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阀门定位器的非常规校验法

阀门定位器的非常规校验法

[ ] 运用自动控制理论对阀门定位器的校验方法进行了分析,并给出了校验阀门定位器的新方法。

[关键词] 阀门定位器;零点;量程;校验

1、概

在化工企业的控制过程中,气动薄膜调节阀得到了广泛的应用,阀门定位器作为气动薄膜调节阀(以下简称调节阀)的辅助工具,对调节阀的使用起着决定性作用,阀门定位器调校质量的好坏直接影响调节阀的使用,但通常的调校方法有时不能校准调节阀,这在一定程度上限制了调节阀的使用。因此,有必要对其它方法进行研究。

2、系统结构

在本文中,将阀门定位器和调节器阀作为一个系统进行分析,它主要由磁电主件、气动功率放大器、反馈杠杆、零位弹簧、反馈弹簧、挡板、零点调整机构、量程调整机构和调节阀组成,构成的系统方框如图1

 

 

1 系统阀门定位器和调节阀结构框图

注:I——输入电流

MO——由零位弹簧产生的调零点力矩

MI——由输入电流产生的电磁力矩

MF——由反馈弹簧产生的反馈力矩

H——挡板微小位移

H—— 调零弹簧长度

P——气动功率放大器的输出

L——调节阀在某一开度下的行程

3、系统等效数学模型

为分析方便,假设阀门定位器为线性特性,的一般工作情况下,各环节均可近似为线性环节,则上述的方框图对应的方块图如图2

 

2 系统结构框图对应的方块图

 

注:KOK4—零位弹簧、反馈弹簧的弹性系数

K1K2K3K5K6KV——磁电组件、挡板、气动功率放大器、量程调机构、反馈杠杆的放大系数

 

令:

KG=K2K3KV            1 

KF=K4K5K6             2

则由自控理论可得:

     3

显然 为阀门定位器零点

 

4、常规校验法分析

41 常规校验法

1)使阀杆定位于行程中点,调整定定位器与反馈杠杆成90°角度,并使用螺钉固定。

2)将零点、量程分别置中间位置。

3)输入4m ADC信号,使调节阀开始动作,调节零点,使零点符合要求。

4)输入20m ADC信号,记录调节阀的行程,如不符合额定量程,则调量程,使量程符合要求。

5)重复上棕步骤(3)、(4),使量程式和零点达到规定值。

42 常规校验法的实质

将(1),(2)式代入(3)式得:

由常规校验步骤(3)(4)可知,调零点可改变H,调量程式可改变K5,由式(4)可知,调整零点对和调量程式是相互影响的。因此,调零点、调量程实际上就是反复凑试HK5 ,使零点、量程均符合要求的过程。

43 常规校验法的不足

由于一般情况下,零位弹簧工作在线区域,其长度变化范围有限,调量程机构其机械位置受到限制。因此 HK5 的值将会受到限制,当调节阀的KV很大或很小时,按常规方法不可能将定位器校准,这种情况在日常工作中经常会碰到的,这就需要通过学习其它方法来校验阀门定位器。

 

5、常规校验法的改进方法

由(4)式可知,可以调节的参数还有HK6,即调整反馈杠杆的有效长度及改变调零弹簧钢的弹性系数,下面分别就这两种方法进行分析。

5.1通过改变改变杠杆的有效长度来校验阀门定位器

将连接在阀杆上的销钉靠近阀门定位 器,则可将反馈杠杆有效长度缩短,即K6减小,L增大,行程增大,反之,将反馈杠杆有效长度增大,则行程减小。因此,将此方法配合常规裁军校验 法可增大行程变化范围,将阀门定位器校准。

5.2 通过改变反馈的弹性系数来校验阀门定位器

5.2弹簧特性分析

上述调零弹簧的系数K0是指弹簧工作在线怍区域时的参数,当弹簧较短或较长时,弹簧将工作在非线性区域,弹性系数将不再是常数。

调零的弹性特性见图3

由图3可知,当弹簧的长度小于H 时,弹簧工作的非线性区域,且K0 的值大于在线性区域的值。

5.2.2 调零弹簧工作在非线区域性时对调零点及量程的影响

由上述分析可知,当弹簧工作在非线性区域时,其 增大,再由式(4)可知,定位器零点将提高,同时行程满度值也增加,当满度值大于额定行程时,需要调整量程机构,使调节阀行程减小,同时也会使阀门定位器零位值减小,这样反复凑试,可将阀门定位器校准。

 

 

3 弹簧的弹性特性

6、非常规校验法

由上述的分析可知 ,改变H或者说 的值勤可以改变零点和量程,因此就有以下两种校验法。

6.1 调反馈杠杆

1)输入4m ADC信号,按常规调零方法调零点。

2)输入20m ADC信号,按常规调量程法调量程。

3)反复进行(1)、(2)步。

4)若零点、量程无法校准,调整阀杆上的销钉以改变反馈杠杆的有有效长度,使行程增大或减小,杠杆有效长度缩短,行程增大,反之,行程减小。

5)反复进行(3)、(4)步,直到零点 、量程式均符合要求。

6.2 缩短调零弹簧长度法

1)输入12m ADC信号,调整调零螺钉,缩短调零弹簧长度,并将调零螺钉调整到接近于极限位置,此时调节阀行程可能到极限位置。

2)调整调量程螺钉,使调节阀行程至中间位置。

3)输入4m ADC信号,按常规法调零点。

4)输入20m ADC信号,按常规法调量程。

5)反复进行(3)、(4)步,直到零点、量程均符合要求。

 

7、应用小结

上面所述的两种方法是对常规方法的补充和完善,这两种方法交是在常规方法失效时使用的,并且这两种方法也可以结合起来运用,这样调整范围更宽,通过学习大量的实践表明 ,这机伶 种方法都不得是完全可行的,并且 这些方法较常规裁军方法校得快,为我们的日常工作特别是在大检修中节约了宝贵和时间。

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