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)閥的輔助工具，對調(diào)節(jié)閥的使用起著決定性作用，定位器調(diào)校質(zhì)量的好壞直接影響調(diào)節(jié)閥的使用，從而會影響到工藝的生產(chǎn)操作。而閥門定位器的調(diào)校作為儀表工必須掌握的一項技能，掌握好定位器的校驗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)的校驗法進(jìn)行分析和改進(jìn)，找出一種更有效的校驗法。
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**柵的4～20mA直流信號輸入到轉(zhuǎn)換組件中的線圈時，由于線圈兩側(cè)各有一塊極性方向相同的長久磁鐵，所以線圈產(chǎn)生的磁場與長久磁鐵的恒定磁場，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，杠桿向下運動（作逆時針偏轉(zhuǎn)），固定在杠桿上的擋板便靠近噴嘴，使放大器背壓增高，經(jīng)放大后輸出氣壓也隨之增高。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)量程支點作用于反饋彈簧上，該彈簧被拉伸，產(chǎn)生一個反饋力矩，使杠桿作順時針偏轉(zhuǎn)，當(dāng)反饋力矩和電磁力矩相平衡時，閥桿就穩(wěn)定于某一位置，從而實現(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；
Mo- 零位彈簧所產(chǎn)生的調(diào)零點力矩；
Mf - 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
Ko – 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，Kv - 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：
Kc= K2K3Kv （1）
KF=K4K5K6 （2）
則L=Kc（KoH+K1I）/（1+ Kc Kf）
= [KGK1/（1+KGKf）]*I+KcKoH/（1+KcKf） （3）
由（3）式可知：KcKoH/（1+KGKf）為閥門定位器的零點。
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，調(diào)整定位器與反饋杠桿成90o角，并將螺釘固定；
b.將零點、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，使零點達(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=K2K3Kv（KoH+K1I）/（1+K2K3K4K5K6Kv）（4）
由常用調(diào)校法的步驟c和d可知，調(diào)零點可改變H，調(diào)量程又會影響零點，所以調(diào)零點和調(diào)量程是相互作用互相影響的。因此，調(diào)零點和調(diào)量程實際上就是反復(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，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
在實際工作中有時會遇到用常用的調(diào)校方法不能校準(zhǔn)定位器，這是因為：在一般情況下，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，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；
b.輸入20mA.DC信號，按常用調(diào)量程法調(diào)節(jié)量程；
c.反復(fù)進(jìn)行a，b步；
d.若零點、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、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，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。通過實際的使用證明這種方法是完全可行的。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，才選用調(diào)反饋杠桿的方法。
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