淺談氣動薄膜控制閥與電/氣閥門定位器調校實訓臺的設計

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/氣閥門定位器調校實訓臺的設計

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構、性能參數及工作原理，并針對電/氣閥門定位器性能及工作原理進行了研究，設計研發了專用于定位器調校的實訓臺架，重點介紹了實訓臺架的氣路、控制電路及組態信號輸出部分的設計及組態調校原理，為實訓平臺開發提供新的思路。

控制閥；電/氣閥門定位器；實訓臺

引言

氣動薄膜控制閥的安全性、精確度已經成為化工生產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的重要組成部分，性能的優劣對化工企業安全經濟生產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構、性能參數及工作原理，并針對電/氣閥門定位器性能及工作原理進行了研究，設計研發了專用于定位器調校的實訓臺架，重點介紹了實訓臺架的氣路、控制電路及組態信號輸出部分的設計及其組態調校原理，通過使用該實訓臺，對控制閥的定位器性能進行測試，證明該實訓臺具有自動化程度高、測試精度精確等優點。

1　氣動薄膜控制閥結構原理簡介

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。氣動執行機構是氣動執行器的推動裝置，它按信號壓力的大小產生相應的輸出力，并使執行機構的推桿產生相應的位移，從而帶動控制閥的閥芯動作。控制閥是氣動執行器的調節部分，內腔與被調介質直接接觸，在氣動執行機構輸出力的作用下，執行機構推桿位移帶動閥芯移動，改變閥芯與閥座間的流通面積，達到控制介質流量的目的。

2　電/氣閥門定位器的調校原理

控制閥在調節系統中是執行機構，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的變化，所以除了現場裝有副線的控制閥可以經副線將控制閥切出狀態進行校準外，其余都只能在停運狀態下才能校準。為了提高調節性能，控制閥往往裝有電/氣閥門定位器，在一般情況下調節閥都是連同電/氣閥門定位器一起校準的。具體的調校方法如下：1）先送入4 mA輸入信號，觀察數字壓力計是否為20 kPa，閥門行程是否在起始位置（最大行程位置）。再將輸入信號調整到20 mA，觀察數字壓力計是否為100 kPa，閥門行程是否達到最大（起始位置）。2）數據組態：選輸入信號壓力4 mA、8 mA、12 mA、16mA、20mA5個點進行校準。對應閥位指示應為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，即能得到行程的毫米數。

在對控制閥校準中，因是現場校準，閥門已經裝在使用位置，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動校準過程中，如發現定位器工作不正常，則應將定位器取下單獨校準。在各個院校，現場校準的可能比較小，根據具體的教學實現與企業現場的對接，控制閥與定位器的調校實訓臺就顯得十分重要。

3　氣動薄膜控制閥與電/氣閥門定位器調校實訓臺的設計

3.1設計方案

實訓平臺的設計框架有以下幾點：氣源采集統一由實訓室空壓機提供；實訓臺由儲氣罐、壓力輸出面板、信號輸出模塊、設備安裝臺架組成；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；信號輸出部分裝有電源轉換模塊和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，監測閥的行程。

本實訓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備的結構原理；同時可以實現控制閥與電/氣閥門定位器的聯調，培養學生系統組態的調校技能，完美結合企業現場的實踐環節。

3.2電路部分設計

調校實訓臺電路連接如圖1所示。

圖1　調校實訓臺電路連接示意圖

3.3氣路部分設計

調校實訓臺氣路連接如圖2所示。

3.4實訓臺的使用

圖2　調校實訓臺氣路連接示意圖

整個實訓臺的設計能體現出儀表自動化的專業知識與技能，學生根據實訓任務可以練習氣動薄膜控制閥的拆裝，熟悉其結構原理；同時進一步練習控制閥與電/氣閥門定位器的聯調，讓操作人員體會現場調校的情景。

本設計采用常規的五點校驗法，即在所選量程范圍內取0、25%、50%、75%、100%五個點，記錄相關數據，并進行計算最后得出結論。

4　結語

文章論述了整個設計依據及方案，隨著技術的更新和進步，以上實訓臺的設計為合格的儀表從業人員掌握基本專業技能提供了很好的平臺。

［1］劉巨良.過程控制儀表［M］.北京:化學工業出版社，2010.

［2］王永紅.過程檢測儀表［M］.北京:化學工業出版社，2010.

［3］王克華.過程檢測儀表［M］.北京:電子工業出版社，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，現就職于河南化工技師學院，助理講師，研究方向：工業控制。