常見問題

執(zhí)行機(jī)構(gòu)－定位器的設(shè)計(jì)介紹說明

執(zhí)行機(jī)構(gòu)和定位器的設(shè)計(jì)必須一起考慮。這兩個(gè)設(shè)備的組合會(huì)在很大程度上影響調(diào)節(jié)閥(控制閥)組件的靜態(tài)性能(死區(qū))和動(dòng)態(tài)響應(yīng)、以及閥門這個(gè)儀表的總的空氣消耗量。今天，定位器用于大部分指定的調(diào)節(jié)閥(控制閥)應(yīng)用場(chǎng)合。與普通的數(shù)字式控制系統(tǒng)一起使用時(shí)，定位器可以提供很高的定位精度以及對(duì)過程干擾的更加快速的響應(yīng)。隨著人們?cè)絹碓桨阎攸c(diǎn)放在過程控制的經(jīng)濟(jì)效果上，在過程優(yōu)化重要的每一個(gè)閥門應(yīng)用場(chǎng)合都應(yīng)該考慮使用定位器。
一個(gè)好的定位器在降低過程偏差度方面的最重要特性是它是一個(gè)高增益裝置。定位器的增益由兩部分組成：靜態(tài)增益和動(dòng)態(tài)增益。靜態(tài)增益是一個(gè)裝置能感測(cè)到輸入信號(hào)的微小改變(0.125% 或更小)的敏感性。除非這個(gè)裝置對(duì)這些小信號(hào)改變敏感，否則它不可能對(duì)過程變量的干擾作出響應(yīng)。定位器的高靜態(tài)增益是通過一個(gè)前置放大器而取得的。這個(gè)放大器在功能上類似于包含在高保真音響系統(tǒng)里的前置放大器。在很多氣動(dòng)定位器里，一個(gè)噴嘴－檔板或類似裝置具有與這種高靜態(tài)增益前置放大器一樣的作用。
一旦過程變量的改變被高靜態(tài)增益前置放大器所感測(cè)到，定位器必須能使得截流元件快速地運(yùn)動(dòng)，以提供一個(gè)對(duì)于過程變量的及時(shí)的糾正動(dòng)作。這需要很大的動(dòng)力來使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組件快速地運(yùn)動(dòng)到一個(gè)新的位置。換言之，定位器必須迅速提供大量的空氣給執(zhí)行機(jī)構(gòu)以使得它作出快速的響應(yīng)。這種能力來自定位器的高動(dòng)態(tài)增益。盡管前置放大器能夠提供高靜態(tài)增益，但是它典型地沒有足夠的能力來提供所需要的動(dòng)力。這樣，前置放大器的功能必須通過一個(gè)高動(dòng)態(tài)增益動(dòng)力放大器來進(jìn)行補(bǔ)償。而這個(gè)高動(dòng)態(tài)增益動(dòng)力放大器能夠根據(jù)需要快速地提供要求的空氣流量。這種動(dòng)力放大器的功能一般是由一個(gè)放大器或滑閥提供的。
滑閥定位器由于其簡(jiǎn)單性而相對(duì)比較常用。不幸的是，很多滑閥定位器是通過在設(shè)計(jì)時(shí)取消高增益前置放大器而取得這種簡(jiǎn)單性的。這些定位器的輸入階段通常是一個(gè)低靜態(tài)增益轉(zhuǎn)換器模塊。這個(gè)轉(zhuǎn)換器模塊把輸入信號(hào)(電氣或氣動(dòng))轉(zhuǎn)換成滑閥的移動(dòng)，但是這種裝置通常對(duì)于小信號(hào)改變的敏感性很低。其結(jié)果是很大的時(shí)滯時(shí)間和很慢的調(diào)節(jié)閥(控制閥)組件總體響應(yīng)時(shí)間。有些制造商試圖通過使用口徑較大且通道重疊較少的滑閥來補(bǔ)償這些裝置較差的性能。這的確增加了裝置的動(dòng)態(tài)動(dòng)力增益。如果與執(zhí)行機(jī)構(gòu)非常匹配，這個(gè)方法會(huì)在一定程度上改善性能，但是它大大地增加了這些高增益滑閥的空氣消耗量。很多高增益滑閥定位器比典型的高性能二級(jí)定位器有大于5 倍的靜態(tài)儀表空氣消耗量。典型的二級(jí)定位器在動(dòng)力放大階段使用氣動(dòng)放大器。放大器受到偏愛，因?yàn)樗鼈兡芴峁└邉?dòng)力增益。這種高動(dòng)力增益用最小的穩(wěn)態(tài)空氣消耗量產(chǎn)生最好的動(dòng)態(tài)性能。另外，它們不易受到流體污染。
隨著微處理器裝置越來越普及(見第4章)，定位器的設(shè)計(jì)正在發(fā)生巨大的變化。這些基于微處理器的定位器提供與最好的普通二級(jí)定位器一樣的動(dòng)態(tài)性能。它們也提供閥門監(jiān)視和診斷能力，有助于確保最初的優(yōu)良性能不會(huì)隨著使用而下降。概括地說，同時(shí)具有高靜態(tài)和高動(dòng)態(tài)增益的高性能定位器能為任何一個(gè)給定的閥門組件提供降低過程偏差度方面的最佳總體性能。

上一個(gè)：如何正確選擇控制閥門動(dòng)態(tài)評(píng)估特性是關(guān)鍵下一個(gè)：智能閥門定位器在工程實(shí)踐中的應(yīng)用