LZFD系列智能阀门定位器原理及应用

    阀门定位器是伴随着调节阀的应用而出现的，从而使调节阀的控制精度、抗干扰能力、响应时间、流量特性等性能得到改善，成为调节阀必不可少的配套设备，在自动化过程控制中起到重要的作用。阀门定位器在石油、化工、电力、冶金等领域具有广泛的应用。在石油化工装置自动化控制系统中，执行器的选用对精度而言至关重要，它的使用情况影响到产品质量，并关系到装置安全生产。

    2.工作原理

    LZFD系列智能阀门定位器，能够与执行器配套使用，调校方便快捷，整机操作全部是通过键盘进行的，无任何机械可调部件，只需按动定位器界面上几个按钮，即可完成调试。可实现远程监控，能方便修改控制阀流量特性，正、反作用方式，监测控制阀运行状况，延长控制阀使用寿命，提高生产装置的安全性和经济性。

    2.1 结构

    如图1所示，LZFD系列智能阀门定位器由控制主板、压电驱动放大单元、模拟电流反馈模块、位置传感器、反馈齿轮、反馈轴、底壳等主要部件组成。

图1 LZFD系列智能阀门定位器组成

    2.2 工作原理

    LZFD系列智能电气阀门定位器，应用于气动直线行程或角行程执行机构。执行机构的运动带动定位器的反馈轴转动，从而带动位置传感器旋转检测出阀位并转化成电信号。该电信号与控制室送来的输入信号（4～20mA）一道送入转换电路，通过A/D转换送到微处理器，微处理器将这些数值通过精确运算，计算偏差值，根据偏差值进行优化运算并输出PWM，该输出再通过驱动电路驱动压电阀动作，从而控制气动驱动单元，经气动驱动单元放大后驱动执行机构动作，达到消除偏差，准确定位的目的。

    3.主要技术参数

    3.1 输入

    （1）信号范围：4～20mA，可根据用户要求设置成分程控制输入，在20～100%之间设定

    （2）两线制：额定供电电压24VDC

    阻抗：基本型355Ω（20mA7.7VDC）

    HART型415Ω（20mA8.3VDC）

    （3）供气源：仪表用质量：无油、无水分、无尘污垢，供风压力0.14～0.6MPa

    3.2 输出

    （1）气源范围：0～0.6MPa

    （2）输出开关信号电源电压：24VDC

    3.3 其它技术参数

    （1）速关范围值：定位信号范围0～20%

    （2）应用范围：直线行程执行器25～60°，角行程执行器25～120°

    （3）行程时间：0～200s

    （4）空气消耗：小于0.03kg/h

    （5）作用方向：正向时，信号4～20mA＝位置0～100%

    反向时，信号20～4mA＝位置0～100%

    （6）性能曲线

    a、线性

    b、等百分比1：25

    c、等百分比1：5

    d、等百分比25：1

    （7）精度：0.5%

    （8）精调范围：0.3～10%可调

    （9）A/D转换采样率：20ms

    （10）通讯：符合HART协议

    （11）环境适应性：工作温度：-35～+70℃，相对湿度：＜75%

    （12）防爆等级：本质安全型ExiaIICT6

    （13）外壳材料：铝合金ZL104

    （14）电气连接：G1/2

    （15）气动连接：G1/4

    4.安装

    LZFD系列智能阀门定位器安装时首先要确保位置反馈的行程值或旋转角要正确，安装在直线行程执行器上的最大旋转角为60°，安装在角行程执行器上的最大旋转角为120°，即要求在反馈轴上箭头与下箭头的区域内转动。为确保操作范围的正确，反馈杆必须定位在行程中间（+0°传感器位置）。在安装时，其指针指在中间处时要求定位器显示在正中状态。

    5.现场应用

图2 LZFD系列智能阀门定位器现场应用照片

    2009年7月，中国石油青海油田分公司某炼油厂聚丙烯、甲醇、常减压等装置使用LZFD系列智能阀门定位器50台，至今运行良好。现场应用表明：LZFD系列智能阀门定位器性能稳定、可靠性高、操作方便，产品精度等技术指标能够满足设计要求和工艺要求。目前，LZFD系列智能阀门定位器在中国石油兰州石化分公司标定装置、催化装置等现场也得到了广泛的应用，而且应用效果良好。