Fault maintenance; Seawater desalination；Working principle前言气动调节阀在自动调节系统中是一个非常重要的环节。人们常把调节阀比喻为生产过程自动化的“手足”。由于生产过程的调节对象要求调节阀具有各种各样的特性，以满足生产工艺的需要。在调节阀的附属装置中，最主要、最实用的是阀门定位器。阀门定位器是气动调节阀的关键器件之一，其作用是把调节装置输出的电信号变成驱动调节

4、阀动作的气信号。它具有阀门定位功能，既克服阀杆摩擦力，又可以克服因介质压力变化而引起的不平衡力，从而能够使阀门快速的跟随，并对应于调节器输出的控制信号，实现调节阀快速定位，提升其调节品质。随着智能仪表技术的发展，微电子技术广泛应用在传统仪表中，大大提高了仪表的功能与性能。海水淡化在蒸汽管道和海水管道应用了多种智能的阀门定位器，如SIEMENS SIPART PS2智能阀门定位器、ABB阀门定位器、上海高特阀门定位器，为了实现完全的自动化控制，多数阀门定位器都采用了带反馈调节控制。这些定位器的控制原理大同小异，常见故障也类似。节文中主要介绍了阀门的结构及工作原理、举例分析日常维护常出现的故障处理

5、情况。1. 阀门定位器的工作原理 虽然智能阀门定位器与传统定位器从规律上基本相同，都是将输入信号（420mA）与位置反馈进行比较后对输出压力信号进行调节。但在执行元件上智能定位器和传统定位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不不同，智能定位器以CPU（微处理器）为核心，利用了新型的压电阀代替定位器中的喷嘴、挡板调压系统来实现对输出压力的调节，海水淡化水路及蒸汽管网系统上，上海海高特阀门定位器与SIEMENS SIPART PS2阀门定位器是的传统阀门定位器和智能阀门定位器的典型。 1.1 上图1为传统阀门定位器工作原理示意图，当输入信号产生的电磁力矩与定位器的反馈系统产生的力矩相等，定位器力平

6、衡系统处于平衡状态，定位器处于稳定状态，此时输入信号与阀位成对应比例关系。当输入信号变化或介质流体作用力等发生变化时，力平衡系统的平衡状态被打破，磁电组件的作用力与因阀杆位置变化引起的反馈回路产生的作用力就处于不平衡状态，由于喷嘴和挡板作用，使定位器气源输出压力发生变化，执行机构气室压力的变化推动执行机构运动，使阀杆定位到新位置，重新与输入信号相对应，达到新的平衡状态。 1.2 上图2为智能阀门定位器工作原理示意图，由阀杆位置传感器收到阀门的实际开度信号，通过A/D 转换变为数字编码信号，与定位器的输入(设定)信号的数字编码在CPU（微处理器）中进行对比，计算二者偏差值。如偏差值超出定位精度，

7、则微处理器输出指令使相应的开/关压电阀动作，即:当设定信号大于阀位反馈时，升压压电阀V-l 打开，输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加是阀门开度增加，减小二者偏差;如设定信号小于阀位反馈则排气压电阀V-2打开，通过消音器排气减小输出气源压力P1，执行机构气室压力减小是阀门开度减小，二者偏差减小。正是通过微处理器控制压电阀来调节输出气源压力的大小使输入信号与阀位达到新的平衡。2.传统阀门定位器与智能阀门定位器相比存在的不足2.1 常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差；弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变，会造成调节阀

8、非线性，导致控制质量下降；外界振动传到力平衡机构，易造成部件磨损以及零点和行程漂移，也使定位器难以工作； 2.2 由于喷嘴本身的特性，执行器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气，若使用执行器数量较多，能耗较大；而且喷咀本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定位器不能正常工作； 2.3 常规定位器手动调校时需要使用专用设备（如海水淡化用恒流源）、不隔离控制回路是不可能的，且零点和行程的调整互相影响，须反复整定，费时费力，非线性严重时，则更难调整。在海水淡化一般调试上海高特阀门定位器时一般采用5点多次标定，即4mA,8mA,12mA, 16mA,20mA，分别对应的阀位。而SIEMENS S

9、IPART PS2阀门定位器通常一键初始化就可以完成调试标定。3. 阀门定位器故障维护 3.1 当智能定位器的自动和手动校准都不能通过时，阀门定位器通用故障主要按以下步骤检查处理：（着重注意第4条，海水淡化双减站ABB阀门定位器对反馈杆安装影响很大）(1)确认气路没有问题，阀门定位器的气路没有被堵塞；(2)检查是否由于安装等问题使阀门在开关过程中有卡涩现象；(3)检查智能定位器中设置的阀门的参数是否正确无误，如阀门的型号和尺寸等参数应和实际相一致，特别需要注意的是阀门的型号应与实际使用的相一致，因为阀门的型号中包含了厂家对该阀门的许多隐含设置参数，如果在手操器的设置中选错了阀门的型号，就会造成

10、一些不可预见的错误；(4) 阀门定位器反馈杆安装位置不合适也会造成智能定位器不能完成自动和手动校准。通常由于运输或其他的原因，使智能定位器反馈杆上的锁紧螺母松动，造成阀门定位器反馈杆偏离了原先的安装位置，这时需要重新调整反馈杆安装位置。一般智能调节阀上都有专门的反馈杆定位孔，关闭调节阀的气源，直接通过反馈杆定位孔来确定反馈杆的位置就可以了。由于智能阀门定位器具有很强的适应性，一般反馈杆安装位置偏移一些并不会造成智能定位器故障，但如果偏差太大就会造成阀门定位器不能完成自动和手动校准。 3.2 以海水淡化SIEMENS SIPART PS2故障举例及处理办法 (1) 角行程阀门定位器，定位器反馈信

11、号不变，无法进行初始化。手动调节阀的开度时，P开度值不变。但是阀门动作。 （诊断为反馈没有连接好，重新拧紧位置反馈的小螺钉后，问题解决 ） (2)直行程阀门定位器，双作用。阀门定位器无法初始化，第一步无法通过. （发现气路连接错误，将进气接到定位器出口位置上。改正后，初始化正常。使用正常。）（3）角行程，双作用定位器，初始化正常，但是只在45度角度以内动作。也就是说在045度以内旋转，对应0100，或者在4590度以内旋转，对应0100 。 （定位器部分参数被修改过。进入参数P55,恢复工厂设置。重新初始化，问题得到解决。）（4）定位器不定时的产生噗哧噗哧的声音，产生阀震。 （这是由于气路漏气

12、造成。检测定位器出口气路及执行机构磨头位置。通过肥皂水，检测泄漏处，从而进行密封。问题解决）（5）如果在自动初始化过程中，第二步出现以下故障显示（调整过程为，调整以下黑色波轮，微调水平直至液晶屏出现以下，P开度值后约为69间的读数即可 ）（6）如果在自动初始化过程中，第二步出现以下故障显示 （调整过程为，调整以下黑色波轮，微调水平直至液晶屏出现以下，P开度值后约为9095之间的读数即可 ） 3.3 以海水淡化上海高特故障举例及处理办法（1） 阀门定位器有信号输入，但无输出压力信号，现场阀门无动作。 A 电/气定位器，衔铁与线圈架之间有异物。 B 喷嘴挡板配合不良或喷嘴挡板损坏。 C 放大器中膜

13、片（金属膜片或者橡胶膜片）损坏。 D 电/气定位器输入信号线正负极接反。 F 气源压力的大小不合要求。 G 平衡弹簧损坏，调试不好。（2） 阀门行程不足（阀门开不到或者管不到位） A 反馈杆与执行机构推杆连接件的接触位置不对。 B 永久磁铁产生的磁场强度较额定值小。 C 挡板与喷嘴的配合不好。 D 反馈凸轮的初始位置选择不良。 E 主杠杆平衡弹簧安装不良或者已经生锈腐蚀。（3） 阀门开度与反馈相差很大 A 调试标定存在误差，对5点标定多次进行即4mA,8mA,12mA, 16mA,20mA，分别对应的阀位。 B 通过机械凸轮配合调试零点和量程。4.结束语上述上海高特阀门定位器和西门子SIPART PS2智能阀门定位器已于2008年10月在海水淡化投入使用，阀门定位器有着使用方便、控制精度高和调试快等优点，在3年的维护中，我们充分了解阀门定位器的特点并正确地选用，使我们的自动化