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“閥門定位器作為氣動調(diào)節(jié)閥關鍵附件，在提高系統(tǒng)控制品質(zhì)等方面發(fā)揮重要作用。其工作原理是根據(jù)控制信號與閥位反饋信號的偏差，控制進入執(zhí)行機構的氣動信號，從而改變調(diào)節(jié)閥開度

     閥門定位器實現(xiàn)了閥門自身閥位調(diào)節(jié)的閉環(huán)負反饋控制，使控制回路形成以被控對象的過程變量控制為主回路，閥門自身閥位控制為副回路的“串級控制”。其控制方框圖如圖 1

圖1 控制方框圖 

1、氣動閥門定位器工作原理

     氣動閥門定位器基于力平衡控制原理，主要包括：力矩控制系統(tǒng)（由波紋管、杠桿2、噴嘴-擋板、氣動放大器等部件組成）和平衡力矩負反饋系統(tǒng)（由擺桿、軸、偏心凸輪、滾輪、杠桿1、彈簧等部件組成），其結(jié)構原理如圖2

圖2 氣動閥門定位器工作原理

當輸入波紋管輸入壓力控制信號增大時：

     ①杠桿2 繞支點轉(zhuǎn)動，檔板靠近噴嘴，噴嘴背壓增大，并經(jīng)氣動放大器放大后進入執(zhí)行機構氣室，使調(diào)節(jié)閥向下動作

     ②調(diào)節(jié)閥閥桿帶動反饋桿（擺桿）繞支點轉(zhuǎn)動，偏心凸輪逆時針轉(zhuǎn)動，通過滾輪使杠桿 1繞支點轉(zhuǎn)動，并將反饋彈簧拉伸

     ③彈簧對杠桿 2 的拉力與波紋管的壓力達到平衡時，閥門處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時輸入壓力控制信號與閥門位置相對應

     噴嘴-擋板作為閥位定位器的重要部件，具有信號轉(zhuǎn)換、信號放大和控制作用。噴嘴-擋板可看作由恒氣阻R1（恒節(jié)流件）、變氣阻R2（噴嘴、擋板）、氣室組成。其結(jié)構原理如圖 3。

圖3 噴嘴-擋板結(jié)構原理圖

      擋板與噴嘴之間的距離△L 發(fā)生變化時，噴嘴-擋板將距離信號轉(zhuǎn)換成固定氣容（室）及噴嘴背壓的壓力信號，即△PD=△L

     由于噴嘴孔的口徑遠大于恒節(jié)流孔和背壓孔的口徑，噴嘴-擋板能將擋板微小的位移信號進行放大，提高控制精度和靈敏度，即△PD/△L=k，k 值非常大

2、電氣閥門定位器工作原理

      電氣閥門定位器同樣基于力平衡原理，通過噴嘴-擋板進行力矩控制，采用機械連桿實現(xiàn)力矩反饋。相比氣動閥門定位器，電氣閥門定位器利用永磁鐵作為力矩馬達，通過電磁作用力實現(xiàn)輸入電信號與噴嘴-擋板位移信號的轉(zhuǎn)換。其結(jié)構原理如圖 4

圖4 電氣閥門定位器結(jié)構原理圖

3、智能電氣閥門定位器工作原理

     傳統(tǒng)電氣閥門定位器基于機械力平衡控制原理，而智能電氣閥門定位器采用微處理器進行控制，同時將閥桿位移轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成滑線電阻的阻值，從而實現(xiàn)閥桿位移電反饋，具有控制精度高，調(diào)試方便等優(yōu)點。其控制方框圖如圖 5

圖5 智能電氣閥門定位器控制方框圖 

      智能電氣閥門定位器根據(jù) I/P 轉(zhuǎn)換器的型式可分為：噴嘴-擋板式和壓電閥式

     壓電閥式智能電氣閥門定位器利用壓電陶瓷片的壓電效應，采用兩位開關控制進氣壓電閥和排氣壓電閥的打開或關閉來實現(xiàn)閥位控制。穩(wěn)態(tài)工況下，閥門不消耗儀表空氣，具有耗氣量小的優(yōu)點，但在以往實際項目應用中有出現(xiàn)過振蕩的現(xiàn)象，其五步開關（快開、慢開、死區(qū)、慢關、快關）程序控制算法也在不斷優(yōu)化中。其結(jié)構原理如圖 6。”

圖6 壓電閥式智能定位器結(jié)構原理圖