电/气转换器与阀门定位器

1.电/气转换器

由于气动执行器具有一系列优点，绝大部分使用电动调节仪表的系统也使用气动执行器。为使气动执行器能够接受电动调节器的控制信号，必须把调节器输出的标准电流信号转 换为20〜lOOkPa的标准气压信号。这个工作是由电/气转换器完成的。

图3-38是力平衡式电/气转换器的原理图。

图中，由电动调节器送来的 电流/通入线圈2，该线圈能在永 久磁铁的气隙中自由地上下移动。 当输入电流/增大时，线圈与磁铁 产生的吸力增大，使杠杆1作逆 时针方向转动，并带动安装在杠 杆上的挡板3靠近喷嘴4,使喷嘴 挡板机构的背压升高，并经气动 功率放大器9放大（气动功率放 大器在阀门定位器中讨论）后产生20 ~ 100kPa的输出压力完成电/气转换；与此同时，该压力还作为反馈信号作用于波纹管6,使杠杆产生向上的反馈力矩，与电磁力矩相平衡，构成力平衡式电/气转换系统。弹簧5可用来调整输出零点；移动波纹管的安装位置可调整量程；重锤8用来平衡杠杆的重 量，使其在各种安装位置都能准确地工作，这种转换器的精度可达到0.5级。

2. 阀门定位器

在图3-25所示的气动执行器中，阀杠的位移是由作用到薄膜上的推力与弹簧反作用力 动态平衡后确定的。为了防止阀杆引出处的泄露，填料总要压得很紧，致使摩擦力可能很 大；此外，由于种种原因，被调节流体对阀心的作用力也可能相当大。所有这些都会影响执 行机构与输人信号之间的定位关系，使执行机构产生回环特性，严重时可能造成系统振 荡。因此，在执行机构工作条件差及要求调节质量高的场合，都在执行机构前加装阀门定位 器。其框图如图3-39所示。由图可见，借助于阀杆位移负反馈，使调节阀能按输人信号精 确地确定自己的开度。

图3-40所示是阀门定位器与气动执行机构配合使用的原理图。由图可知，它是一个气压-位移反馈系统，其工作过程为：由电/气转换器的输出气压信号Pi作用于波纹管1，使挡 板2以反馈凸轮3为支点转动，当挡板靠近喷嘴时，使背压室A内压力上升，推动膜片使锥 阀4关小，球阀5开大。这样，气源的压缩空气就较易从D室进入C室，而较难进入B室 排入大气，使C室的压力急剧上升，此压力送往执行机构，通过薄膜产生推力，推动阀杆 向下移动，并带动凸轮3按顺时针方向旋转，使挡板下端右移并离开喷嘴，以减小输出压力 P,zui终达到平衡。在平衡时，由于放大器的放大倍数很高（约为10~20倍），输出气量很大，有很强的负载能力，故可直接推动执行机构。

阀门定位器采用了深度位移负反馈，因而能克服阀杆上的摩擦力，消除流体不平衡力的 影响，改善了执行器的静态特性；此外，由于它使用了气动功率放大器，增强了供气能力， 加快了执行机构的动作速度，改善了执行器的动态性能；第三，还可通过改变反馈凸轮的形 状，使调节阀的线性、对数、快开流量特性互换，以适应控制系统不同的控制要求。

若将电/气转换器与阀门定位器组合为一体，即可构成电/气阀门定位器，其工作原理基本相同，这里不再叙述。需知两者的结合，可节省一个气动功率放大器，从而节约了仪表成本，提高了经济效益。