數(shù)字式電氣閥門定位器簡介及技術(shù)比較

1、數(shù)字式電氣閥門定位器簡介及技術(shù)比較1閥門定位器閥門定位器是控制閥的重要附屬裝置，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)定值控制的閉合回路，它與氣動(dòng)執(zhí)行器配套使用，可以改善控制閥的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性、克服閥桿的摩擦力和消除不平衡力的影響，實(shí)現(xiàn)控制閥根據(jù)控制信號(hào)的準(zhǔn)確定位，最終保證控制系統(tǒng)及工業(yè)過程有效運(yùn)行。閥門定位器適用于：摩擦力大，需要精確定位的場合；緩慢過程需要提高控制閥響應(yīng)速度的場合；需要提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出力和切斷能力的場合；分程控制和控制閥運(yùn)行中有時(shí)需要改變正反作用形式的場合需要改變控制閥流量特性的場合；高壓差的場合按照閥門定位器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理可分類為：1氣動(dòng)閥門定位器 2電氣閥門定位器3.數(shù)字式電氣閥門定位器

2、（也稱為智能電氣閥門定位器smart positio ner）數(shù)字式電氣閥門定位器是采用微處理技術(shù)和功能模塊的新一代高性能電氣閥門定位器，具有自校準(zhǔn)自適應(yīng)自診斷功能和免維護(hù)運(yùn)行，也分帶通信類型（HART、Profibus-PA、FF）和不帶通信類型。閥門定位器的生產(chǎn)廠商很多，系列/型號(hào)繁雜，但能提供高性能數(shù)字式電氣閥門定位器的還不多，目前主要有： samson 的 378x 型 373x 系列、Fisher 的 DVC2000/DVC5000/DVC6000、 Foxboro-Eckardt 的 SRD960/991、Siemens 的 SIPART PS2、Masoneilan 的 SNI

3、II、ABB （ H&B ） 的 TZID-C、Metso Neles 的 ND9000、Yamatake 的 SVP3000、Yokogawa 的 FVP、Keystone 的EPP100/200、Burkert的8635/1067、等等，部分廠商的數(shù)字式電氣閥門定位器外觀見圖1。SAMSON 屮373D(-iFISHER 4 ovceoooFISHER 4METSO NELES hiogooo+JSIEMENS-PS2 H1 詢大子22AKM加/沌少(&itm、位 啟功o內(nèi)動(dòng)控制的根作故陣-安全動(dòng)件位的動(dòng)演有初給化枚陣/岀旅手功惟件白動(dòng)捋作 代麗林形圈用千 控制偏誥或反t桿位直切位幵關(guān) 報(bào)

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5、2，可從這些數(shù)據(jù)看出共性和差異。除此之外，以下就其幾點(diǎn)做初 步分析比較。（1）定位控制和氣動(dòng)部分 數(shù)字式電氣閥門定位器的定位控 制是定值控制回路，輸入控制信號(hào)為給定值，閥位（行程）信號(hào)為反饋值，最終輸出氣動(dòng)信 號(hào)給氣動(dòng)執(zhí)行器。多數(shù)設(shè)計(jì)為數(shù)字PID控制，即由微處理器完成定位控制。輸入需 A/D轉(zhuǎn)換或由通信模塊接入，或直接數(shù)字輸出或經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換。Samson 373x系列則是數(shù)字和模擬結(jié)合的定位控制電路，微處理器主要用于信息處理和自診 斷，輸入控制信號(hào)經(jīng) A/D （或通信模塊）、微處理器、D/A加到模擬PD控制電路，而閥位 反饋信號(hào)直接采集，兩個(gè)信號(hào)經(jīng)PD控制電路比較后按一定運(yùn)算規(guī)律輸出一個(gè)電流控

6、制信號(hào)給電氣轉(zhuǎn)換器。采用模擬控制電路實(shí)現(xiàn)定位控制，主要考慮控制的及時(shí)、平滑，以及減少微處理器的任務(wù)負(fù)荷而加強(qiáng)信息處理。數(shù)字式電氣閥門定位器的氣動(dòng)部分主要有壓電閥和I/P電氣轉(zhuǎn)換器加氣動(dòng)放大器類型。壓電閥方式便于數(shù)字控制， 且體積小結(jié)構(gòu)簡單， 代表產(chǎn)品為Siemens SIPART PS2。初期使用 時(shí)，普遍感覺效果較好，運(yùn)行一段時(shí)間或在控制信號(hào)急劇波動(dòng)時(shí)，壓電閥易出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、氣動(dòng)輸出波動(dòng)，甚至損壞失靈。這是因?yàn)閴弘婇y使用數(shù)字信號(hào)、開關(guān)動(dòng)作，一個(gè)壓電閥控制氣源進(jìn)氣口，一個(gè)壓電閥控制輸出氣路排氣口，雖然有PWM脈寬調(diào)制技術(shù)調(diào)整動(dòng)作脈沖，但定位時(shí)交替動(dòng)作還較頻繁。再就是氣源直接加到壓電閥，開關(guān)動(dòng)

7、作瞬間對(duì)小閥芯沖擊力較大，易造成關(guān)閉不嚴(yán)。氣源質(zhì)量不好時(shí)，對(duì)壓電閥影響也很大。理論上壓電閥在靜態(tài)時(shí)不耗氣，但在使用中壓電閥關(guān)閉保持不動(dòng)作的幾率很小。表2.技*描標(biāo)Sanofi3730Fl shsrDVOBGOOS1PMT F&2Foxbofoc；kardtSM91Matw INalea NDMODlC IS05M-e-l ittfe怙適支金凸鼻可以可以可d可M可以軒型支段ICC弗廳理（直拮可以可及可(可ClWSt3& 口 円g5-1024260w10-1200 - 50 -刑30 845-85就性、萼百分tt.皮向 導(dǎo)百窘比.罔戶自定義4-2WOCProfilhrt-PftFF有(3730-1

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10、 1SLM 6常顯i91H.MK 3tlIki M3 5k( 1fl1 如（M1 7kf檜制l.tMWRi注1本強(qiáng)獨(dú)供盤劣.訐覽社術(shù)芯嶠見棚關(guān)廣桶的樣本或說胡書?應(yīng)寸和耐幻榕義曲塵性用第門宦忖設(shè)電氣轉(zhuǎn)換器+氣動(dòng)放大器方式被多數(shù)廠家采用，設(shè)計(jì)、技術(shù)各有不同。Samson早期的378x型是采用壓電閥技術(shù)，近年推出的373x系列則采用電氣轉(zhuǎn)換器（l/P）+氣動(dòng)放大器。373x系列的電氣轉(zhuǎn)換器具有高精度低耗氣，閥門定位器并設(shè)計(jì)有一個(gè)氣動(dòng)定值器輔助恒定電氣轉(zhuǎn)換器的供氣壓力，不受氣源壓力不同的影響，也使靜態(tài)耗氣量（110標(biāo)升/小時(shí)）與氣源壓力無關(guān)，而其它廠商閥門定位器的靜態(tài)耗氣量都隨氣源壓力不同而改變。電

11、氣轉(zhuǎn)換器以毫安電流轉(zhuǎn)換的氣信號(hào)也較平滑，避免氣壓脈動(dòng)。而傳統(tǒng)的氣動(dòng)放大器技術(shù)成熟，穩(wěn)定可靠。這樣設(shè)計(jì)可以使閥門定位器氣動(dòng)輸出性能好、提升了可靠性和延長其生命周期。（2）本機(jī)顯示、組態(tài)和通信功能早期的數(shù)字式電氣閥門定位器設(shè)計(jì)只考慮了通信功能，沒有本機(jī)顯示和組態(tài)功能，如 FISHER的DVC6000、Yamatake的SVP3000,只能依靠 PC或現(xiàn)場通信器 來組態(tài)、查看和故障診斷?？赏ㄟ^圖6比較看出，Samson 373x系列本機(jī)顯示的LCD較其它廠家的2行、4行LCD，信息量更大，可視性更好。在LCD上有醒目的行程顯示，同時(shí)顯示單位及棒圖形式的定位偏差顯示，還有圖形的自動(dòng)/手動(dòng)狀態(tài)、故障顯示

12、、維護(hù)信息、閥位開關(guān)狀態(tài)、單位顯示、代碼顯示、組態(tài)顯示、安全動(dòng)作顯示，等。對(duì)于通信功能，各廠商產(chǎn)品都盡量滿足不同通信協(xié)議的要求。Sams on 373x系列設(shè)計(jì)有配有不同模塊分別用于 HART （ 373x-3型）、Profibus-PA（ 3730-4 型）、FF（ 373x-5型）通信的型號(hào)，還配有 Samson SSP串行接口連接 PC機(jī)及應(yīng)用SamsonTROVIS-VIEW 軟件。無論是現(xiàn)場本機(jī)還是遠(yuǎn)程系統(tǒng)，其自診斷、組態(tài)、監(jiān)控都非常方便。373x系列本機(jī)組態(tài)使用單鍵旋鈕，調(diào)用單層菜單組態(tài)，三種主要初始化模式 （MAX、NOM、MAN ）簡單快捷。還有在線更換定位器的Sub替代初始化

13、模式。相對(duì)來說，其它廠家使用的按鍵較多，Siemens SIPART PS2和Foxboro Eckardt SRD991用三個(gè)按鍵、metso-neles ND9000用四個(gè)按鍵，再加上多重菜單，使用起來略有不便。在顯示語言方面，F(xiàn)isher DVC600、Siemens SIPART PS2、Foxboro Eckardt SRD991 都是多語種并有中文顯示，而 Samson 373x系列以圖形符號(hào)和代碼為主，也有部分英文縮寫顯示。87,5 %VaLv* poaitionSamson 373 系列Fisher DVC20OOSiemens SIPARTMetso Ne I es ND90

14、00.IDperatlDnISRD Mia in Menu1 Mounting2 AutostartCanFicjuratipnF oboro-Eckardt SRD991*更多用戶對(duì)價(jià)格比較關(guān)HART通信/本安防爆3 Valv* Aot iffn附藪爭式闿門忘隹饕劇本駅顯旅3）價(jià)格 選購數(shù)字式電氣閥門定位器時(shí)應(yīng)考慮實(shí)用性和性能價(jià)格比, 注。相對(duì)來說，Samson 373x系列性能價(jià)格比高，則價(jià)格也偏高。以型（無安裝件）舉例：Samson 3730-3 型約 9000RMB、Fisher DVC6000 約 8000RMB、SiemensSIPART PS2約6500RMB。此外，安裝件獨(dú)立報(bào)

15、價(jià)且偏高，也使整體價(jià)格更高。 各種數(shù)字式電氣閥門定位器的技術(shù)細(xì)節(jié)上和使用效果上有很大差異，加之?dāng)?shù)字式電氣閥門定位器推出時(shí)間不長、技術(shù)更新也快，若不進(jìn)行深入解析，此時(shí)價(jià)格就是主導(dǎo)因素了。4結(jié)束語閥門定位器的數(shù)字化智能化已是發(fā)展方向，氣動(dòng)控制閥配有數(shù)字式電氣閥門定位器進(jìn)行性能 數(shù)字化整合后， 解決了終端控制元件 （控制閥） 性能長期落后于控制系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表的難題， 尤其是功能強(qiáng)大的自診斷技術(shù)維持和提升了控制閥性能，使控制系統(tǒng)和工業(yè)過程更加有效， 使控制閥更加可靠更能滿足過程控制的需要。隨著更多廠商開發(fā)和改進(jìn)數(shù)字式電氣閥門定位器， 更多工業(yè)過程控制閥配用數(shù)字式閥門定位 器，必將使控制閥性能的數(shù)字化解決方案更加完善