阀门定位器的工作原理和系统结构

     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**栅的4～20mA直流信号输入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*磁铁，所以线圈产生的磁场与*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。阀杆的位移通过拉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，使杠杆作顺时针偏转，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例的关系。调整调量程支点于适当位置，可以满足调节阀不同杆行程的要求。

2、 阀门定位器的系统结构

     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。该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。其系统方框图如图1所示。

图1 阀门定位器和调节阀系统方框图

      I  -输入电流；
      H -调零弹簧长度；
     M1-输入电流所产生的电磁力矩；
     Mo-零位弹簧所产生的调零点力矩；
     Mf -反馈弹簧所产生的反馈力矩；
     h  -挡板微小位移；
     P - 气动功率放大器的输出压力；
      L -调节阀的行程

     为了分析的方便，我们假设阀门定位器为线性的，则在一般情况下，各环节均可近似为线性环节，那么系统的方框图如图2所示。

图2 线性化的系统方框图

      Ko-零位弹簧的弹性系数；
     K4 -反馈弹簧的弹性系数；
     K1，K2，K3，K5，K6，Kv -磁电组件、挡板、放大器、量程调整机构、反馈杠杆和调节阀的放大系数

      由图2可知，令：

     Kc=K2K3Kv     （1）

     KF=K4K5K6      （2）

     则L=Kc（KoH+K1I）/（1+ KcKf）

          =[KGK1/（1+KGKf）]*I+KcKoH/（1+KcKf） （3）

     由（3）式可知：KcKoH/（1+KGKf）为阀门定位器的零点。