SAMSON 阀门定位器.docx

SAMSON 阀门定位器A：概述：（电/气阀门定位器：数字定位器有：Type 3730-2, 3730-3 （HART）智能型 直接结合在 3277 型执行器）1 阀门定位器阀门定位器是控制阀的重要附属装置,实质上是一个定值控制的闭合回路,它与气动 执行器配套使用,可以改善控制阀的静态特性和动态特性、克服阀杆的摩擦力和消除不平衡 力的影响,实现控制阀根据控制信号的准确定位,最终保证控制系统及工业过程有效运行按照阀门定位器设计结构和工作原理可分类为： 1.气动阀门定位器 2.电气阀门定位器3. 数字式电气阀门定位器（也称为智能电气阀门定位器smart positioner）数字式电气阀门定位器是采用微处理技术和功能模块的新一代高性能电气阀门定位 器，具有自校准自适应自诊断功能和免维护运行，也分带通信类型（HART、Profibus-PA、 FF）和不带通信类型阀门定位器的生产厂商很多,系列/型号繁杂,但能提供高性能数字式电气 阀门 定位器的还不多， 目前主要有： samson 的 378x 型 373x 系列、 Fisher 的 DVC2000/DVC5000/DVC6000 系列2 SAMSON 阀门定位器德国 SAMSON 公司是 1907 年成立的全球知名控制阀及控制设备专 业制造商，设计生产有品种齐全的控制阀及控制仪表，同时生产高性能的全系列阀门定位器。

1952 年生产出欧洲第一台气动阀门定位器， 1989年推出数字式电气阀门定位器，目前更是 全球数字式电气阀门定位器的领军厂商Samson设计生产的全系列阀门定位器有：（1）数字式电气阀门定位器• 4〜20mA 不带通信3730-1型，微处理器、LCD显示和单键式操作，符合IEC 65108/SIL 4；3730-2 型，微处理器、 LCD 显示和单键式操作、本机自诊断，符合 IEC 65108/SIL4 ・4〜20mA带HART通信3730-3型，微处理器、LCD显示和单键式操作、本机自诊断，符合IEC 65108/SIL 4； 其中最新的373x系列数字式电气阀门定位器集成了先进的微处理技术、信 息技术、诊断软件和功能模块，独特的数字/模拟电路控制定位和气动放大器清扫功能，单 键旋钮组态操作，LCD显示（含本机诊断），多种总线连接通信和SAMSON SSP串行接口， 还可通过控制系统、PC机（DD、DTM工具、AMS、PDM、PRM系统和SAMSONTROVIS-VIEW）或手持式终端设备进行组态和诊断配有软件阀位 开关和故障输出接点，可内置集成低功耗电磁阀、接近开关式阀位开关、阀位变送器。

符合 ATEX、FM、CSA标准，有本安、隔爆类型；满足IEC65108/SIL 1/2/4，防护等级为IP66 可集成安装或按IEC60534-6-1/6-2安装，尺寸小巧、重量轻，耗气量小该系列能够满足所 有工业过程控制要求和配用各种不同的控制阀，这在业内目前是极少有的图2为373x系列数字式电气阀门定位器的功能原理图，图3是其显 示和使用操作从图 2、图 3 中可看到，该系列数字式电气阀门定位器特点的是：—微处理器（5）主要进行信息处理和自诊断，因而LCD显示内容多信 息量大、本机诊断功能强、多种通信可用单键旋钮调用菜单组态操作，多种初始化方式， LCD读数方向可组态设置翻转180°C—阀门定位使用模拟电子控制电路（3），直接引入阀位反馈电信号、PD 算法、响应快而且平滑，减小微处理器扫描周期对控制的影响－采用高精度低耗气的电气转换器（6），并有气动定值器（8,微型自力 式阀）保障电气转换器的气源不受阀门定位器不同气源压力的影响也避免由于采用压电阀 造成动作频次高、气动输出脉动等问题－气动功率输出采用传统的气动放大器 （7），稳定可靠输出气路上 设有输出气量调整（10），可适应不同尺寸的气动执行器。

还设计有微流量定值器（9），使气动 放大器总保持一定的气量流动，排到阀门定位器壳内，即可使气动放大器响应快和气路清洁， 还可使阀门定位器壳内有一点点正压有利于防护Samson373x 系列则是数字和模拟结合的定位控制电路，微处理器主要用于信息处理和自诊断，输入控制信号经A/D （或通信模块）、微处理器、D/A加到模拟PD控 制电路，而阀位反馈信号直接采集，两个信号经PD控制电路比较后按一定运算规律输出一 个电流控制信号给电气转换器采用模拟控制电路实现定位控制，主要考虑控制的及时、平 滑，以及减少微处理器的任务负荷而加强信息处理数字式电气阀门定位器的气动部分主要有压电阀和 I/P 电气转换器加气动放大器类 型作为仪表中的阀门附件“定位器” SAMSON 的阀门定位器也跟随着控制技术的发展，经历了 由气动、电动、数字、发展到现在的区域总线阀门定位器在世界同类产品中， SAMSON 的阀门定位器以它的结构紧凑、耗气量低、工作可靠、定位器中可选附加功能多等优势得到 了大家广泛的好评虽然阀门定位器由最初的气/气阀门定位器、电/气阀门定位器发展到现 在的数字阀门定位器、区域总线阀门定位器，但它们的基本原理和主要功能都没有大的改变。

定位器中基本自控元件介绍——电/气转换器原理 那么在电/气阀门定位器中输入的电信 号是如何转换成气信号的呢？气动功率放大器（8）在设计时；选用合适的弹簧力（8.2）， 使当输入信号为0 mA时保持输出PA在lOOmbar，这样输出的压力通过恒节流孔（8.4） 使喷嘴（7）内有一定的背压当输入的信号增加时；通电的线圈（2）切割永久磁铁（3）的磁力线，产生向上的力一挡板（6）靠近喷嘴（7）使背压（PK）增加—膜片（8.3） 打开阀芯（8.5）—输出PAf当输入信号减少时；挡板（6）离开喷嘴（7）—背压（PK）减少—输出压力（PA）作用下膜片（8.3） 阀芯（8.5）关死—输出压力通过阀芯（8.5）释放当PA同PK平衡时输出压力保持不变；这时电信号圈（2）中产生的力也同背压（PK）取得平衡这样输入的电信号就转换成气信号了数字阀门定位器数字阀门定位器与模拟阀门定位器的主要区别是：偏差计算、反馈信号处理、输入/输出信号处理等采用了数字集成电路和微处理器进行处理 以SAMSON TYPE 3780为例,参考图4 和图 5：卜Ii ； 1II0iii令图 4 3780 Positinoer0W51,4 6 bar定盘空申曲齟出闽ventingSupply4 to 20 mA inch HART*F&reed ventlriFg图 5 Function Diagram of 3780定位器的输入模拟信号经A/D转换后至微处理器（2）；阀门的变化信号经过位置感应 传感器（5）和A/D转换也同时到达微处理器。

微处理器根据输入信号和阀位信号的偏差经 过计算和输出控制信号使供气电磁阀3和排气电磁阀4工作，使阀位与输入信号相对应通 信用的 HART 信号是经过解调器（1）后至微处理器定位器的基本功能1. 比例动作和定位作用比例动作：根据输入的信号，使阀门的阀位与输入信号相对应定位作用：当输入 信号固定时，阀位不受工艺条件的变化而变化2. 功率放大针对气动输入信号而言，定位器可将输入的气信号；通过定位器中的气动功率放大器进 行放大，使微小的信号就可以控制阀门动作3. 提高阀门的控制精度由于定位器是根据输入信号与阀门位置的偏差对输出信号进行调整的，一旦输入信号与 阀门位置有偏差，定位器将自动调整输出信号以改变阀位，直到阀位与输入信号相对应为止， 这样大大提高了阀门的控制精度4. 克服摩擦力由于定位器本身的定位闭环控制，当摩擦力变化时（指阀杆的填料、执行器的密封等部 分的摩擦力）；定位器可以根据由摩擦力造成的位置偏差，自动增加或减少输出到执行器的 压力，以克服摩擦力对阀门开度造成的影响5. 改变作用方式通过定位器我们可以改变阀门的作用方式根据阀门的作用方式我们可按表1 来设定定位器的正、反作用6. 阀门故障诊断（数字定位器）在数字定位器中，我们可以利用定位器实现对阀门的故障进行诊断。

B 、 SAMSON 阀门定位器一、 结构和工作原理结构：由正比于电阻的位移传感器系统、一个带下游空气容积增强器的模拟量I/P转换 器及包括微控制器的电子元件组成工作原理：此电/气阀门定位器结合在气动调节阀上用于使阀杆位置（控制变量）与输 入信号（参考变量）相对应，它接收的输入信号与调节阀的行程/旋转角比较，产生气动压 力信号（输出变量）具体步骤：阀的位置经采集臂和位移传感器以线性传至模拟量PD调节器，同时A/D 转换器传送阀的的位置至微控制器，PD调节器将这个实际值与由A/D转换器转换之后 的4〜20MADC的控制信号（参考变量）比较，若有偏差,I/P转换器的操作改变为经后 面的空气容积增强器充气或排空，使其所属的调节阀的闭合部件（阀芯）移动至参考变 量所决定的位置，空气容积增强器和压力调节器提供压缩空气供气流量调节器用于定 位器的吹扫并保证空气容积增强器无故障运行控制阀即调节阀阀位传感器即位移传感器 控制电路即PD调节器微处理器即 微控制器 电气转换器即 I/P 转换器 气动放大器即空气容积增强器 压力定值器即压力 调节器流量定值器即流量调节器 输出气量调整即容积限制器 LCDJ 即显示 通讯：备有用于通讯的HART协议接口，使用HART的手操器可建立通讯和操作定位 器，以将频率叠加在现有的4至20MA参考变量信号回路上的方式传送数据。

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