西门子智能电气阀门定位器在冶金生产控制的应用

1 前 言

在自动化程度越来越高的冶金行业中 ,调节阀起着至关重要的作用,一旦其发生故障, 轻则出现生产事故，停机，停炉影响各级生产指标，生产任务，影响装置的安全运行。重则可能出现人身安全事故，将直接影响家庭的幸福和企业的命运。随着智能仪表技术的发展，微电子技术广泛应用在传统仪表中，大大提高了仪表的功能与性能。其在电气阀门定位器中的应用使智能定位器的性能和功能有了一个大的飞跃，为智能化，快捷化生产提供了有力的保障。
阀门定位器是气动调节阀的关键附件之一，其作用是把调节装置输出的电信号变成驱动调节阀动作的气信号。它具有阀门定位功能，既克服阀杆摩擦力，又可以克服因介质压力变化而引起的不平衡力，从而能够使阀门快速的跟随，并对应于调节器输出的控制信号，实现调节阀快速定位，提升其调节品质。随着智能仪表技术的发展，微电子技术广泛应用在传统仪表中，大大提高了仪表的功能与性能。
阀门定位器反馈杆反馈阀门的开度位置发生变化，当输入信号产生的电磁力矩与定位器的反馈系统产生的力矩相等，定位器力平衡系统处于平衡状态，定位器处于稳定状态，此时输入信号与阀位成对应比例关系。当输入信号变化或介质流体作用力等发生变化时，力平衡系统的平衡状态被打破，磁电组件的作用力与因阀杆位置变化引起的反馈回路产生的作用力就处于不平衡状态，由于喷嘴和挡板作用，使定位器气源输出压力发生变化，执行机构气室压力的变化推动执行机构运动，使阀杆定位到新位置，重新与输入信号相对应，达到新的平衡状态。 在使用中改变定位器的反馈杆的结构(如凸轮曲线)，可以改变调节阀的正、反作用，流量特性等，实现对调节阀性能的提升。
在工业过程自动化控制中，气动调节阀是流体控制系统中重要的执行单元，对整个系统的流体控制和调节起到至关重要的作用。而电气阀门定位器作为调节阀的主要控制附件，接收标准的控制信号（4—20mA模拟信号），把它们对应地变成机械位移（如直线行程或角度位移），来改变阀门的开度（即流通面积），从而达到控制流体参数（流量、压力、温度等）的目的，使整个控制系统连续、稳定有效地运行。

2 现状

连铸机以及各加热炉调节阀应用传统式电气阀门定位器，电气阀门定位器经过几十年的发展，各公司产品虽不尽相同，但基本原理大致相似，下面画简图进行说明，其基本结构见下图 1和2。

图1传统式电气阀门定位器实物 图2传统式电气阀门定位器基本结构
据不完全统计在线使用该定位器的调节大概在1500多台，这种传统的气动阀中大量使用了电磁铁作为电－机械转换级，其把电动控制信号转换为机械的位移，推动阀芯，实现气路的切换或气体压力、流量的比例控制。
2.1 应用现场出现的故障如下：
2.1.1 常规定位器多为机械力平衡原理,它采用喷嘴挡板机构,可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，使其调节波动，无法使岗位人员投自动模式 。
2.1.2 由于喷嘴本身的特性 ,执行器在稳定状态时也要