[发明专利]一种智能电气阀门定位器及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位器及控制系统，尤其是指一种智能电气阀门定位器及控制系统。

背景技术

在自动控制系统中，电动调节器或DCS输出的控制信号4～20mA DC，经电——气转换，变成气动信号，作用于调节阀膜头上或工作气缸，推动调节阀阀芯动作，执行自动调节功能，阀门定位器的作用在于，将气动调节阀执行器的输出位移反馈回来，随时与其输入量信号进行比较，修正输出，以提高调节系统精确度，消除执行机构中特性不稳定部件对系统特性的影响，克服机械性干摩擦的影响，增加阀杆的移动速度，提高调节系统的响应速度，增加推动作用的动力，以达到改善调节系统的静态特性和动态特性。

目前，西方工业发达国家生产的智能电气阀门定位器内均设有微处理器，支持智能通讯，通讯的方式有HART通信和Profibus、FF总线通信，通过通信，可以把所有智能阀门定位器初始化的参数及其他参数上传到DCS自动控制系统中，并加以保存，智能阀门定位器还具有故障诊断功能，以及防止电磁干扰、参数液晶显示等优势，已经在过程工业，特别是在炼油、化工、轻工、石油化工生产装置中得到广泛地应用。SAMSON的3730、FISHER的DVC6000、DVC2000、METSO NELES的ND9000、SIEMEN的PS2、FOXBORO的SRD991、YAMATAKE、的SVP3000、YOKOGAWA的FVP等市售产品深受欢迎，销量大，市场占有率高，美中不足在于，现有的智能电气阀门定位器的电气转换器和气动放大器容易出故障，在工业生产中，仪表用气源，由于工程设计或生产操作不当，气源中的水、油、尘粒难以除净，由于节流孔的直径仅为0.3mm，喷嘴孔的直径仅为0.9mm，容易堵塞，气体流动不畅，这类阀门定位器运行不好的故障，时有发生，影响生产过程自动化系统的运行。

该项目同类产品国内仅有四家公司生产，其中三家是仿德国西门子公司产品的原理制造，另一家是仿日本山武公司产品制造。世界生产智能电气阀门定位器仅有近十年的历史，现国内所用该类产品基本上是由国外进口。椐调查市场公认的五大家知名智能电气阀门定位器生产厂家有五个，分别是美国的Fisher、Foxboro、德国的Siemens、Samson和芬兰的Neles，而这五家特点分别如下：

A)采用双闭环控制系统的只有芬兰Neles公司，但其内闭环的伺服阀阀芯位置测量是采用位移传感器。其他四家是采用单闭环控制系统。

B)前置放大器(I/P转换器)采用喷嘴挡板加力矩马达的有四家，只有Siemens公司利用压电陶瓷阀(piezo压电阀)。

C)二次放大器采用伺服阀的有美国Fisher和芬兰的Neles，采用比例放大器的有美国的Foxboro和德国的Samson，而Siemens公司是采用双开关阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电气阀门定位器及控制系统，内设有CPU，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种智能电气阀门定位器，包括壳体，所述壳体上设有隔爆腔，电缆接头，精密过滤器，减压阀，普通腔，伺服阀，P_b输出接口，Ps气源接口，Pa输出接口，主弹板，差动薄膜气缸，压差传感器，CPU及线路板，液晶显示器，操作键，位移传感器，其特征在于：所述压差传感器，CPU及线路板，液晶显示器，操作键，压电陶瓷阀，位移传感器安装在隔爆腔内，所述减压阀，伺服阀，主弹板，差动薄膜气缸安装在普通腔中。

一种智能电气阀门定位器控制系统，所述系统包括双闭环回路控制系统，所述双闭环回路控制系统包括外闭环控制回路和内闭环控制回路，其特征在于：所述内闭环控制回路包括PWM脉宽调制输出的整形模块，电压放大模块，压电陶瓷阀，差动薄膜气缸，压差传感器，比较器，从所述比较器输出的偏差信号依次经过电压放大模块放大后驱动压电陶瓷阀、压电阀则按驱动电压的高低控制差动薄膜气缸上腔的压力P₁，所述压差传感器检测差动薄膜气缸上下腔的压力差信号，经过A/D模数转换送入比较器；所述外闭环控制回路包括位移传感器，驱动气缸，伺服阀，A/D模数转换，第二比较器，由位移传感器测得的驱动气缸输出轴位置信号经过模数转换后与控制指令信号相比较，得到的偏差信号经过控制算法输入到内闭环控制回路，经过内闭环控制回路响应后再经过主弹簧板输出到伺服阀控制驱动气缸工作。

其中，所述隔爆腔和普通腔通过阻火器隔离。

其中，所述CPU及电路板分别接收位移传感器信号，指令信号，压差传感器信号进行比较和控制算法处理，并与液晶显示器与键盘相连。