浅谈阀门定位器的两种调校及故障分析_精品.doc

浅谈阀门定位器的两种调校及故障分析 过程控制实施技术石油化工自动化.2010,4:82 AUTOMATIONINPETRC卜CHEMICALINDUSTRY 浅谈阀门定位器的两种调校及故障分析 张文萍,张青松,王彬,张磊 (中原大化集团仪表维修公司,河南濮阳457004) 摘要:详细介绍了气动薄膜调节阀阀门定位器的工作原理,系统结构,系统框图及其组成,探讨了阀门定位器的常规校验 方法和特殊校验方法(调整反馈杠杆法,改变调零弹簧的弹性系数法),分析了常规校验方法的不足,运用自动控制原理对阀门 定位器的常规校验方法进行了补充和完善,并对生产中经常出现的阀门定位器的常见故障(阀门定位器有输入信号但无输出; 阀门定位器无输入信号但有输出压力;输出压力缓慢或不正常)给予分析和解决,对仪表人员的日常维护提供了可靠保障. 关键词:阀门定位器;工作原理;调校;故障分析 中图分类号:TH214文献标志码:B文章编号:1007—7324(2010)o4—0082—03 0弓I言 在中原大化集团各装置中,气动薄膜调节阀得 到了很广泛的应用,而阀门定位器作为调节阀的辅 助工具,对调节阀的定位起着决定性作用,因此阀 门定位器调校质量的好坏直接影响调节阀的使用, 从而影响到工艺的生产操作.该文针对阀门定位 器的调校和故障进行了分析和研究. 1工作原理和系统结构 1.1工作原理 阀门定位器是按力矩平衡原理工作的.如正 作用的气动薄膜阀,来自调节器或输出式安全栅的 4～20mA直流信号输人到转换组件中的线圈时, 由于线圈两侧各有一块极性方向相同的永久磁 铁,所以线圈产生的磁场与永久磁铁的恒定磁 场,共同作用在线圈中间的可动铁芯即阀杆上, 使杠杆产生位移.当输入信号增加时,杠杆向下 运动(作逆时针偏转),固定在杠杆上的挡板便靠 近喷嘴,使放大器背压增高,经放大后输出气压 也随之增高.此输出气压作用在调节阀的膜头 上,使调节阀的阀杆向下运动.阀杆的位移通过 杠杆转换为反馈轴和反馈压板的角位移,并通过 调量程支点作用于反馈弹簧上,该弹簧被拉伸, 产生一个反馈力矩,使杠杆做顺时针偏转,当反 馈力矩和电磁力矩相平衡时,阀杆就稳定于某一 位置,从而实现了阀杆位移与输入信号电流成正 比的关系.调整量程支点于适当位置,可以满足 调节阀不同杆行程的要求口]. 1.2系统结构 阀门定位器与阀门配套使用,组成一个闭合控 制回路的系统,主要由磁电组件,零位弹簧,挡板, 气动功率放大器,调节阀,反馈杠杆,量程调节机 构,反馈弹簧组成.其系统原理如图1所示. 图1阀门定位器和调节阀工作原理 注:,——输入信号;H调零弹簧长度;Mo——零 位弹簧产生的调零点力矩;M——输入信号产生的电磁力 矩;^——挡板微小位移;p——继动器的输出压力;L——调 节阀在某一开度下的行程;Ⅵf——反馈弹簧产生的反馈 力矩 在正常情况下,假设阀门定位器的特性为线 性,则各环节均可近似看作线性环节,则结构方框 如图2所示[3]. 图2工作原理图对应的方框 注:Ko,Ks——零位弹簧,反馈弹簧的弹 性系数;KJ,K1,K2,gv,K3,K4——磁铁部 件,挡板,继动器,调节阀,反馈杠杆,行程调整 机构的放大系数 收稿日期:2010—05—25(修改稿). 作者简介:张文萍,女,1999年毕业于电子科技大学计算机及 应用专业,一直从事化工自动化仪表维修及研究工作,任助理工 程师. 第4期张文萍等.浅谈阀门定位器的两种调校及故障分析 令:KG—K1K2Kv KF—K3K4K5 (1)调校阀门定位器. (2)2.2特殊调校方法 式中Kc——调节阀反馈前的放大系数;K—— 调节阀反馈后的放大系数. 由环节的反馈运算公式可知: L一[K./(1+K.Kr)](K.H+KI)(3) 由(3)式可知:K.K.H/(1+K.K)为阀门定 位器的零点. 2两种调校方法 2.1一般调校方法 一 般调校方法如图3所示. 图3调校连接示意 2.1.1一般调校方法 a)零位调整.给定电流信号4mA,通过顺时 针或逆时针旋动调零螺钉,使输出压力为20kPa 左右或调节阀行程有微小位移. b)量程调节给定信号8,12,16,20mA,使阀 杆行程应为25,5O,75,100.若量程偏大 或偏小,调整螺母直至量程符合要求. C)重复步骤a),b),使量程零点达到规 定值l_[]. 2.1.2一般调校方法的不足 将式(1),(2)代人式(3)得 L一{EKK.Kv/(I+K1K2KvK.KK)]}×(K.H+KJ) (4) 由步骤a)b)可知,调零点可改变H,调量程 又会影响零点,所以调零点和调量程是相互作用相 互影响的.因此,调零点和调量程实际上就是反复 凑试调零弹簧长度和量程调整机构的放大系数,使 零点和量程均符合要求的过程.在通常情况下,