智能电气阀门定位器原理

电气阀门定位器的经过几十年的发展，各公司产品虽不尽相同，但基本原理大致相同，下面画简图进行说明。其基本结构组成如图1所示。其工作原理是基于力平衡原理。定位器内反馈杆反馈阀门的开度位置变化，当输入信号产生的电磁力矩与定位器的反馈系统产生的力矩相等，定位器力平衡系统处于平衡状态，定位器处于稳定状态，此时输入信号与阀位成对应比例关系。当输入信号变化或介质流体作用力等发生变化时，力平衡系统的平衡状态被打破，磁电组件的作用力与因阀杆位置变化引起的反馈回路产生的作用力就处于不平衡状态，由于喷嘴和挡板的作用，使定位器气源输出压力发生变化，执行机构气室压力的变化推动执行机构运动，使阀杆定位到新位置，重新与输入信号相对应，达到新的平衡状态。

智能电气阀门定位器工作原理智能电气阀门定位器与传统定位器从本质控制规律上基本相同，均是将输入信号与位置反馈进行比较后对输出压力信号进行调节，但在执行元件上智能定位器和传统定位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不同。首先采用微处理器为核心，再一个就是采用新型器件。西门子SIPARTPS2系列智能电气阀门定位器就是以微处理器为核心，利用新型的压电阀代替了传统定位器中的喷嘴、挡板调压系统来实现对输出压力的调节控制，从而实现阀门位置的精确定位。目前有很多公司生产智能型电气阀门定位器，西门子公司的SIPARTPS2系列智能电气阀门定位器非常典型，具有代表性，下面以SIPARTPS2系列定位器为例，对智能定位器的工作原理进行说明

由阀杆位置传感器拾取阀门的实际开度信号，通过A/D转换变为数字编码信号，与定位器的输入（设定）信号的数字编码在CPU中进行对比，计算二者偏差值，如偏差值超出定位精度，则CPU输出指令使相应的开／关压电阀动作，即当设定信号大于阀位反馈时，升压压电阀V-1打开，输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加是阀门开度增加，减小二者偏差；如设定信号小于阀位

SIPARTPS2智能电气阀门定位器对输出气源压力调节的新颖之处1）输出压力调节采用PID脉宽调制（PWM）技术，迅速准确。由于CPU对压电阀的控制采用一个五步开关程序来控制，可以精确、快速地控制输出气源压力增减。其控制算法一般采用数字PID调节方式，CPU根据输入信号与阀位产生偏差的大小和方向进行PID计算，输出一个PWM脉宽调制脉冲信号来控制压电阀开、闭动作。由于脉冲的宽度对应于定位器输出气源压力的增量，从而可以迅速、准确地改变气源压力输出P1。当偏差较大时，定位器输出一个连续信号，快速连续、大幅度地改变P1的大小，当偏差较小时，定位器输出一个较小脉宽的脉冲信号，断续、小幅改变P1的大小，当偏差很小（进入死区）时，则无脉冲输出，阀位稳定工作。2）新型压电阀器件的采用，保证了控制高精度。因为压电阀的主导元件是一个压电柔韧开关阀，也称作硅微控制阀，因为其质量小，开关惯性非常小，可以执行很高的开关频率，因而作为一个高频率的脉冲阀，对输出气路压力P1进行控制，驱动执行机构，可以达到很高的阀门定位精度。3）阀位反馈元件定位精度高，寿命长。阀位反馈元件是一个结构简单、高精度、高可靠性的导电塑料电位器，将执行机构的直线或转角位移转换为电阻信号，因而可以精确地检测阀位，并且可以方便地对阀门进行零位，满度及阀门流量特性曲线的定位。

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