智能閥門定位器的工作原理及故障處理

詹海鋒　康小榮

摘 要 在工業自動化控制中，要用到各種類型的調節閥，而給調節閥配備穩定可靠的閥門定位器則顯得尤其重要。西門子智能閥門定位器是工業自動化控制領域的領先產品，獲得了廣泛的應用。文章介紹了閥門定位器的工作原理、作用及其發展過程，詳細說明了智能型電氣閥門定位器的工作原理及其先進性。本文重點介紹了在工業自動化控制領域廣泛使用的閥門定位器的工作原理及特點，并詳細分析了在使用過程中出現的常見故障。

關鍵詞 過程控制 調節閥 定位器 故障處理

中圖分類號：TP207 文獻標識碼：A

工業生產自動控制（簡稱過程控制）主要針對所謂六大參數，即溫度、壓力、流量、液位（或物位）、成分和物性等參數的控制問題。它覆蓋許多工業部門，諸如石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織等，在國民經濟中占有極其重要的地位。在工業自動化控制中，要用到各種類型的調節閥，而給調節閥配備穩定可靠的閥門定位器則顯得尤其重要。西門子智能閥門定位器，憑借其強大完善的功能、極高的控制精度、簡單方便易用的性能及超長的使用壽命、低耗氣耗能量深受廣大用戶好評，是該領域的領先產品，獲得了廣泛的應用。

1定位器的發展歷史

電子技術和自動化技術的迅速發展，使得控制系統技術中的先進性已經超過了調節閥和定位器的發展，在今天的自動調節系統中，大多數變送器是帶有數字或模擬輸出的電子裝置，并且調節器的輸出也幾乎都是電子信號，但大多數的最后控制單元包括調節閥都是氣動的。

隨著多種微處理器及微型計算機的應用，智能技術已廣泛應用于各種測量控制儀表。目前，國外一些在工業自動化領域有著多年經驗和雄厚技術優勢的大公司，如西門子、費希爾一羅斯蒙特等，相繼研制成功了智能型電氣閥門定位器（即帶有微處理器的定位器），國內這方面起步較晚。

2定位器的基本原理與主要作用

定位器是提高調節閥性能的重要手段之一。要理解閥門定位器在一個過程系統中所扮演的角色，見圖1有定位器的自動調節系統。

圖中r為被調量的設定值；Y為被調量；y為被調量的測量值；u為調節器的輸出信號（與執行器即調節閥的開度成一定的關系）；f為定位器的輸出信號；C為閥門位置信號。定位器利用閉環控制原理，將從調節器來的調節信號（4～20mA或3～15psi）與從執行器來的閥門反饋位置信號相比較，根據比較后的偏差使調節閥執行機構動作，從而使閥芯準確到位，達到定位的目的。

3西門子智能閥門定位器的工作原理

智能閥門定位器電路部分采用了CPU運算處理器，將控制閥門開度的輸入信號和反應閥門位置的反饋信號經過比較，得到的偏差值通過CPU微處理器處理后輸出給壓電閥，壓電閥作為轉換元件，在有偏差值時經過轉換去驅動執行機構動作，消耗一定的電能，這樣閥門定位器的耗能就比較低。這是智能閥門定位器相對于其他類型定位器的優越性所在。當定位器初始化后，調節閥的慢步區、死區就確定下來，當偏差大于慢步區時，壓電閥持續閉合，閥門動作快，在慢步區，壓電閥接收信號小，閥門動作趨緩，在死區，壓電閥沒有得到信號，閥門不動作，這種工作特性符合工藝控制要求，避免了超調，提高了調節質量。

4西門子智能閥門定位器的特點

智能閥門定位器與常見的閥門定位器相比，有許多獨特的優點，例如：（1）易于安裝，能進行自動初始化；（2）操作簡單方便，用三個按鍵就能實現定位器多種功能的設置；（3）經過簡單的組態就能實現多種功能（比如更改開關方向和分程調節）；（4）直行程和角行程執行機構均采用同一型號的閥門定位器；（5）具有自診斷功能，便于對閥門和定位器進行維護；（6）工作時耗氣、耗能量極小；（7）具有“緊密關閉”功能，確保調節閥的關閉，減少泄露；（8）可以很方便地集成PROFIBUS PA、HART及FF總線通訊功能；（9）在惡劣的環境中，可以選擇外部非接觸式位置傳感器；（10）可動部件少，振動場合對調節閥影響小。

5西門子SIPART PS2閥門定位器的故障處理

定位器不定時地發出噗哧噗哧的聲音，調節閥產生震動，這是由于定位器后的氣路有泄漏，用肥皂水檢測定位器出口氣路及執行機構磨頭位置，發現有泄漏的地方處理既可。

調節閥控制曲線不理想，閥門定位器參數12SFCT項中，內置了六種調節閥常用的流量特性和一種用戶自定義的流量特性，每一臺調節閥都有其固有的流量特性，通常定位器的此項參數只要設置成Lin就可以遵循調節閥固有的流量特性。若調節閥流量特性與工藝要求不符，則可以通過參數12SFCT項的設置來改變調節閥的整體流量特性。總之，根據實際情況靈活地設置參數12SFCT項就可以達到工藝要求。

6總結

智能閥門定位器可用于直行程和角行程的閥門。它的操作非常簡單，可以在現場通過手動按鍵和LCD進行操作，也可以在控制室通過HART接口或PROHBUS PA協議選用SIMATIC PDM過程設備管理軟件對其進行操作，大大方便了使用和維護。

參考文獻

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