[发明专利]电-气动的定位器

说明书

本发明涉及一种用于控制在各种工厂(例如石油化工厂和化工厂)中所用的控制阀的操纵轴的电—气动定位器，此定位器用由输入信号转换而成的空气压力将操纵轴控制在一与输入信号相对应的位置上。

通常，在例如石油化工厂这样的工厂中，用于调节易爆气体的流量的自动调节阀不能由电信号直接驱动。为此，要将电信号转换成气动信号，并用此气动信号操纵自动调节阀。

如图2所示，用作一个用于控制自动调节阀的操纵轴的阀定位器的这类电—气动定位器要设计成使电信号I₀(例如4mA至20mA)与反馈信号之间的偏差e转换成负载，以得到一负载信号(脉冲信号)，并将该负载信号转换成一气动信号，以最终得到一预定的输出空气压力Pn。

图2示出了阀定位器的工作原理。参考标号1代表一由一CPU(中央处理单元)组成的运算单元，电信号I₀通过一输入部分6向其输入；标号2代表数字或电—气动转换器，它有一个喷嘴/挡板机构并用由脉冲弦和来自运算单元1的输出组成的负载信号驱动；标号3代表一用于将喷嘴/挡板机构的喷嘴背压力PN放大并将合成值作为输出空气压力Pn输出至一自动调节阀4的操纵装置4A的高增益控制继电器；而标号5代表一用于检测实际操作量X并将其作为一个电信号回授至运算单元1的传感器。运算单元1得到电信号I₀与来自传感器5的检测信号之间的偏差e，并将负载信号(脉冲信号)输给电—气动转换器2，而该负载信号是通过将偏差e转换成负载从而使挡板机构的喷嘴和挡板平衡以电信号I₀为依据的力而得到的。图3示出了信号的偏差e和信号的负载之间的关系。当信号的偏差e为零(0％的信号)时，信号的负载为50％。

图4示出了传统的阀定位器的详细布置。参看图4，参考标号10代表自动调节阀4的操纵轴；而标号11代表一具有固定在轭铁(未示出)一侧的箱体12的电—气动定位器，该轭铁用螺钉通过支架及其类似物装在自动调节阀4上。用于将操纵轴10的运动反馈给电—气动转换器2的反馈机构13布置在具有一防爆结构的箱体12中。反馈机构13的反馈杠杆14有一位于箱体12中的内端，它由轴15摆动地支承，并从箱体12可摆动地延伸主操纵轴10处。反馈杠杆14的从箱体12伸出的外端用一长孔16和一销钉17与操纵轴结合。反馈机构13包括一其一端由一枢轴18摆动地支承并通过一反馈弹簧19与挡板20结合的横向臂21，一装在框臂21上的框臂调节螺丝22，一装在反馈杠杆14的轴15上的反馈板23，一装在框臂调节螺丝22上、能垂直移动并具有与反馈板23接触的末端的板接触构件24，等等。当转动框臂调节螺丝22，使板接触构件24沿框臂调节螺丝22垂直移动时，反馈弹簧9的力就改变，实行跨度调节(将在以后描述)。

箱体12装有图2所示的并由一喷嘴/挡板机构27和一磁铁组件28组成的电—气动转换器2。电—气动转换器2的磁铁组件28由从运算装置1输入的负载信号驱动，使挡板20在支点30上摆动。当档板20摆动时，挡板20和布置得与之相邻并相对的喷嘴31之间的距离改变。换言之，喷嘴的背压PN改变。此喷嘴背压PN由控制继电器3放大，作为阀的驱动力被输出。当从控制继电器3输出的空气压力Pn作用在操纵装置4A上时，操纵装置4A沿垂直方向移动自动调节阀4的操纵轴10。其结果是，自动调节阀4的阀开度得到控制。操纵轴10的运动被反馈杠杆14接收，反馈给喷嘴/挡板机构27，从而使挡板的运动稳定。

喷嘴/挡板机构27包括具有其中心部分可摆动地支承在支点30上的挡板20，和与挡板20的一端相邻并相对的喷嘴31。在喷嘴31的对面侧形成零点调整机构32的零点调整弹簧33的一端与喷嘴/挡板机构27结合。喷嘴31通过一空气供应管34与空气源(未示出)相连。恒定的供气压力Psup(通常为1.4kgf/cm²)即由此空气源供往喷嘴31。控制继电器3、节流器35、减压阀36、空气压力表(未示出)等则沿供气管34布置在中途。