閥門定位器的工作原理和系統結構

     閥門定位器是按力矩平衡原理工作的。如正作用的氣動薄膜閥，來自調節器或輸出式**柵的4～20mA直流信號輸入到轉換組件中的線圈時，由于線圈兩側各有一塊極性方向相同的長久磁鐵，所以線圈產生的磁場與長久磁鐵的恒定磁場，共同作用在線圈中間的可動鐵芯即閥桿上，使杠桿產生位移。當輸入信號增加時，杠桿向下運動（作逆時針偏轉），固定在杠桿上的擋板便靠近噴嘴，使放大器背壓增高，經放大后輸出氣壓也隨之增高。此輸出氣壓作用在調節閥的膜頭上，使調節閥的閥桿向下運動。閥桿的位移通過拉桿轉換為反饋軸和反饋壓板的角位移，并通過調量程支點作用于反饋彈簧上，該彈簧被拉伸，產生一個反饋力矩，使杠桿作順時針偏轉，當反饋力矩和電磁力矩相平衡時，閥桿就穩定于某一位置，從而實現了閥桿位移與輸入信號電流成正比例的關系。調整調量程支點于適當位置，可以滿足調節閥不同桿行程的要求。

2、 閥門定位器的系統結構

     閥門定位器與閥門配套使用，組成一個閉合控制回路的系統。該系統主要由磁電組件、零位彈簧、擋板、氣動功率放大器、調節閥、反饋杠桿、量程調節機構、反饋彈簧組成。其系統方框圖如圖1所示。

圖1 閥門定位器和調節閥系統方框圖

      I  -輸入電流；
      H -調零彈簧長度；
     M1-輸入電流所產生的電磁力矩；
     Mo-零位彈簧所產生的調零點力矩；
     Mf -反饋彈簧所產生的反饋力矩；
     h  -擋板微小位移；
     P - 氣動功率放大器的輸出壓力；
      L -調節閥的行程

     為了分析的方便，我們假設閥門定位器為線性的，則在一般情況下，各環節均可近似為線性環節，那么系統的方框圖如圖2所示。

圖2 線性化的系統方框圖

      Ko-零位彈簧的彈性系數；
     K4 -反饋彈簧的彈性系數；
     K1，K2，K3，K5，K6，Kv -磁電組件、擋板、放大器、量程調整機構、反饋杠桿和調節閥的放大系數

      由圖2可知，令：

     Kc=K2K3Kv     （1）

     KF=K4K5K6      （2）

     則L=Kc（KoH+K1I）/（1+ KcKf）

          =[KGK1/（1+KGKf）]*I+KcKoH/（1+KcKf） （3）

     由（3）式可知：KcKoH/（1+KGKf）為閥門定位器的零點。