2017年12月 設備管理 分析氣動智能閥門定位器設計與實現 吳凱飛謝力民（浙江省特種設備檢驗研究院，浙江杭州310000） 摘要：現代化的工業生產、加工過程中，閥門成為了非常重 要的元件，并且在很多方面都會產生特別大的影響。氣動智能 閥門是比較常見的應用類型，同時在功能上較為突出。近年 來，氣動智能閥門定位器的設計、實現，開始得到業界內的廣泛 關注。文章就此展開討論，并提出合理化建議。 關鍵詞：氣動；閥門；智能；定位器 隨著時間的推移，氣動智能閥門定位器，需要不斷的做出 優化處理，要進一步的對工業生產、加工的多項需求做出良好 的適應。定位器本身表現出的精確程度較高，為了在今后的工 作中不斷得到更好的成績，需要在具體的設計過程中，加強數 據和信息的有效分析；努力在相關的測試工作中，投入較多的 努力，完善定位器的科學性設計。 1氣動智能閥門定位器的

智能閥門定位器是氣動調節閥實現智能化的必備附件,為了滿足現代工業過程控制的智能化、網絡化的發展需要,開發研制具有自主知識產權的智能閥門定位器已迫在眉睫。產品設計中采用了壓電技術、電磁效應原理、pid和模糊控制理論、氣動放大原理、現場總線通信等關鍵技術,實現了控制室與現場信息的雙向傳輸,提高了氣動調節閥在工業過程控制中的調節精度、可靠性和效率。hvp智能閥門定位器填補了國內空白,受到廣大用戶的一致好評。可以預見,在未來幾年內,智能閥門定位器必將成為該領域的主流產品。

上海范氏自動化控制設備有限公司 ·· 概況 avp3000alphaplus是一種配置了微處理器的智能型電－氣 定位器，能夠直接在目前的4～20madc控制儀表上使用。 這是一種使用上要比傳統的電－氣定位器更為方便，單 一規格就能夠供各種型號規格閥門使用的智能型電－氣定位 器。此外，提高了調節閥的控制性能以及用于監控調節閥的 動作（帶開度信號變送功能時）等，能夠最大限度地發揮效果。 具有通訊能力，自動配置程序和自診斷功能，可以大大 提高生產率和工廠生產的效益。 特點 1、自動設定 自動設定使定位器進入自動調整狀態，可實現下列設定： 零點/滿度 最佳的執行機構動作速度 對應執行機構的尺寸大小 對應填料的摩擦系數 2、智能通信器 智能通信器可對各類儀表進行功能設定，包括信號量程設定，設定執行機構的作用，閥的作用等，而這一切只需通過 菜單進行即可。 3、氣路維護 作為智能儀表，

針對hart協議產品的要求,開發基于hart協議低功耗的智能定位器,給出具體的硬件設計和軟件設計,特別是針對閥門定位器的低功耗特性作出分析。

由于使用常規pid控制策略或模糊控制策略控制閥門定位器的方法存在達到穩態時間長和抗干擾能力差等問題,現提出基于灰色預測的模糊—pid控制方法。運用灰色預測對模型更為準確的預測功能,結合模糊控制和pid控制的優點,經過仿真,該方法具有很強的快速響應能力和抗干擾能力。在實踐中也證明了該智能閥門定位器的優越性。

在電廠調節系統中,氣動執行器是特別常用的終端控制元件。為了適應電廠的安全生產和自動控制技術水平的不斷發展,氣動執行器在精確性、靈敏性和穩定性等方面的性能也需要不斷提高。文章通過許昌龍崗發電有限責任公司對常規機械式閥門定位器的改造實例,使得新型智能閥門定位器在提升氣動執行器的各方面性能上表現出明顯的優越性。同時,重點介紹了帶有三斷自鎖裝置的新型智能定位器的工作原理、調試方法、功能特點等。

本文首先簡述常規定位器的不足,然后介紹智能閥門定位器的原理及其在化工生產中的應用,最后介紹智能閥門定位器在化工生產中的問題以及解決的辦法.在化工生產過程中運用智能閥門定位器可以提高控制的精確性以及穩定性,從而保證其應用更廣泛.另一方面,智能閥門定位器具有獨立的模塊基座,可以通過切換模塊進行重新組合,采用二線制輸入輸出信號,提高其安全性.隨著現代科技的發展以及化工業的增長,智能閥門定位器將會有很好的發展前景.

普通閥門定位器與智能閥門定位器的主要區別 1.控制閥流量特性的實現方式不同 智能定位器的反饋部分采用線性反饋，所需控制閥流量特性是在設定回路實現的。普通 定位器的反饋部分是不同形狀的凸輪，通過改變凸輪形狀來實現所需控制閥流量特性。詳見 5.3節。 2.輸入輸出方式不同 通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一般電氣閥門定位器比較，智能電氣 閥門定位器的輸入信號是標準的4～20ma或1～5v電信號，它需要經模數轉換后作為微 處理器的輸入信號。而一般電氣閥門定位器輸入信號雖然是4—20ma或l～5v電信號，但 它不需要經模數轉換，可直接送電磁線圈產生電磁力，實現力平衡。智能閥門定位器的輸出 信號是數字信號，它通常送壓電閥組，通過壓電閥組的開關來調節送控制閥膜頭的氣壓，一 般電氣閥門定位器的輸出信號是經氣動放大器放大后的氣信號。 3.采用的控

閥門定位器是一個非線性、時變及未知模型系統,普通pid無法滿足應用過程中快速、高精度要求.文中提出將常規pid控制方法和模糊技術相結合的的控制方式.在分析系統滿足ziegler-nichols條件的基礎上,運用其設定方法對pid參數進行了歸一化處理,并對處理后的單個參數設計了模糊自適應控制算法.實驗證明該控制算法控制效果明顯優于普通pid.算法計算量小、調節可靠、自適應性強,能夠滿足工業應用需要.

智能閥門定位器是智能電氣調節閥的控制核心,其中的閥位控制算法是實現調節閥閥桿位置精確定位和閥門開度精確調節的關鍵。傳統的五接點開關算法具有算法簡單、響應速度快的特點,但是存在參數調整困難,無法適應不同閥芯、不同行程調節閥精確定位的控制要求。為此將傳統五節點開關控制與pid控制算法相結合,研究實現了一種閥位自適應控制算法。通過系統初始化程序實現了控制參數的初始整定并在閥位控制過程中實現了pid控制參數的自適應微調。閥門定位控制試驗結果表明:該閥位自適應控制算法實現了閥位的準確控制,閥位定位精度滿足±1%fs的設計要求。

閥門定位器 一、產品[智能閥門定位器（機內和機外均可）]的詳細資料： 產品型號：zxq2003、2004 產品名稱：智能閥門定位器（機內和機外均可） 產品特點：zxq2003、zxq2004電動閥門智能定位器是經工業單片機為核心的智能信號采集控制系統，體積小巧，可選擇安裝在電動執行器的接線盒內或以din 導軌方式固定在外，能直接接收工業儀表或計算機等輸出的4-20madc信號（其它輸入信號類型可在出廠前定制），與電位器反饋的電動執行器配套對各種閥門 或裝置進行精確定位操作，能對電動執行器的轉角（或位移）進行自由標定，同時輸出4-20madc的執行器轉角位置（或位移）反饋轉換信號，可按鍵精確設定 執行器轉角位置的下限限位值和上限限位值，定位器采用3個按鍵操作，9個led燈可直接顯示定位器模態，4位數碼led通過按鍵切換顯示閥位實際開度值、 閥位設定開度值、定位器殼內

文中介紹了用89系列微控制器作為控制核心,以固態繼電器為驅動器,設計遠程控制閥門定位器的方法。給出了控制系統的設計原理、控制要求、主要的硬件電路及軟件流程。采用復合數字濾波的方法,消除了脈沖干擾,提高了系統的可靠性。實驗結果表明:該系統操作方法簡單易行、定位準確、控制精度高、能耗低,完全可以滿足現場定位控制的要求。

調節閥具有大滯后特性,且進氣和排氣過程的靜摩擦力不同。針對上述控制難點,設計了非對稱一維模糊控制算法的閥門定位器,根據給定電壓與閥位反饋電壓的偏差符號,判斷執行進氣或排氣動作。模糊控制器采用兩段式量化因子和比例因子及非均勻性劃分的模糊子集;以偏差值作為輸入信號,輸出信號是pwm波的占空比值。基于dspace實時仿真系統實現智能閥門定位器,實驗結果表明:閥門在不同起始閥位處,都能夠快速無超調的響應不同幅度的給定輸入信號。

針對目前高性能智能閥門定位器嚴重依賴進口的局面,采用壓電比例閥作為電氣轉換和功放器件,研制了一種新型電子式智能閥門定位器。設計中采用了硬件超低功耗、自適應pid控制算法等關鍵核心技術,與同類產品相比,具有功耗低、控制性能好、成本低廉等優點。其新穎的驅動模式,屬于國內首創。

智能閥門定位器由于具有控制簡單,反應快速,精度高等一系列的優點,取代傳統的機械式的定位器已經成為一種趨勢。同時閥門控制精度與采樣信號的精度息息相關,文章介紹了一種采樣電路,并對采樣精度進行了分析。

目前,智能閥門定位器的設計存在諸多問題,一般情況下,定位器位置反饋機構的設計多采用了機械結構,這種結構具有磨損大、精度低、壽命短等缺點,不利于智能閥門定位器的全面發展。霍爾式智能閥門定位器設計建立在霍爾傳感器技術的基礎之上,是一種新型的智能閥門控制技術,不僅改善了傳統設計結構磨損大、精度低、壽命短等缺點,還實現了無接觸精準測量,產品定位精度等性能得到了顯著提升。

控制閥細節分析之14_智能閥門定位器的氣動部件

文章介紹了智能閥門定位器的原理和特點,總結了調試智能閥門定位器中出現的問題及解決方法,為帶智能閥門定位器的調節的調校及故障處理給出了借鑒。

本技術公開了一種能夠反饋信號的安全型智能閥門定位器，安裝在氣動執行機構上，包括： 主控板以及與所述主控板相連的lks適配器、i/p模塊以及位置傳感器；所述lks適配器用于 連接控制室電腦；所述i/p模塊與所述主控板之間設置有安全開關，用于診斷線路中電流是 否超載荷，且所述i/p模塊的輸出端與所述氣動執行機構相連，用于控制氣動執行機構；所 述位置傳感器包括有開關位置反饋模塊，所述開關位置反饋模塊的輸入端與所述i/p模塊相 連，輸出端與所述主控板相連，通過上述方式，本技術能夠在室內即可實現對戶外閥門的遠 程操控，并且能夠實時對戶外閥門進行自動診斷，并將戶外閥門所處狀態通過信號反饋至電 腦，操作安全便捷。 技術要求 1.一種能夠反饋信號的安全型智能閥門定位器，安裝在氣動執行機構上，其特征在于，包 括：主控板以及與所述主控板相連的lks適配器、i/p模塊以及位置傳感器； 所述

帶智能閥門定位器的氣動控制閥 這類控制閥的結構與普通控制閥相同，因附帶智能閥門定位器而使控制閥具 有智能化功能智能閥門定位器與普通閥門定位器的主要區別如下 1.控制閥流量特性的實現方式不同。智能定位器的反饋部分采用線性反饋， 所需控制閥流量特性是在設定回路實現的。普通定位器的反饋部分是不同形狀的 凸輪，通過改變凸輪形狀來實現所需控制 閥流量特性。詳見5.3節。 2.輸入輸出方式不同。通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一 般電氣閥門定位器比較，智能電氣閥門定位器的輸入信號是標準的4～20ma或 1～5v電信號，它需要經模數轉換后作為微處 理器的輸入信號。而一般電氣閥門定位器輸入信號雖然是4—20ma或l～5v電 信號，但它不需要經模數轉換，可直接送電磁線圈產生電磁力，實現力平衡。智 能閥門定位器的輸出信號是數字信號，它通常 送壓電閥組，通過壓電閥組的開關來調節送控

本文介紹了智能閥門定位器的原理和特點,總結了調試智能閥門定位器中出現的問題及解決方法,為帶智能閥門定位器的調節的調校及故障處理給出了借鑒。

現代社會是講究科技創新的時代,傳統的技術已經逐漸地被新興技術所取代,這也是社會進步的必然結果。本文主要講解和傳統閥門定位器相比較,智能閥門定位器的工作原理和具備的特點,并提出在智能閥門定位器中出現問題的解決方案,為帶智能閥門定位器的調節閥的調校以及故障處理給出了借鑒的方法。