CN104832698B - 一种新型气动智能定位器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阀门定位器领域，具体涉及一种新型气动智能定位器及其使用方法，包括阀杆、定位控制器、内设活动隔板的腔室，所述活动隔板将所述腔室分为上下两个气室，所述阀杆一端设于所述下气室内并与所述活动隔板连接；所述定位控制器与所述上气室的进气阀和出气阀连接。本发明采用双向推动的方式，加快了定位速度，同时采用气动定位与层叠压电陶瓷两级定位的方式，提高了定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及阀门定位器领域，具体涉及一种新型气动智能定位器及其使用方法。
背景技术
调节阀又称控制阀，它是过程控制系统中用动力操作改变流体流量的装置，按实现方式可分为机械调节阀、电动调节阀、液动调节阀以及气动调节阀，其中气动调节阀由于其结构简单、操作方便、使用可靠、易于维护和防火防爆等优点，在冶金、化工、纺织、石化、制药等大型过程控制领域具有广泛的应用。气动智能阀门定位器是气动调节阀的专用控制部件，可以改善阀门的特性，提高控制的精度、响应速度。目前国外调节阀配套的定位器几乎全部为智能型阀门定位器。国内调节阀因工业发展水平、经济等方面的原因，调节阀配套智能定位器比例约为40%-70%，其余调节阀基本配套电气阀门定位器。近几年调节阀配套智能定位器的比率正在逐年增大，随着技术发展机械定位器最终会被市场淘汰。
气动智能阀门定位器是气动执行器的专用控制部件，气动执行器一般由气动执行机构和阀门组成，气动执行机构是气动调节阀的推动装置，接受气压信号输入，推动阀杆移动或旋转相应的量，以改变阀杆位移或旋转角度，从而改变阀门阀芯的开度，最终实现控制阀内流体的流量变化。
为了实现精确调节流体介质的流量，改善气动调节阀的效能，执行机构上需要加装阀门定位器。阀门定位器是气动调节阀的主要部件之一，与气动调节阀配套使用，接收系统控制器的输出信号，然后输出控制信号去控制气动调节阀的开度，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过位移传感器反馈到阀门定位器，从而组成一个闭环回路。
当前气动调节阀的执行器为传统弹簧薄膜阀，由输入气路1、储气膜头2、弹簧阻尼机构3、阀杆运动机构、阀体部件组成。阀杆运动机构中包括普通阀杆4。如图1所示，图1下方左边的箭头代表流体入，右边的箭头代表流体出，该结构由于采用单气室，运动定位速度慢，且由于流体压力波动以及气压波动造成阀杆定位精度较低。为提高阀杆定位速度与定位精度，本发明提出了一种新型结构智能定位器。
发明内容
针对现有技术存在的问题，提供一种提高阀杆定位速度与定位精度的新型气动智能定位器。
本发明采用的技术方案为：
一种新型气动智能定位器，包括阀杆、定位控制器、内设活动隔板的腔室，所述活动隔板将所述腔室分为上下两个气室，所述阀杆一端设于所述下气室内并与所述活动隔板连接；所述定位控制器与所述上气室的进气阀和出气阀连接，所述定位控制器还与所述下气室的进气阀和出气阀连接。
作为本发明的优选实施方式，所述阀杆为压电陶瓷阀杆，在所述阀杆上还设有接触电极，所述定位控制器与所述接触电极连接。
作为本发明的优选实施方式，还包括气体放大器，所述气体放大器与所述上气室的进气阀连接，所述气体放大器还与所述下气室的进气阀连接，所述定位控制器与所述气体放大器连接。
作为本发明的优选实施方式，在所述阀杆上还设有锁紧机构，所述定位控制器与所述锁紧机构连接。
作为本发明的优选实施方式，在所述阀杆上还设有位移检测装置，所述定位控制器与所述位移检测装置连接。
一种上述的新型气动智能定位器的使用方法，具体步骤如下：
步骤一：将设定值输入定位控制器，比较当前阀杆位置与所述设定值，确定阀杆运动方向，并打开锁紧机构，定位控制器通过控制上气室进气阀和出气阀、下气室进气阀和出气阀，进而控制阀杆运动。阀杆向下运动时，打开上气室进气阀，关闭上气室出气阀，打开下气室出气阀，关闭下气室进气阀。阀杆向上运动时，打开下气室进气阀，关闭下气室出气阀，打开上气室出气阀，关闭上气室进气阀。
步骤二：阀杆运动时，控制气体放大器，增加进气量，加快阀杆运动速度，当阀杆位置接近设定值时，控制锁紧机构锁定阀杆。优选的，当阀杆位置处于设定值的±0.1mm范围内时，控制锁紧机构锁定阀杆。
步骤三：锁定阀杆后，关闭上气室进气阀与出气阀，关闭下气室进气阀与出气阀。
步骤四：锁定阀杆后，控制接触电极电压，精确控制阀杆到达设定值位置。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明采用气动定位与层叠压电陶瓷两级定位的方式，提高了定位精度；
2、本发明同时采用双向推动的方式，加快了定位速度。
附图说明
图1是现有技术结构示意图
图2是本发明结构原理示意图
图中标记：1-输入气路，2-膜头，3-弹簧阻尼机构，4-普通阀杆，5-设定值，6-定位控制器，7-气体放大器，8-上气室，801-上气室进气阀，802-上气室出气阀，9-下气室，901-下气室进气阀，902-下气室出气阀，10-锁紧机构，11-阀杆，12-接触电极，13-位移检测装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图2所示，一种新型气动智能定位器，包括阀杆11、定位控制器6、内设活动隔板的腔室，所述活动隔板将所述腔室分为上下两个气室，所述阀杆11一端设于所述下气室9内并与所述活动隔板连接；所述定位控制器6与所述上气室8的进气阀801和出气阀802连接，所述定位控制器6还与所述下气室9的进气阀901和出气阀902连接。阀芯设于所述阀杆11另一端，图2中阀芯左侧的箭头代表流动介质。
所述阀杆11为层叠压电陶瓷阀杆，在所述阀杆上还设有接触电极12，所述定位控制器6与所述接触电极12连接。还包括气体放大器7，所述气体放大器7与所述上气室的进气阀801连接，所述气体放大器7还与所述下气室的进气阀901连接，所述定位控制器6与所述气体放大器7连接。
在所述阀杆11上还设有锁紧机构10，所述定位控制器6与所述锁紧机构10连接。在所述阀杆11上还设有位移检测装置13，所述定位控制器6与所述位移检测装置13连接。
一种上述的新型气动智能定位器的使用方法，具体步骤如下：
步骤一：将设定值输入定位控制器6，比较当前阀杆11位置与所述设定值，确定阀杆11的运动方向，并打开锁紧机构10，定位控制器通过控制上气室进气阀801和出气阀802、下气室进气阀901和出气阀902，进而控制阀杆11运动。阀杆11向下运动时，打开上气室进气阀801，关闭上气室出气阀802，打开下气室出气阀902，关闭下气室进气阀901。阀杆11向上运动时，打开下气室进气阀901，关闭下气室出气阀902，打开上气室出气阀902，关闭上气室进气阀901。
步骤二：阀杆11运动时，控制气体放大器7，增加进气量，加快阀杆11的运动速度，当阀杆11的位置接近设定值时，控制锁紧机构10锁定阀杆11。
步骤三：锁定阀杆11后，关闭上气室进气阀801和出气阀802，关闭下气室进气阀901和出气阀902。
步骤四：锁定阀杆11后，控制接触电极12的电压，精确控制阀杆11到达设定值位置。
下面再详述本发明：针对现有技术存在的问题，提供一种定位精度高、定位速度快的气动智能定位器。
本发明采用的技术方案为：本发明一种新型结构智能定位器结构原理图如图2所示。采用双气室结构与层叠压电陶瓷阀杆结合的方式，实现气动智能定位器的快速高精度的定位。其中双气室结构实现阀杆的快速粗定位，层叠压电陶瓷阀杆实现气动智能定位器的高精度定位。具体工作原理：外部设定值5输入智能定位控制器6，控制上气室进气阀801、出气阀802、下气室进气阀901、出气阀902，比较当前阀杆11位置与设定值5，确定阀杆11的运动方向。向下运动时，控制气体放大器7，增加进气量，加快阀杆11的运动速度。打开上进气阀801，关闭上出气阀802，打开下出气阀902，关闭下进气阀901。当阀杆11的位置到达设定值附近时，锁定结构10锁定阀杆11。关闭上进气阀801，关闭下出气阀902。控制接触电极12的电压，精确控制阀杆11到设定位置。向上运动时，控制气体放大器7，增加进气量，加快阀杆11的运动速度。打开下进气阀901，关闭下出气阀902，打开上出气阀802，关闭上进气阀801。当阀杆11的位置到达设定值附近时，锁定结构10锁定阀杆11。关闭下进气阀901，关闭上出气阀802。控制接触电极12的电压，精确控制阀杆11到设定位置。
该原理采用双向推动的方式，加快了定位速度，同时采用气动定位与层叠压电陶瓷两级定位的方式，提高了定位精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种新型气动智能定位器，其特征在于，包括阀杆、定位控制器、内设活动隔板的腔室，所述活动隔板将所述腔室分为上下两个气室，所述阀杆一端设于所述下气室内并与所述活动隔板连接；所述定位控制器与所述上气室的进气阀和出气阀连接，所述定位控制器还与所述下气室的进气阀和出气阀连接，在所述阀杆上还设有锁紧机构，所述定位控制器与所述锁紧机构连接，所述阀杆为压电陶瓷阀杆，在所述阀杆上还设有接触电极，所述定位控制器与所述接触电极连接。
2.根据权利要求1所述的新型气动智能定位器，其特征在于，还包括气体放大器，所述气体放大器与所述上气室的进气阀连接，所述气体放大器还与所述下气室的进气阀连接，所述定位控制器与所述气体放大器连接。
3.根据权利要求2所述的新型气动智能定位器，其特征在于，在所述阀杆上还设有位移检测装置，所述定位控制器与所述位移检测装置连接。
4.一种权利要求3所述的新型气动智能定位器的使用方法，其特征在于，
步骤一：将设定值输入定位控制器，比较当前阀杆位置与所述设定值，确定阀杆运动方向，并打开锁紧机构，定位控制器通过控制上气室进气阀和出气阀、下气室进气阀和出气阀，进而控制阀杆运动；阀杆向下运动时，打开上气室进气阀，关闭上气室出气阀，打开下气室出气阀，关闭下气室进气阀；阀杆向上运动时，打开下气室进气阀，关闭下气室出气阀，打开上气室出气阀，关闭上气室进气阀；
步骤二：阀杆运动时，控制气体放大器，增加进气量，加快阀杆运动速度，当阀杆位置接近设定值时，控制锁紧机构锁定阀杆；
步骤三：锁定阀杆后，关闭上气室进气阀与出气阀，关闭下气室进气阀与出气阀；
步骤四：锁定阀杆后，控制接触电极电压，精确控制阀杆到达设定值位置。
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