新型式阀门荷载器和它在船类装置智能扼制中运用

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1、新型式阀门荷载器和它在船类装置智能扼制中运用1常规定位器采用力平衡原理，工作时需连续供给压缩空气，能耗大；常规定位器零点和行程的调整须用手动反复调整，很费时。2智能型电■气阀门定位器智能型电■气阀门定位器是基于微处理器、具有通讯能力的电■气转换仪表。其输入信号是010mA或420mA电流信号，并带有通信接口，支持多种通信协议。智能电-气阀门定位器的给定值与实际值的比较采用电信号，用微处理器的控制程序取代了易于受振动等干扰影响的力平衡方式，可消除力转换过程及机械传动所产生的问题。智能型电-气阀门定位器具有控制精度高、适应环境能力强、能耗低、易于操作、维护工作

2、量少等优点。下面以西门子公司SIPARTPS2产品为例来介绍智能阀门定位器。2.1智能阀门定位器的组成SIPARTPS2智能电■气阀门定位器是一种将压电技术应用于定位器，并带有高集成微处理器的智能现场设备，用来控制气动直行程或角行程执行机构。它主要由PCB印刷电路板组件、执行机构行程检测组件、压电阀单元和控制面板等部分组成。2.1.1PCB印刷电路板组件PCB印刷电路板组件（主板）主要由微处理器和输入电路组成。微处理器是定位器控制电路的核心，整个定位器的性能主要取决于微处理器的控制程序。输入电路把给定值和阀位反馈信号转换成电压信号，经A/D转换器转换成数字

3、量输入计算机。有的定位器上带有通讯接口，可与笔记本电脑、控制器或通过现场总线与其它计算机等进行通讯。2.1.2执行机构行程检测组件也称阀位反馈系统。它通过刚性的和不振荡的连杆与调节阀阀杆进行无间隙配合，把调节阀的行程（位移或转角）转化为反馈电位器的转角，进而转化为电信号。用于阀位反馈的电位器不是常规的电位器，而是一种装有球轴承和非常耐用的电阻薄片。电阻薄片用特殊的耐磨损导电塑料材质做成，适于各种场合，连续动作也不会损坏。执行机构行程的检测也可采用非接触式位置传感器（NCS）代替线性电位器。采用NCS不必安装用于行程与转角转换的连接件，具有抗振性更强、传感器

4、无磨损、可安装在非常小的执行机构上和小行程无滞后等优点。2.2定位器的工作原理SIPARTPS2智能电■气阀门定位器的工作原理与传统定位器完全不同o它采用微处理器对给定值和执行机构位置反馈信号作比较，若有偏差，就根据偏差的大小和方向来控制压电阀的开关，进而调节进入执行机构气室的空气流量来改变调节阀开度。当调节阀工作时，执行机构的直线或转角位移反馈信号X通过安装的组件检测，给定值W则是来自调节器输出的控制信号。给定值与阀位反馈信号均经A/D转换器转换成数字量输入微处理器进行比较，微处理器根据二者偏差的大小和方向输出电控指令给压电阀。SIPARTPS2电■气定

5、位器有单作用定位器和双作用定位器两种,分别用于弹簧复位式执行机构和无弹簧执行机构。图中3为单作用定位器压电阀单元，要配合使用弹簧复位式气动执行机构5.在单作用定位器中，压电阀A和B用来控制压缩空气进出执行机构气室的通道,阀A是进气阀，阀B是排气阀，这两个阀门都只有“开诩咲哂种状态。在任一时刻，阀A、B之中只能有一个开通，另一个关闭。当A开通时，由于压缩空气压力大于执行机构气室内压力，因此压缩空气进入气室，阀杆向下移动；反之当B开通时，执行机构气室内的压缩空气经B排入大气，阀杆在弹簧的作用下向上移动。对于双作用定位器，则要釆用图中虚线框3和4部分所示的双作用

6、定位器压电阀单元，并配合使用无弹簧气动执行机构6•当执行机构向下运动时，阀A和D均开通，另两阀关闭，执行机构上气室接通气源，下气室排气；当执行机构向上运动时，阀B和C均开通，另两阀关闭，执行机构下气室接通气源，上气室排气。微处理器用一个五步开关程序对压电阀进行控制。当控制偏差很大时（高速区），定位器输出一个连续信号；当控制偏差不大时（低速区），定位器输出脉冲信号；当控制器偏差很小时（自适应或可调死区状态），则没有控制指令输出。显然，当执行机构运动到与给定值要求位置相同时，压电阀都处于关闭状态，不消耗压缩空气。2.3通信功能西门子智能阀门定位器具有通信接口，

7、支持HART通信、Profibus-PA总线通信和基金会现场总线（FF）通信。通过通信，可以把所有智能阀门定位器初始化的参数数据上传到系统中并加以保存。智能阀门定位器的通信功能使其可与其它智能仪表一起用于现场总线控制系统。HART协议采用标准的Bell202移频键控信号以1200波特率进行通信。其物理层信号采用两种不同频率的正弦信号叠加在420mA的直流信号上进行通信。它可使模拟信号和数字信号同时进行双向通信而不互相干扰。3在船舶自动控制系统中的应用前景船舶机舱自动控制系统的工作环境恶劣，温度波动范围大、存在振动和冲击。尽管如此，由于船舶工作环境的特殊性，

8、船用产品相对陆用产品可靠性要求更高并要求具有良好的可操作性。为了降