气动阀门定位器工作原理.doc

气动阀门定位器工作原理气动阀门定位器是按力平衡原理设计工作的，其工作原理方框见上图所示，它是按力平衡原理设计和工作的。如图上图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆（摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号压力作用在波纹管上的力达到力矩平衡时仪表达到平衡状态。此时，一定的信号压力就与一定的阀门位置相对应。 以上作用方式为正作用， 若要改变作用方式，只要将凸轮翻转 ，A向变成B向等，即可。所谓正作用定位器，就是信号压力增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号压力增加，输出压力则减少。 一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作；相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。ZPD-2000系列电气阀门定位器ZPD-2000系列电气阀门定位器是根据国际先进的同类型产品，集多年成功的专业制造经验和先进的应用技术，经过消化吸收和针对（老产品）ZPD-2000 型系列电气阀门定位器加以综合改进的产品，并积极贯彻ISO9001质量保证体系，具有一定的先进性，符合国际标准要求的一种新型定位器。 一、产品的功能用途和适应范围： 1、产品的功能用途： ZPD-2000系列电气阀门定位器是各种气动执行器的主要配套仪表。它与气动调节阀配套使用，构成闭环控制回路。用以提高调节阀的控制精度。克服填料函与阀杆的磨擦力，克服介质压差对调节阀阀芯不平衡力。提高阀门动作速度，可实现分程控制（段幅信号）。可改变阀的作用方式，可控制非标操作压力的各类型气动执行机构。2、 适应范围： ZPD-2000系列是自动化控制装备中的控制器，它广泛应用于石油。化工、电站、冶金、轻工等工业部门。 二、产品型号规格及主要技术指标ZPD-2000系列定位器型号规格基本对照表型号防爆 型式输入信号 mA.DC气源压力 Mpa输出压力 Mpa(标准状态)执行机构输出行程和范围耗气量 （标准状态）类似型号Z P D-2111d 隔爆 4-200.140.02-0.1气动薄膜式450L/hZPD-1111 ZPD-1112-21120.250.04-0.2-21130.30;0.340.08-0.2ZPD-2000系列定位器型号规格基本对照表?Z ?P ?D-2121 e 增安4-12 12-200.140.02-0.1气动薄膜式直行程 10-100mm 或 角行程 0-90等 （直连式）450L/hZPD-1121-21220.250.04-0.2ZPD-1122-21230.30；0.340.08-0.2-21310-100.140.02-0.1ZPD-010-5 0.55-2141 i 本安5-10-22114-200-0.5气动活塞式3600L/hZPD-1211-22214-12 12-20ZPD-1221-22310-10ZPD-02例：1 ZPD-2111d： 表示配气动薄膜式、输入信号 4-20 mA.DC、输入压力（信号）：0.02-0.1Mpa, 防爆等级d: 隔爆型 d BT6， 兼容老防爆等级标准B3d、直行程、单作用电气阀门定位器。例：2 ZPD-2211i: 表示配气动活塞（气缸）式、输入信号： 4-20 mA.DC、输出压力（信号）：0-05Mpa、防爆等级i, 本质安全型：is CT6,兼容老防爆等级标准H e、 双作用电气阀门定位器。1. 主要技术指标（1） 基本误差：1%（单作用）；2%（双作用）（2） 回 差：1%（单作用）；2%（双作用）（3） 死 区：0.4%（单作用）；0.8%（双作用）（4） 额定行程：0-（10-100）mm.角行程（转行程）0-（50、75、90）（5） 气源压力：0.14-0.55Mpa（6） 输入信号：4-20mA.DC(标准型、常规产品)（4-12mA.DC、12-20 mA.DC）、0-10A.变型产品（0-5 mA.DC、5-10mA.DC）（7） 输出压力：0.02-0.5Mpa（8） 耗 气 量：单作用执行器450L/h（供气0.14Mpa）;双作用执行器3600L/h（供气0.55Mpa）（9） 输出特性：线性 常规性；（等百分比，非线性 特殊型）（10） 环境温度：-35+60（本质安全型为-20+60）（11） 相对湿度：5%-100%（12） 防爆（防护）型式（等级）：隔爆型 d (d BT6);曾安型 e(e T6);本质安全型 I （ia CT6)（13） 输入阻抗：4-20mA.DC/30010（20时）；0-10 mA.DC/100030（20时）（14） 气源接口：M101，联接铜管为61（标准型）（15） 电源接口：M221.5， 电源接头口M221.5壹只（16） 外壳材料：铝合金喷涂工艺处理（17） 外形尺寸：203160105（mm）(长宽高)，安装尺寸为中心距50mm的两只M8螺孔。（18） 重 量：2.8kg 三、工作原理3.1 ZPD-2000系列电气阀门定位器是按力平衡原理设计工作的，其工作原理方框见（图一）图中： 1：输入电流 P背：喷咀挡板背压增加 M1：电磁力矩 P出：输出压力增加 M2：反馈力矩 h行：阀门行程增加 M：电磁力矩增加 Q反馈转角增加 3.2 ZPD-200系列基本工作原理如图二所示当从电动调节器来的电流信号，输入到力矩马达组件的线圈（1）时，在例句马达的气隙中产生一个磁场，它与永久磁铁产生的磁场共同作用，使衔铁（2）产生一个向左的力，主杠杆（衔铁）（2）绕支点（15）转动，挡板（13）靠近喷嘴（14），喷嘴背压经放大器（16）放大后，送入薄膜执行机构气室（8），使阀杆向下移动，并带动反馈杆（9）绕支点（4）转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（5）作逆时针方向转动，通过滚轮（10）使付杠杆（6）绕支点（7）转动，并将反馈弹簧（11）拉仲、弹簧（11）对主杠杆（2）的拉力与力矩马达作用在主杠杆上的力矩相等时，杠杆系统达到平衡状态。此时，一定的信号电流就与一定的阀门位置相对应。弹簧（12）是作调整零位用的。以上作用式为正作用，弱要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。 所谓正作用定位器，就是信号电流增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号电流增加，输出压力侧减少。一台正作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作：相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。 四、机械结构ZPD-2000系列电气阀门定位器的整体结构，如（图例）所示。主要由壳体、气路板、接线盒、力矩马达、气动放大器（单作用、双作用）、喷咀、挡板、反馈弹簧臂、量程调节、内部零部件、外调零部件及反馈部件等零部件组成。 五、防爆型及防爆措施1. 防爆型式（d）隔爆型：防爆（Ex）标志 d d BT6 (老标志B3d)(e) 增安型：防爆（Ex）标志 e e T6 (老标志Aoe)(i) 本安型：防爆（Ex）标志 I ia CT6 (老标志H e)2. 防爆措施（a）防爆型电气阀门定位器符合GB3836.1-83 爆炸性环境用防爆用气设备通用要求及GB3836.2-83爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”有关规定要求。从设计、结构、制造上保证电气设备内部规定的爆炸性气体混合物爆炸时不能点燃设备周围同一爆炸性气体混合物。 （b）本安型电气阀门定位器，符合GB3836.1-83爆炸性环境用防爆用气设备通用要求及GB3836.4-83爆炸性环境用防爆电气爆电气设备本质安全电路和电气设备“i”有关规定要求.在设计结构电气线路上采取防爆措施，使用电路在正常工作和规定故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。（c）隔爆型、增安型、本安型电气阀门定位器经国家级仪器仪表防爆安全监督检验颁发有关防爆合格证书。（d）本质安全型电气阀门定位器防爆保护措施如（图三）所示：3.保护措施（a）本安型定位器必须与关联设备齐纳安全栅LB828、LB815、LB840、LB878、LJ9201、ISB5362-3006、ISB5362-4006、ISB5362-5006、EKZ231B-0-13（调节器发射极输出）配套使用，组成本质安全防爆系统。 b）定位器力矩马达中的线圈为高储能元件，线圈中并联的两只齐内二极管D1及D2为保护性元件。如(图三)所示，在正常工作时，线圈通过4-20 mA.DC电流时D1、D2处于截止状态，当处于故障状态下（突然断电、电路开路、短路或接地）储能线圈中的能量将通过D1及D2与线圈构成的回路释放能量，不能点燃设备周围爆炸性气体混合物。故D1及D2称之为保护元件。 （c）本质安全电路中串联有D3 二极管，用于输入信号单向导通。如若定位器信号加不到线圈中去，定位器不能工作，否则将失去保护元件应有的作用。 六、安装使用及调整1.安装阀门定位器与执行机构安装正确与否，直接影响阀门定位器的使用效果。合理安装就是将固定在安装联板上的定位器与连接在执行机构上的定位器安装附件合理的连成一体。特殊安装方式可与供应芳进行联系，进行技术服务指导。（1） 首先将定位器与安装联板固定在一起，方法是用两个M815螺钉将定位器装在安装联板上进行紧固连接。（或与过渡联接按装板连接）。（2） 将定位器的反馈部件与执行机构连接。将调节阀上阀杆螺帽松开，将反馈部件中支板插在指示器与连接螺母之间固紧（3） 将装在定位的安装联板与执行机构支架两螺孔有M1015螺钉按所需位置固定好。（4） 将反馈部件中的反馈联接板上的连接销插入定位器凸轮反馈杆开口槽中所对应的指示行程位置（10、16、25、40、60100mm）.（5） 不同型式的执行机构都应保证当阀位在50%时，凸轮反馈杆应处于水平位置。（6） 将安装连接的各部位调整好后，固定锁紧。（7） 电气阀门定位器，外壳可靠接地，断电源后开盖；定位器电源接口为M221.5，电缆布线接头，钢管布线接头（M221.5），接头要紧拧压紧接口。（8） 本安型电气阀门定位器，外壳可靠接地，断电源后开盖，引起电缆为屏蔽电缆要在安全场所与安全栅汇流条相连，关联设备装于安全场所，电缆允许分布电容0.08F。允许分布电感为2mH。2. 调整（1） 零位及行程调整先输入50%信号，用调零旋钮将输出位移调整到50%位置。然后将输入信号由0%分别调到100%，观察行程与信号对应与否，可用量程旋钮调整行程在规定的位置上。量程调整可能使零点略有变化，因此需按上述方法反复调整直至满足要求。（2） 分程控制（段幅信号）段幅信号4-12 mA.DC或12-20mA.DC调整时可用调零和调量程来实现。（3） 定位器作用方式的调整（a） 气关式；信号增加时，输出增加阀杆下移使阀芯关闭（b） 气开式：信号增加时，输出增加阀杆向上移动使阀芯打开（c） 改变定位器作用方式：将气关式改变成起开始时，只要将凸轮翻转等。七、维护修理和常见故障1.定位器的维护和修理（1）定位器为现场仪表，应定期进行维护饿保养，定位器的气源应保持干燥、清洁。定期对与定位器相应配合使用的QFH空气过滤减压器进行放水和排污，以免进入定位器放大器影响定位器正常工作。（2）反馈机构的转轴及其它转动部分应定期加润滑油。（3）定位器的连接反馈附件因长期工作，可能有松动情况，应定期检查螺钉是否有松动。如发现松动，拧紧后必须对定位器进行零位调整。（4）定位器底座上有一喷咀的排气孔和一恒节流孔，如不注意将小孔堵塞，定位器将停止工作，故务请保持小孔的畅通。（5）为便与观察定位器是否正常工作，应保持气源的输出压力表的清洁和醒目。（6）定位器的防爆部分维护和保养，应按国家有关规定进行检查和维护。（7）正常使用情况下，应每6个月检验一次，每年检修一次。2. 定位器的修理（1）防爆定位器（隔爆型和增安型及本安型）电器部分检修，不允许在危险区内进行。应拆下定位器移至非危险区进行检修。（2）气动放大器的检修气动放大器长期工作，气源中气体可能有杂质混入，影响放大器正常工作。修理时将放大器拆下后，对内部件进行清理。3. 常见故障及处理方法常见故障故障主要原因处理方法有气源，有信号，无输出信号正负极接反喷咀挡板接触不良恒节流孔堵塞力矩马达短路 正确接线使喷咀与挡板接触好恒节流孔疏通孔找出短路原因并解除 给定信号后阀位超越或滞后反馈连杆支点位置不对应量程调节不当零点调节不当磁钢退磁 调准确反馈杆位置用量程旋钮调准量程用零点旋钮调准零点更换磁钢 小行程阀振荡双作用执行机构振荡放大器气路泄漏凸轮连接松动没紧固连接反馈件松动没紧固 紧固放大器螺钉，膜片损坏应更换 紧固凸轮连接件检查反馈件各螺丝并固定紧 信号给定后阀杆动作迟缓 放大器充排气不匹配气源供气压力不足减压阀输出流量小喷咀挡板接触不良平衡螺钉调节不当执行机构气室或膜片漏气 适当加大气源压力调大减压阀流量使喷咀与挡板接触好适当调节好平衡螺钉找专业人员，解决执行机构的漏气问题 2、自动/手动切换开关应在需要暂时停止定位器动作时使用。切换开关出厂时设定为“自动“，逆时针方向旋转时定位器停止工作，执行机构为”手动“。回复自动顺时针方向旋转即可。图43、因受到执行机构或阀门负荷等外部条件影响，灵敏度降低或滞后度增高时将底座调节转扭向顺时针方向旋钮，如出现振动则将底座调节旋钮向逆时针方向旋钮。（此旋钮只在双作用使用时需要改变输出压力的稳定压力值使用）。图4 八、运输和贮存1.贮运前检查各种标志是否完整。齐全。包装是否牢固。最后检查包扎的可靠性和安全性。2.运输时应轻装轻卸，严禁撞击和受压、受潮及损坏机件。3.贮存在温度为5-40，相对湿度不大于90%的室内，空气中不含的腐蚀仪表的有害杂质。4.按包装箱表面标记放置，不应倒置。 订货须知订货单上请写明：1、 注明产品型号规格。2、 输入信号范围；防爆（防护）型式（等级），d;e;i.3、 作用型式：（单作用还是双作用）:动作型式：（直行程还是角行程）附：本定位器作用方式，正反作用可方便调换校整，唱规型以正作用提供，反作用需特注。4、 凸轮特性（一般调节阀凸轮特性为线性，不必注明，等百分比，非线性需特注）。5、 执行机构行程（如用户需100mm或超过100mm行程调节阀配套时，订货需特殊注明）；6、 附件：常规的附件可随定位器提供），非常规附件安装联板，运动联板组件是否要，要请提供执行/机构型号，气管外径。7、 分程断幅信号用户必须特注。8、 本定位器与调节阀配套使用，亦可配各类二位式气动执行机构，实现比例调节。如有特殊需要可与供应方协商，特殊说明。 订购注意事项：ZPD-2000系列电气阀门定位器产品电子样本所涵盖的参数表、性能表、尺寸表、图片、文字描述等信息，仅为上海依耐ZPD-2000系列电气阀门定位器说明书的一部分，供选型参考之用，详细产品说明书、以及CAD图纸、安装图、尺寸图等请来电索取。由于编辑水平有限，错误和不妥之处在所难免，真诚希望您批评指正。