（一）工作原理

電氣閥門​、氣動(dòng)閥門定位器是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的重要附件和配件之一，起閥門定位作用。

電氣閥門、氣動(dòng)閥門定位器是按力矩平衡原理工作的，當(dāng)通入波紋管2的信號(hào)壓力P1增加時(shí)，使主杠桿3繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使噴嘴擋板9靠近噴嘴，噴嘴背壓經(jīng)單向放大器8放大后，通入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜室的壓力增加，使閥桿向下移動(dòng)。并帶動(dòng)反饋桿繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，反饋凸輪也隨之作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾輪使副杠桿4繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并將反饋彈簧拉伸，彈簧對(duì)主杠桿3的拉力與信號(hào)壓力用在波紋管上的力達(dá)到力矩平衡時(shí)，儀表達(dá)到平衡狀態(tài)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥位維持在一定的開度上，一定的信號(hào)壓力就對(duì)應(yīng)于一定的閥位開度。以上作用方式為正作用，若要改變作用方式，只要將凸輪翻轉(zhuǎn)，A向變成B向等，即可。所謂正作用定位器，就是信號(hào)壓力增加，輸出壓力亦增加；所謂反作用定位器，就是信號(hào)壓力增加，輸出壓力則減少。一臺(tái)正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)只要裝上反作用定位器，就能實(shí)現(xiàn)反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作；相反，一臺(tái)反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)只要裝上反作用定位器，就能實(shí)現(xiàn)正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。

（二）結(jié)構(gòu)原理

電氣閥門、氣動(dòng)閥門定位器接收來自控制器或控制系統(tǒng)中4～20mA等弱電信號(hào)，并向氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸送空氣信號(hào)來控制閥門位置的裝置。

其與氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥配套使用，構(gòu)成閉環(huán)控制回路。把控制系統(tǒng)給出的直流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣信號(hào)，控制調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作。同時(shí)根據(jù)調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行反饋，使閥門位置能夠按系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)進(jìn)行正確定位。

（三）主要功能

電氣閥門、氣動(dòng)閥門定位器與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成自控單元和各種調(diào)節(jié)閥連接經(jīng)過調(diào)試安裝后，組合成氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。用于各種工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域當(dāng)中。

3電氣閥門定位器

由于現(xiàn)在DCS在現(xiàn)場(chǎng)使用越來越多，很多控制器都是使用了中控系統(tǒng)的控制器，所以中控到現(xiàn)場(chǎng)的都是4-20mA的電信號(hào)，到現(xiàn)場(chǎng)又需要閥動(dòng)作的比較快。

雖然閥門定位器由最初的氣/氣閥門定位器、電/氣閥門定位器發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字閥門定位器、區(qū)域總線閥門定位器，但它們的基本原理和主要功能都沒有大的改變。

（一）定位器中基本自控元件介紹

電/氣轉(zhuǎn)換器原理隨著儀表技術(shù)的發(fā)展，氣動(dòng)儀表領(lǐng)域已逐步被電動(dòng)儀表和計(jì)算機(jī)控制所占領(lǐng)，現(xiàn)在只有在一些特殊的場(chǎng)合還在使用氣動(dòng)儀表，作為儀表中的閥門附件“定位器”也由原來的氣動(dòng)閥門（P/P）定位器逐步由電/氣（E/P）閥門定位器所代替。那么在電/氣閥門定位器中輸入的電信號(hào)是如何轉(zhuǎn)換成氣信號(hào)的呢？我們以SAMSON6111型電/氣轉(zhuǎn)換器為例介紹一下它的工作原理(見圖1)：

氣動(dòng)功率放大器（8）在設(shè)計(jì)時(shí)；選用合適的彈簧力（8.2），使當(dāng)輸入信號(hào)為0mA時(shí)保持輸出PA在100mbar，這樣輸出的壓力通過恒節(jié)流孔（8.4）使噴嘴（7）內(nèi)有一定的背壓。

當(dāng)輸入的信號(hào)增加時(shí)；通電的線圈（2）切割永久磁鐵（3）的磁力線，產(chǎn)生向上的力→擋板（6）靠近噴嘴（7）使背壓（PK）增加→膜片（8.3）↓→打開閥芯（8.5）→輸出PA↑。當(dāng)輸入信號(hào)減少時(shí)；擋板（6）離開噴嘴（7）→背壓（PK）減少→輸出壓力（PA）作用下膜片（8.3）↑→閥芯（8.5）關(guān)死→輸出壓力通過閥芯（8.5）釋放。當(dāng)PA同PK平衡時(shí)輸出壓力保持不變；這時(shí)電信號(hào)在線圈（2）中產(chǎn)生的力也同背壓（PK）取得平衡。這樣輸入的電信號(hào)就轉(zhuǎn)換成氣信號(hào)了。

（二）定位器的組成

以SAMSON的4763電/氣閥門定位器（圖1A）為例，定位器主要組成部分見圖2。

氣動(dòng)及電氣閥門常見結(jié)構(gòu)及原理

1.反饋桿（1）2.反饋彈簧（6）3.反饋風(fēng)箱（7）4.氣動(dòng)功率放大器（7下部）5.電/氣轉(zhuǎn)換器（21）

（三）定位器工作原理

1.模擬定位器我們還是以SAMSON的4763定位器為例（參考圖3）。我們?cè)O(shè)：調(diào)節(jié)閥為FC（氣開）；定位器為正作用

A）閥位根據(jù)輸入信號(hào)成比例動(dòng)作

輸入信號(hào)↑→Pe點(diǎn)氣壓↑→反饋風(fēng)箱中連桿（9）向左動(dòng)作→壓緊彈簧（6），擋板（10.2）靠近噴嘴（10.1）→輸出風(fēng)壓↑→閥桿（對(duì)于氣開閥）↑→壓緊彈簧（6）→反饋風(fēng)箱中連桿（9）向右動(dòng)作→擋板（10.2）離開噴嘴（10.1）→輸出氣壓（Pst）↓。當(dāng)反饋彈簧的力與反饋風(fēng)箱的力平衡時(shí)，閥位保持與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的位置。

B）定位

當(dāng)輸入信號(hào)不變時(shí)：

由于工藝條件變化導(dǎo)致閥桿↑→壓緊執(zhí)行器彈簧→壓緊彈簧（6）→反饋風(fēng)箱中連桿（9）向右動(dòng)作→擋板（10.2）離開噴嘴（10.1）→輸出氣壓↓→由執(zhí)行器向下的彈簧力使閥位回到原來的地方。

由于工藝條件變化導(dǎo)致閥桿↓→放松執(zhí)行器彈簧→放松彈簧（6）→反饋風(fēng)箱中連桿（9）向左動(dòng)作→擋板（10.2）靠近噴嘴（10.1）→輸出氣壓↑→使執(zhí)行器向上運(yùn)動(dòng)使閥位回到原來的地方。

（四）調(diào)試

調(diào)至零點(diǎn)時(shí)給調(diào)節(jié)閥輸入電流信號(hào)（一般為4mA），如若閥位指針指示不在零位上，打開閥門定位器，緩慢調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使閥位指針指示零位。調(diào)節(jié)量程時(shí)，調(diào)節(jié)定值器使其輸出值達(dá)到閥門所需的氣源壓力值。零位調(diào)準(zhǔn)以后，分別給調(diào)節(jié)閥輸入8mA、12mA、16mA和20mA信號(hào)，閥位指針應(yīng)分別指向25%、50%、75%和100%。如果指示不準(zhǔn)確，可微調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，便能指示準(zhǔn)確。如果效果仍不太好，那就是行程量不足，松動(dòng)量程調(diào)節(jié)鎖緊螺釘，并轉(zhuǎn)動(dòng)量程調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)結(jié)束后擰緊鎖緊螺釘。通過反復(fù)調(diào)整零點(diǎn)和量程，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程在公差范圍內(nèi)。

（五）故障總結(jié)

1.閥門定位器有輸入信號(hào)但是沒有輸出信號(hào)。

（1）電磁鐵組件發(fā)生故障，建議換電磁鐵組件。

（2）供氣壓力不對(duì)，建議檢查氣源壓力。

（3）氣動(dòng)放大器擋板零點(diǎn)調(diào)節(jié)過高，擋板遠(yuǎn)離噴嘴。

（4）氣路堵塞。

（5）氣路連接有誤（包括放大器）。

（6）電/氣定位器輸入信號(hào)線正負(fù)極接反。

2.閥門定位器沒有輸入信號(hào)但是輸出信號(hào)一直最大。

（1）氣動(dòng)放大器擋板零點(diǎn)調(diào)節(jié)過低，擋板過于壓緊噴嘴。

（2）噴嘴堵塞。

（3）輸出壓力緩慢或不正常。

會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的膜頭受損、漏氣，造成有輸入信號(hào)但調(diào)節(jié)閥動(dòng)作緩慢的故障，使調(diào)節(jié)閥達(dá)不到及時(shí)調(diào)節(jié)的效果，處理辦法檢查膜室，更換膜片。

3.定位器線性不好

（1）反饋凸輪或彈簧選擇不當(dāng)或者方向不對(duì)。（2）反饋連桿機(jī)構(gòu)安裝不好或者在某些位置有卡住的現(xiàn)象。（3）噴嘴或擋板有異物。（4）背壓有輕微泄漏現(xiàn)象。

（六）結(jié)語

為閥門定位器提供的壓縮空氣必須是經(jīng)過過濾器清潔的空氣。工作中拆卸的部件，在調(diào)節(jié)結(jié)束后一定要正確的固定。注意不要使磁性裝置受到震動(dòng)或?qū)ζ涫┘舆^大的力，這樣會(huì)使零件受損，工作性能降低。應(yīng)盡量減少拆卸噴嘴擋板裝置的次數(shù)。