劉偉

（河南化工技師學(xué)院，河南開封475000）

淺談氣動(dòng)薄膜控制閥與電/氣閥門定位器調(diào)校實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

劉偉

（河南化工技師學(xué)院，河南開封475000）

介紹了氣動(dòng)薄膜控制閥的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及工作原理，并針對(duì)電/氣閥門定位器性能及工作原理進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)研發(fā)了專用于定位器調(diào)校的實(shí)訓(xùn)臺(tái)架，重點(diǎn)介紹了實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的氣路、控制電路及組態(tài)信號(hào)輸出部分的設(shè)計(jì)及組態(tài)調(diào)校原理，為實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開發(fā)提供新的思路。

控制閥；電/氣閥門定位器；實(shí)訓(xùn)臺(tái)

引言

氣動(dòng)薄膜控制閥的安全性、精確度已經(jīng)成為化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制儀表的主流，電/氣閥門定位器作為控制閥控制系統(tǒng)的重要組成部分，性能的優(yōu)劣對(duì)化工企業(yè)安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)具有極其重要的作用。本文首先介紹了氣動(dòng)薄膜控制閥的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及工作原理，并針對(duì)電/氣閥門定位器性能及工作原理進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)研發(fā)了專用于定位器調(diào)校的實(shí)訓(xùn)臺(tái)架，重點(diǎn)介紹了實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的氣路、控制電路及組態(tài)信號(hào)輸出部分的設(shè)計(jì)及其組態(tài)調(diào)校原理，通過使用該實(shí)訓(xùn)臺(tái)，對(duì)控制閥的定位器性能進(jìn)行測(cè)試，證明該實(shí)訓(xùn)臺(tái)具有自動(dòng)化程度高、測(cè)試精度精確等優(yōu)點(diǎn)。

1　氣動(dòng)薄膜控制閥結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)介

氣動(dòng)薄膜控制閥主要由膜片、彈簧、推桿、閥芯、閥座等零部件組成。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動(dòng)執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它按信號(hào)壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力，并使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從而帶動(dòng)控制閥的閥芯動(dòng)作?？刂崎y是氣動(dòng)執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，內(nèi)腔與被調(diào)介質(zhì)直接接觸，在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力的作用下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿位移帶動(dòng)閥芯移動(dòng)，改變閥芯與閥座間的流通面積，達(dá)到控制介質(zhì)流量的目的。

2　電/氣閥門定位器的調(diào)校原理

控制閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，閥門的動(dòng)作受控制器控制，同時(shí)閥門的動(dòng)作也直線影響工藝參數(shù)的變化，所以除了現(xiàn)場(chǎng)裝有副線的控制閥可以經(jīng)副線將控制閥切出狀態(tài)進(jìn)行校準(zhǔn)外，其余都只能在停運(yùn)狀態(tài)下才能校準(zhǔn)。為了提高調(diào)節(jié)性能，控制閥往往裝有電/氣閥門定位器，在一般情況下調(diào)節(jié)閥都是連同電/氣閥門定位器一起校準(zhǔn)的。具體的調(diào)校方法如下：1）先送入4 mA輸入信號(hào)，觀察數(shù)字壓力計(jì)是否為20 kPa，閥門行程是否在起始位置（最大行程位置）。再將輸入信號(hào)調(diào)整到20 mA，觀察數(shù)字壓力計(jì)是否為100 kPa，閥門行程是否達(dá)到最大（起始位置）。2）數(shù)據(jù)組態(tài)：選輸入信號(hào)壓力4 mA、8 mA、12 mA、16mA、20mA5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)應(yīng)閥位指示應(yīng)為0、25%、50%、75%、100%。正、反兩個(gè)方向進(jìn)行校準(zhǔn)。閥位指示如以全行程（mm）乘上刻度百分?jǐn)?shù)，即能得到行程的毫米數(shù)。

在對(duì)控制閥校準(zhǔn)中，因是現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，閥門已經(jīng)裝在使用位置，所以有的項(xiàng)目如氣密性試驗(yàn)等無法進(jìn)行。在定位器和控制閥聯(lián)動(dòng)校準(zhǔn)過程中，如發(fā)現(xiàn)定位器工作不正常，則應(yīng)將定位器取下單獨(dú)校準(zhǔn)。在各個(gè)院校，現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的可能比較小，根據(jù)具體的教學(xué)實(shí)現(xiàn)與企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)接，控制閥與定位器的調(diào)校實(shí)訓(xùn)臺(tái)就顯得十分重要。

3　氣動(dòng)薄膜控制閥與電/氣閥門定位器調(diào)校實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

3.1設(shè)計(jì)方案

實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)框架有以下幾點(diǎn)：氣源采集統(tǒng)一由實(shí)訓(xùn)室空壓機(jī)提供；實(shí)訓(xùn)臺(tái)由儲(chǔ)氣罐、壓力輸出面板、信號(hào)輸出模塊、設(shè)備安裝臺(tái)架組成；儲(chǔ)氣罐保證280 kPa的壓力；壓力輸出面板上有精密壓力表、定值器開關(guān)；信號(hào)輸出部分裝有電源轉(zhuǎn)換模塊和DFQ5000系列的操作器；行程25 mm的氣動(dòng)薄膜控制閥正確安裝在臺(tái)架上；輔助測(cè)量裝置有百分表和支架，監(jiān)測(cè)閥的行程。

本實(shí)訓(xùn)臺(tái)可以進(jìn)行控制閥的拆裝練習(xí)與考核，可以幫助學(xué)生提升各種實(shí)踐能力和認(rèn)識(shí)設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理；同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)控制閥與電/氣閥門定位器的聯(lián)調(diào)，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)組態(tài)的調(diào)校技能，完美結(jié)合企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

3.2電路部分設(shè)計(jì)

調(diào)校實(shí)訓(xùn)臺(tái)電路連接如圖1所示。

圖1　調(diào)校實(shí)訓(xùn)臺(tái)電路連接示意圖

3.3氣路部分設(shè)計(jì)

調(diào)校實(shí)訓(xùn)臺(tái)氣路連接如圖2所示。

3.4實(shí)訓(xùn)臺(tái)的使用

圖2　調(diào)校實(shí)訓(xùn)臺(tái)氣路連接示意圖

整個(gè)實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)能體現(xiàn)出儀表自動(dòng)化的專業(yè)知識(shí)與技能，學(xué)生根據(jù)實(shí)訓(xùn)任務(wù)可以練習(xí)氣動(dòng)薄膜控制閥的拆裝，熟悉其結(jié)構(gòu)原理；同時(shí)進(jìn)一步練習(xí)控制閥與電/氣閥門定位器的聯(lián)調(diào)，讓操作人員體會(huì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校的情景。

本設(shè)計(jì)采用常規(guī)的五點(diǎn)校驗(yàn)法，即在所選量程范圍內(nèi)取0、25%、50%、75%、100%五個(gè)點(diǎn)，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計(jì)算最后得出結(jié)論。

4　結(jié)語(yǔ)

文章論述了整個(gè)設(shè)計(jì)依據(jù)及方案，隨著技術(shù)的更新和進(jìn)步，以上實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)為合格的儀表從業(yè)人員掌握基本專業(yè)技能提供了很好的平臺(tái)。

［1］劉巨良.過程控制儀表［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［2］王永紅.過程檢測(cè)儀表［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［3］王克華.過程檢測(cè)儀表［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2013.

（編輯：賈娟）

Discussion on the Design of the Pneumatic Membrane Control Valve and the Electric/gas Valve Positioner

Liu Wei
（Henan Chemical Engineering Technician College，Kaifeng Henan 475000）

Structure of pneumatic diaphragm control valve are introduced and its working principle，performance parameters，and electric/gas valve positioner performance and working principle are studied，the design research and development dedicated to the locator set-up training platform，focus on training platform gas circuit，control circuit and configuration of the signal output section design and configuration calibration principle，provide a new way for developing training platform.

control valve；electric/gas valve positioner；training platform

TH138.52

A

2095-0748（2016）13-0062-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.13.22

2016-05-24

劉偉（1985—），男，山東泰安人，本科，現(xiàn)就職于河南化工技師學(xué)院，助理講師，研究方向：工業(yè)控制。