浅谈气动薄膜控制阀与电/气阀门定位器调校实训台的设计

刘伟

（河南化工技师学院，河南开封475000）

浅谈气动薄膜控制阀与电/气阀门定位器调校实训台的设计

刘伟

（河南化工技师学院，河南开封475000）

介绍了气动薄膜控制阀的结构、性能参数及工作原理，并针对电/气阀门定位器性能及工作原理进行了研究，设计研发了专用于定位器调校的实训台架，重点介绍了实训台架的气路、控制电路及组态信号输出部分的设计及组态调校原理，为实训平台开发提供新的思路。

控制阀；电/气阀门定位器；实训台

引言

气动薄膜控制阀的安全性、精确度已经成为化工生产过程自动化控制仪表的主流，电/气阀门定位器作为控制阀控制系统的重要组成部分，性能的优劣对化工企业安全经济生产具有极其重要的作用。本文首先介绍了气动薄膜控制阀的结构、性能参数及工作原理，并针对电/气阀门定位器性能及工作原理进行了研究，设计研发了专用于定位器调校的实训台架，重点介绍了实训台架的气路、控制电路及组态信号输出部分的设计及其组态调校原理，通过使用该实训台，对控制阀的定位器性能进行测试，证明该实训台具有自动化程度高、测试精度精确等优点。

1　气动薄膜控制阀结构原理简介

气动薄膜控制阀主要由膜片、弹簧、推杆、阀芯、阀座等零部件组成。气动执行机构是气动执行器的推动装置，它按信号压力的大小产生相应的输出力，并使执行机构的推杆产生相应的位移，从而带动控制阀的阀芯动作。控制阀是气动执行器的调节部分，内腔与被调介质直接接触，在气动执行机构输出力的作用下，执行机构推杆位移带动阀芯移动，改变阀芯与阀座间的流通面积，达到控制介质流量的目的。

2　电/气阀门定位器的调校原理

控制阀在调节系统中是执行机构，阀门的动作受控制器控制，同时阀门的动作也直线影响工艺参数的变化，所以除了现场装有副线的控制阀可以经副线将控制阀切出状态进行校准外，其余都只能在停运状态下才能校准。为了提高调节性能，控制阀往往装有电/气阀门定位器，在一般情况下调节阀都是连同电/气阀门定位器一起校准的。具体的调校方法如下：1）先送入4 mA输入信号，观察数字压力计是否为20 kPa，阀门行程是否在起始位置（最大行程位置）。再将输入信号调整到20 mA，观察数字压力计是否为100 kPa，阀门行程是否达到最大（起始位置）。2）数据组态：选输入信号压力4 mA、8 mA、12 mA、16mA、20mA5个点进行校准。对应阀位指示应为0、25%、50%、75%、100%。正、反两个方向进行校准。阀位指示如以全行程（mm）乘上刻度百分数，即能得到行程的毫米数。

在对控制阀校准中，因是现场校准，阀门已经装在使用位置，所以有的项目如气密性试验等无法进行。在定位器和控制阀联动校准过程中，如发现定位器工作不正常，则应将定位器取下单独校准。在各个院校，现场校准的可能比较小，根据具体的教学实现与企业现场的对接，控制阀与定位器的调校实训台就显得十分重要。

3　气动薄膜控制阀与电/气阀门定位器调校实训台的设计

3.1设计方案

实训平台的设计框架有以下几点：气源采集统一由实训室空压机提供；实训台由储气罐、压力输出面板、信号输出模块、设备安装台架组成；储气罐保证280 kPa的压力；压力输出面板上有精密压力表、定值器开关；信号输出部分装有电源转换模块和DFQ5000系列的操作器；行程25 mm的气动薄膜控制阀正确安装在台架上；辅助测量装置有百分表和支架，监测阀的行程。

本实训台可以进行控制阀的拆装练习与考核，可以帮助学生提升各种实践能力和认识设备的结构原理；同时可以实现控制阀与电/气阀门定位器的联调，培养学生系统组态的调校技能，完美结合企业现场的实践环节。

3.2电路部分设计

调校实训台电路连接如图1所示。

图1　调校实训台电路连接示意图

3.3气路部分设计

调校实训台气路连接如图2所示。

3.4实训台的使用

图2　调校实训台气路连接示意图

整个实训台的设计能体现出仪表自动化的专业知识与技能，学生根据实训任务可以练习气动薄膜控制阀的拆装，熟悉其结构原理；同时进一步练习控制阀与电/气阀门定位器的联调，让操作人员体会现场调校的情景。

本设计采用常规的五点校验法，即在所选量程范围内取0、25%、50%、75%、100%五个点，记录相关数据，并进行计算最后得出结论。

4　结语

文章论述了整个设计依据及方案，随着技术的更新和进步，以上实训台的设计为合格的仪表从业人员掌握基本专业技能提供了很好的平台。

［1］刘巨良.过程控制仪表［M］.北京:化学工业出版社，2010.

［2］王永红.过程检测仪表［M］.北京:化学工业出版社，2010.

［3］王克华.过程检测仪表［M］.北京:电子工业出版社，2013.

（编辑：贾娟）

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

刘伟（1985—），男，山东泰安人，本科，现就职于河南化工技师学院，助理讲师，研究方向：工业控制。