淺談氣動薄膜控制閥與電/氣閥門定位器調(diào)校實訓(xùn)臺的設(shè)計

劉偉

（河南化工技師學院，河南開封475000）

淺談氣動薄膜控制閥與電/氣閥門定位器調(diào)校實訓(xùn)臺的設(shè)計

劉偉

（河南化工技師學院，河南開封475000）

介紹了氣動薄膜控制閥的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及工作原理，并針對電/氣閥門定位器性能及工作原理進行了研究，設(shè)計研發(fā)了專用于定位器調(diào)校的實訓(xùn)臺架，重點介紹了實訓(xùn)臺架的氣路、控制電路及組態(tài)信號輸出部分的設(shè)計及組態(tài)調(diào)校原理，為實訓(xùn)平臺開發(fā)提供新的思路。

控制閥；電/氣閥門定位器；實訓(xùn)臺

引言

氣動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)劣對化工企業(yè)安全經(jīng)濟生產(chǎn)具有極其重要的作用。本文首先介紹了氣動薄膜控制閥的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)及工作原理，并針對電/氣閥門定位器性能及工作原理進行了研究，設(shè)計研發(fā)了專用于定位器調(diào)校的實訓(xùn)臺架，重點介紹了實訓(xùn)臺架的氣路、控制電路及組態(tài)信號輸出部分的設(shè)計及其組態(tài)調(diào)校原理，通過使用該實訓(xùn)臺，對控制閥的定位器性能進行測試，證明該實訓(xùn)臺具有自動化程度高、測試精度精確等優(yōu)點。

1　氣動薄膜控制閥結(jié)構(gòu)原理簡介

氣動薄膜控制閥主要由膜片、彈簧、推桿、閥芯、閥座等零部件組成。氣動執(zhí)行機構(gòu)是氣動執(zhí)行器的推動裝置，它按信號壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力，并使執(zhí)行機構(gòu)的推桿產(chǎn)生相應(yīng)的位移，從而帶動控制閥的閥芯動作?？刂崎y是氣動執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，內(nèi)腔與被調(diào)介質(zhì)直接接觸，在氣動執(zhí)行機構(gòu)輸出力的作用下，執(zhí)行機構(gòu)推桿位移帶動閥芯移動，改變閥芯與閥座間的流通面積，達到控制介質(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)行機構(gòu)，閥門的動作受控制器控制，同時閥門的動作也直線影響工藝參數(shù)的變化，所以除了現(xiàn)場裝有副線的控制閥可以經(jīng)副線將控制閥切出狀態(tài)進行校準外，其余都只能在停運狀態(tài)下才能校準。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的。具體的調(diào)校方法如下：1）先送入4 mA輸入信號，觀察數(shù)字壓力計是否為20 kPa，閥門行程是否在起始位置（最大行程位置）。再將輸入信號調(diào)整到20 mA，觀察數(shù)字壓力計是否為100 kPa，閥門行程是否達到最大（起始位置）。2）數(shù)據(jù)組態(tài)：選輸入信號壓力4 mA、8 mA、12 mA、16mA、20mA5個點進行校準。對應(yīng)閥位指示應(yīng)為0、25%、50%、75%、100%。正、反兩個方向進行校準。閥位指示如以全行程（mm）乘上刻度百分數(shù)，即能得到行程的毫米數(shù)。

在對控制閥校準中，因是現(xiàn)場校準，閥門已經(jīng)裝在使用位置，所以有的項目如氣密性試驗等無法進行。在定位器和控制閥聯(lián)動校準過程中，如發(fā)現(xiàn)定位器工作不正常，則應(yīng)將定位器取下單獨校準。在各個院校，現(xiàn)場校準的可能比較小，根據(jù)具體的教學實現(xiàn)與企業(yè)現(xiàn)場的對接，控制閥與定位器的調(diào)校實訓(xùn)臺就顯得十分重要。

3　氣動薄膜控制閥與電/氣閥門定位器調(diào)校實訓(xùn)臺的設(shè)計

3.1設(shè)計方案

實訓(xùn)平臺的設(shè)計框架有以下幾點：氣源采集統(tǒng)一由實訓(xùn)室空壓機提供；實訓(xùn)臺由儲氣罐、壓力輸出面板、信號輸出模塊、設(shè)備安裝臺架組成；儲氣罐保證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的氣動薄膜控制閥正確安裝在臺架上；輔助測量裝置有百分表和支架，監(jiān)測閥的行程。

本實訓(xùn)臺可以進行控制閥的拆裝練習與考核，可以幫助學生提升各種實踐能力和認識設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理；同時可以實現(xiàn)控制閥與電/氣閥門定位器的聯(lián)調(diào)，培養(yǎng)學生系統(tǒng)組態(tài)的調(diào)校技能，完美結(jié)合企業(yè)現(xiàn)場的實踐環(huán)節(jié)。

3.2電路部分設(shè)計

調(diào)校實訓(xùn)臺電路連接如圖1所示。

圖1　調(diào)校實訓(xùn)臺電路連接示意圖

3.3氣路部分設(shè)計

調(diào)校實訓(xùn)臺氣路連接如圖2所示。

3.4實訓(xùn)臺的使用

圖2　調(diào)校實訓(xùn)臺氣路連接示意圖

整個實訓(xùn)臺的設(shè)計能體現(xiàn)出儀表自動化的專業(yè)知識與技能，學生根據(jù)實訓(xùn)任務(wù)可以練習氣動薄膜控制閥的拆裝，熟悉其結(jié)構(gòu)原理；同時進一步練習控制閥與電/氣閥門定位器的聯(lián)調(diào)，讓操作人員體會現(xiàn)場調(diào)校的情景。

本設(shè)計采用常規(guī)的五點校驗法，即在所選量程范圍內(nèi)取0、25%、50%、75%、100%五個點，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并進行計算最后得出結(jié)論。

4　結(jié)語

文章論述了整個設(shè)計依據(jù)及方案，隨著技術(shù)的更新和進步，以上實訓(xùn)臺的設(shè)計為合格的儀表從業(yè)人員掌握基本專業(yè)技能提供了很好的平臺。

［1］劉巨良.過程控制儀表［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2010.

［2］王永紅.過程檢測儀表［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2010.

［3］王克華.過程檢測儀表［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院，助理講師，研究方向：工業(yè)控制。