智能阀门定位器的特点与应用.pdf

SIEMENS Automation Expert Meeting 2005

SIEMENS SIPART PS2 智能阀门定位器的特点与应用


卞家宏
华北制药股份有限公司(石家庄 050015)

[ 摘要] 本文对西门子智能电气阀门定位器与传统电气阀门定位器进行了分析对比。并对智
能定位器在生产实践中应注意的一些问题进行了讨论,特别是对智能定位器的输入
阻抗匹配、流量特性调整、分离式安装等实际问题进行了详细分析,以求对流程工
业过程控制中智能定位器的工程设计、选型、安装、应用和维护有所助益。
[ 关键词] 智能电气阀门定位器阻抗匹配分离式安装流量特性
一、前言
电气阀门定位器是气动调节阀的关键附件之一,其作用是把调节装置输出的电信号变成驱动调
节阀动作的气信号,而且具有阀门定位功能,既克服阀杆摩擦力,又可以克服因介质压力变化而引
起的不平衡力,从而能够使阀门快速地跟随、对应于调节器输出的控制信号,实现调节阀快速定位,
提升其调节品质。随着智能仪表技术的发展,微电子技术广泛应用在传统仪表中,大大提高了仪表
的功能与性能。其在电气阀门定位器中的应用使智能定位器的性能和功能有了一个大的飞跃。
二、智能电气阀门定位器与传统定位器的对比

电气阀门定位器的经过几十年的发展。各公司产品虽不尽相同,但基本原理大致相同,下面画
简图进行说明。其基本结构组成如图 1 所示。
其工作原理是基于力平衡原理。定位器内反馈杆反馈阀门的开度位置变化,当输入信号产生的
电磁力矩与定位器的反馈系统产生的力矩相等,定位器力平衡系统处于平衡状态,定位器处于稳定
状态,此时输入信号与阀位成对应比例关系。当输入信号变化或介质流体作用力等发生变化时,力
平衡系统的平衡状态被打破,磁电组件的作用力与因阀杆位置变化引起的反馈回路产生的作用力就
处于不平衡状态,由于喷嘴和挡板的作用,使定位器气源输出压力发生变化,执行机构气室压力的
变化推动执行机构运动,使阀杆定位到新位置,重新与输入信号相对应,达到新的平衡状态。

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SIEMENS Automation Expert Meeting 2005
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1-磁电组件 2-零点调节手轮 3-量程调节手轮 4-阀位反馈板 5-挡板 6-喷嘴
7-节流口 8-供气气源 9-通气孔 10-输出压力 11-执行机构 12-阀位反馈杠杆
图 1 传统电气阀门定位器的基本结构组成
在使用中改变定位器的反馈杆的结构(如凸轮曲线),可以改变调节阀的正、反作用,流量特性
等,实现对调节阀性能的提升。

智能电气阀门定位器与传统定位器从本质控制规律上基本相同,均是将输入信号与位置反馈进
行比较后对输出压力信号进行调节,但在执行元件上智能定位器和传统定位器完全不同,也就是工
作方式上二者完全不同。首先采用微处理器为核心,再一个就是采用新型器件。西门子 SIPART PS2
系列智能电气阀门定位器就是以微处理器为核心,利用新型的压电