阀门定位器的气动输出控制部件原理及性能比较

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1常用智能阀门定位器的气动输出控制部件及工作原理智能阀门定位器的输出控制部件通常是由liP转换单元 (即先导部分)和气动功放部分组合而成，目前市场上使用较为普遍的主要有：气动喷嘴/挡板机构的 I/P转换器技术组合多位多通阀体结构，接受模拟电信号连续动作气动输出。另外-个是压电阀组件技术，接受数字信号两位动作气动输出。下面具体介绍两种技术的工作原理。

1.1 I/P转换器组件及工作原理I/P转换器基于传统的电磁技术和气动喷嘴档板机构，喷嘴挡板机构先导信号(喷嘴背压)送给气动放大器进行进-步功率放大，最终驱动气动执行机构。以ABB公司生产的TZID-C系列定位器为例进行说明，I/P转换器组件的工作原理：基于-种挡板力平衡结构的UP转换器，线圈产生电磁场，施加给磁铁-个力使杠杆偏转即使挡板靠近或偏远喷嘴，使喷嘴背压改变，使得气动功放或多位多通阀滑阀位置改变，进而转换成气压信号输出到执行机构，对执行机构进行定位控制。

1.2压电阀组件及工作原理压电阀是在电压作用下使得功能陶瓷片产生弯曲变形原理制成的-种两位式控制阀。压电阀采用 ON/OFF位式控制方法，控制电路采用电子开关实现。压电阀在 I/P转换单元中起先导阀的作用，先导压电阀接收到控制电路发出的高频脉冲信号，进而转换成先导压电阀先导气的通断，先导气进入气动功放，控制气动功放输出气压信号到气动执行机构，完成对执行机构的定位控制。

以上两种技术的应用已很普遍，但 目前以上述两种技术为核心的智能阀门定位器中，尚无大流量形式的定位器，针对这-技术空白，意大利STI公司研发推出-款新式高流量定位器 FastTrak。而STI FastTrak定位器采用了膜片滑阀式组件结构并结合差压控制方式实现了大流量输出，高精度的控制。

2 STI FastTrak智能定位器的气动输出控制部件及工作原理STI FastTrak定位器采用传统的机械式滑阀结构结合差压控制的优点进行设计。其机械滑阀式组件同样基于电磁技术和气动喷嘴档板机构和力平衡原理，见图 1。滑阀组件的前端是-个膜片，喷嘴挡板的电磁线圈接收控制电路发出的电流信号指令后 ，转变成变化的控制气源信号，来推动膜片产生形变，形变的大婿定滑阀的位移量 ，在滑阀组件后端有-个弹簧，能够在控制信号变化后或者失去控制信号的时候让滑阀复位，保证定位器的输出。为了实现高精度控制 ，控制算法除了引用执行机构的位置信号外 ，同时还对气缸的进气端的压力进行检测，来弥补滑阀控制方式动作速度的不足和提高滑阀的静态工作性能。由于采用大流量滑阀结构设计和合理的气流通道，实现了对执行机构的快速，准确的定位。

图 1 STI FastTrak定位器工作原理图3智能阀门定位器气动输出部件的性能比较从压电阀的工作原理和结构可以看出，压电阀采用 ON，OFF位式控制方法，其功耗非常低，稳态耗气量也相当低，但对压缩空气质量要求高。另-方面，对气动执行机构以及外部气管路的气密性要求很高，当气管路泄漏时，压电阀组会频繁动作，常导致阀位振荡或造成压电阀组件故障。并且压电阀组件多为外购件或 OEM定制，如上述图1所示，由于其技术垄断，有问题只能更换 ，无法自行维护。

I/P转换器组件基于传统的电磁技术和气动喷嘴档板机构，技术成熟，灵敏度高，信号有-定功率且平滑线性好；但气动输出控制部件(气动放大器或多通道阀体结构)机械零部件较多，结构复杂。

且输出流量较小，如上述图 1所示 ，多数厂商为自有技术生产，出问题也只有找厂家解决。

STI FastTrak定位器滑阀式结构设计结构简单，原理也不复杂，优点主要是抗污能力强，输出流量大。在用户应用中，经常由于气源中的杂质造成设备堵塞，导致设备故障，而且无法进行维护。更换设备时间长，影响生产。在这方面 STI FastTrak定位器有着比较突出的抗堵性，定位器在根据输入指令信号定位后，滑阀在不停的进行细微调整，防止气源中的粉尘和油雾凝固阻塞滑阀，这样会有效的避免定位器的堵塞。在滑阀式组件的设计上，考虑到拆装维护方便，定位器的滑阀组件及其他控制部件均可进行自行拆装与维修，无需整体更换。在-定程度上大大减少了维护成本和时间。在流量方面，STI FastTrak定位器采用 1/2”的接口口径，与市场上常用的智能定位器比较 ，智能定位器-般出口为 1/4接口口径，流量-般在在3.9～10Nm3/h，而 STI FastTrak定位器输出流量高达 180Nmh，同时并没有因为流量过大而损失控制精度，对于有快速动作，高精度控制的情况下，配置大缸径气缸(或大体积)时，可以省去流量放大器而直接驱动气缸。尤其是现在很多采用新型分体式二次风门气动控制装置来适应现场高温恶劣的运行工状，这样-来更加考验智能定位器的输出带载能力。对于远距离控制气缸，大多数定位器的输出能力会随着距离的增大而明显降低，进而降低执行机构的动作速度和增加定位器的自整定时间。因此，在分体式定位器的应用中，很多定位器需要增加流量放大器来解决流量小的问题，这样会使控制系统变得复杂。对于 STI FastTrak定位器就可以省去流量放大器，使得整个控制系统变得简单。既减少泄露故障点，较少维护量，同时又节约了成本。

3结束语智能阀门定位器为客户提供了智能-体化控制方案，有效地提升了控制性能以及满足节能环保的需要。随着工业现场越来越多应用的智能设备 ，从结构和工作原理上认识定位器 ，这对于用户来说可以更加熟练的操作维护 ，以保证生产设备的安全，长期无故障运行。