1、 閥門定位器工作原理與故障維護 摘要：簡要介紹閥門定位器的工作原理及日常故障維護。以海水淡化閥門定位器為例，通過閥門定位器控制器件，控制氣源來驅動閥門機械單元，完成了一個集自動控制、手動調節、狀態檢測等功能于一體的智能控制系統。該系統適用于各類工業控制閥。 關鍵詞：閥門定位器；故障維護；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前言氣動調節閥在自動調節系統中是一個非常重要的環節。人們常把調節閥比喻為生產過程自動化的“手足”。由于生產過程的調節對象要求調節閥具有各種各樣的特性，以滿足生產工藝的需要。在調節閥的附屬裝置中，最主要、最實用的是閥門定位器。閥門定位器是氣動調節閥的關鍵器件之一，其作用是把調節裝置輸出的電信號變成驅動調節

4、閥動作的氣信號。它具有閥門定位功能，既克服閥桿摩擦力，又可以克服因介質壓力變化而引起的不平衡力，從而能夠使閥門快速的跟隨，并對應于調節器輸出的控制信號，實現調節閥快速定位，提升其調節品質。隨著智能儀表技術的發展，微電子技術廣泛應用在傳統儀表中，大大提高了儀表的功能與性能。海水淡化在蒸汽管道和海水管道應用了多種智能的閥門定位器，如SIEMENS SIPART PS2智能閥門定位器、ABB閥門定位器、上海高特閥門定位器，為了實現完全的自動化控制，多數閥門定位器都采用了帶反饋調節控制。這些定位器的控制原理大同小異，常見故障也類似。節文中主要介紹了閥門的結構及工作原理、舉例分析日常維護常出現的故障處理

5、情況。1. 閥門定位器的工作原理 雖然智能閥門定位器與傳統定位器從規律上基本相同，都是將輸入信號（420mA）與位置反饋進行比較后對輸出壓力信號進行調節。但在執行元件上智能定位器和傳統定位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不不同，智能定位器以CPU（微處理器）為核心，利用了新型的壓電閥代替定位器中的噴嘴、擋板調壓系統來實現對輸出壓力的調節，海水淡化水路及蒸汽管網系統上，上海海高特閥門定位器與SIEMENS SIPART PS2閥門定位器是的傳統閥門定位器和智能閥門定位器的典型。 1.1 上圖1為傳統閥門定位器工作原理示意圖，當輸入信號產生的電磁力矩與定位器的反饋系統產生的力矩相等，定位器力平

6、衡系統處于平衡狀態，定位器處于穩定狀態，此時輸入信號與閥位成對應比例關系。當輸入信號變化或介質流體作用力等發生變化時，力平衡系統的平衡狀態被打破，磁電組件的作用力與因閥桿位置變化引起的反饋回路產生的作用力就處于不平衡狀態，由于噴嘴和擋板作用，使定位器氣源輸出壓力發生變化，執行機構氣室壓力的變化推動執行機構運動，使閥桿定位到新位置，重新與輸入信號相對應，達到新的平衡狀態。 1.2 上圖2為智能閥門定位器工作原理示意圖，由閥桿位置傳感器收到閥門的實際開度信號，通過A/D 轉換變為數字編碼信號，與定位器的輸入(設定)信號的數字編碼在CPU（微處理器）中進行對比，計算二者偏差值。如偏差值超出定位精度，

7、則微處理器輸出指令使相應的開/關壓電閥動作，即:當設定信號大于閥位反饋時，升壓壓電閥V-l 打開，輸出氣源壓力P1增大，執行機構氣室壓力增加是閥門開度增加，減小二者偏差;如設定信號小于閥位反饋則排氣壓電閥V-2打開，通過消音器排氣減小輸出氣源壓力P1，執行機構氣室壓力減小是閥門開度減小，二者偏差減小。正是通過微處理器控制壓電閥來調節輸出氣源壓力的大小使輸入信號與閥位達到新的平衡。2.傳統閥門定位器與智能閥門定位器相比存在的不足2.1 常規定位器多為機械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機構，可動件較多，容易受溫度波動、外界振動等干擾的影響，耐環境性差；彈簧的彈性系數在惡劣環境下能發生改變，會造成調節閥

8、非線性，導致控制質量下降；外界振動傳到力平衡機構，易造成部件磨損以及零點和行程漂移，也使定位器難以工作； 2.2 由于噴嘴本身的特性，執行器在穩定狀態時也要大量消耗壓縮空氣，若使用執行器數量較多，能耗較大；而且噴咀本身是一個潛在故障源，易被灰塵或污物顆粒堵住，使定位器不能正常工作； 2.3 常規定位器手動調校時需要使用專用設備（如海水淡化用恒流源）、不隔離控制回路是不可能的，且零點和行程的調整互相影響，須反復整定，費時費力，非線性嚴重時，則更難調整。在海水淡化一般調試上海高特閥門定位器時一般采用5點多次標定，即4mA,8mA,12mA, 16mA,20mA，分別對應的閥位。而SIEMENS S

9、IPART PS2閥門定位器通常一鍵初始化就可以完成調試標定。3. 閥門定位器故障維護 3.1 當智能定位器的自動和手動校準都不能通過時，閥門定位器通用故障主要按以下步驟檢查處理：（著重注意第4條，海水淡化雙減站ABB閥門定位器對反饋桿安裝影響很大）(1)確認氣路沒有問題，閥門定位器的氣路沒有被堵塞；(2)檢查是否由于安裝等問題使閥門在開關過程中有卡澀現象；(3)檢查智能定位器中設置的閥門的參數是否正確無誤，如閥門的型號和尺寸等參數應和實際相一致，特別需要注意的是閥門的型號應與實際使用的相一致，因為閥門的型號中包含了廠家對該閥門的許多隱含設置參數，如果在手操器的設置中選錯了閥門的型號，就會造成

10、一些不可預見的錯誤；(4) 閥門定位器反饋桿安裝位置不合適也會造成智能定位器不能完成自動和手動校準。通常由于運輸或其他的原因，使智能定位器反饋桿上的鎖緊螺母松動，造成閥門定位器反饋桿偏離了原先的安裝位置，這時需要重新調整反饋桿安裝位置。一般智能調節閥上都有專門的反饋桿定位孔，關閉調節閥的氣源，直接通過反饋桿定位孔來確定反饋桿的位置就可以了。由于智能閥門定位器具有很強的適應性，一般反饋桿安裝位置偏移一些并不會造成智能定位器故障，但如果偏差太大就會造成閥門定位器不能完成自動和手動校準。 3.2 以海水淡化SIEMENS SIPART PS2故障舉例及處理辦法 (1) 角行程閥門定位器，定位器反饋信

11、號不變，無法進行初始化。手動調節閥的開度時，P開度值不變。但是閥門動作。 （診斷為反饋沒有連接好，重新擰緊位置反饋的小螺釘后，問題解決 ） (2)直行程閥門定位器，雙作用。閥門定位器無法初始化，第一步無法通過. （發現氣路連接錯誤，將進氣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，雙作用定位器，初始化正常，但是只在45度角度以內動作。也就是說在045度以內旋轉，對應0100，或者在4590度以內旋轉，對應0100 。 （定位器部分參數被修改過。進入參數P55,恢復工廠設置。重新初始化，問題得到解決。）（4）定位器不定時的產生噗哧噗哧的聲音，產生閥震。 （這是由于氣路漏氣

12、造成。檢測定位器出口氣路及執行機構磨頭位置。通過肥皂水，檢測泄漏處，從而進行密封。問題解決）（5）如果在自動初始化過程中，第二步出現以下故障顯示（調整過程為，調整以下黑色波輪，微調水平直至液晶屏出現以下，P開度值后約為69間的讀數即可 ）（6）如果在自動初始化過程中，第二步出現以下故障顯示 （調整過程為，調整以下黑色波輪，微調水平直至液晶屏出現以下，P開度值后約為9095之間的讀數即可 ） 3.3 以海水淡化上海高特故障舉例及處理辦法（1） 閥門定位器有信號輸入，但無輸出壓力信號，現場閥門無動作。 A 電/氣定位器，銜鐵與線圈架之間有異物。 B 噴嘴擋板配合不良或噴嘴擋板損壞。 C 放大器中膜

13、片（金屬膜片或者橡膠膜片）損壞。 D 電/氣定位器輸入信號線正負極接反。 F 氣源壓力的大小不合要求。 G 平衡彈簧損壞，調試不好。（2） 閥門行程不足（閥門開不到或者管不到位） A 反饋桿與執行機構推桿連接件的接觸位置不對。 B 永久磁鐵產生的磁場強度較額定值小。 C 擋板與噴嘴的配合不好。 D 反饋凸輪的初始位置選擇不良。 E 主杠桿平衡彈簧安裝不良或者已經生銹腐蝕。（3） 閥門開度與反饋相差很大 A 調試標定存在誤差，對5點標定多次進行即4mA,8mA,12mA, 16mA,20mA，分別對應的閥位。 B 通過機械凸輪配合調試零點和量程。4.結束語上述上海高特閥門定位器和西門子SIPART PS2智能閥門定位器已于2008年10月在海水淡化投入使用，閥門定位器有著使用方便、控制精度高和調試快等優點，在3年的維護中，我們充分了解閥門定位器的特點并正確地選用，使我們的自動化