閥門定位器是閥門的關鍵附件。智能閥（fá）門定位器運用（yòng）人工智能技術，實現電氣化信號的智能處（chù）理，是具有（yǒu）高靈敏度（dù）、高可靠性和參數可選擇性的（de）數字係統。可以提高閥門動態響應（yīng）特性，減（jiǎn）少閥門位移測量的（de）死區。

一、智能閥門定位器及其工作原理

　　(一)閥門定位器的定義（yì）和特點

　　閥門定位器是（shì）一種用於調節閥上的主要附（fù）件。通常來（lái）說又稱為氣動閥門定位（wèi）器。一般來說必須（xū）與氣動調（diào）節（jiē）閥配套使用，才能正常運作。它的（de）工作原理是接受調節器所輸出的信號，然後（hòu）利用這一信號去控製氣動調節閥。當（dāng）調節（jiē）閥根據信號的指示（shì）做出一（yī）定的動作（zuò）後，調節閥上的閥杆位置有一定的位移，這一位移的動作也（yě）會通過機器的（de）機械裝置反饋到閥門的定位器，這時閥門的狀況通過這一個回（huí）合的電信號傳給上位係（xì）統。閥杆位置移動的信號傳（chuán）輸至它，然後經過它的反饋，它將這種信號作為反（fǎn）饋信號。控製器同樣會輸出一種信（xìn）號，這種是一種輸出信號。這兩種信號作為比較。如果這兩種信號出現了某（mǒu）種偏差，使（shǐ）其足（zú）以改變機械（xiè）操作的執行動作，輸出了執行動作的輸出信號，會建立一種閥杆位置移動與控製器輸出信（xìn）號之間的對應關係。這時，閥門定位器能夠組成一組以閥杆位置移動（dòng）為測量信號，以控製（zhì）輸出為設定（dìng）信號的反饋控製（zhì）係統。一般來說，閥門的定位器結構按照其結構形式和工（gōng）作原理（lǐ）可以分（fèn）氣動閥門定（dìng）位器、電氣閥門定位器和智能式閥門定位器。閥門定位器的作用是增大調節閥的輸出功率，對於（yú）調節信號快速傳遞很反映。對於閥（fá）杆來說（shuō），可以增加閥杆的移動速度（dù），閥杆移動是所產生的摩擦力帶（dài）來（lái）的平衡（héng）性問題有很大改善。閥門的線性度可以通過定位器裝置的反應有很大的提高。對於閥門的（de）正確定位和機器的有效運行有巨大作用。

　　(二)智能閥門定位器的定（dìng）義和工（gōng）作原理

　　智能閥門調節定位（wèi）器是一種不需要人工矯正和調整的，可以（yǐ）自動檢測所帶的調節閥零（líng）點、滿度、摩擦（cā）係數、自動設置控製參數的閥門定位（wèi）器。它的工作原理又和傳統的閥門定（dìng）位器工作（zuò）原理有所區別。一般來說（shuō），後者接受的是來至控製（zhì）係（xì）統的4～20mA模（mó）擬信號，然後通過驅動力，使電動機產生一（yī）定的電磁力，這種電磁力會作用（yòng）於主杠杆。閥門器上閥位的變化一般來說主要經過反饋杆（gǎn）、凸輪、副杠杆和反饋彈簧傳遞到要做（zuò）出反應的主杠杆上。主杠杆上的平衡直接影響擋（dǎng）板（bǎn）噴（pēn）嘴機構，這一機構受它的（de）影響，經（jīng）過（guò）氣動放大器來控製氣動（dòng）執（zhí）行機構的進氣與排氣這一一進一出（chū）的氣體反應。然（rán）後才終達到已（yǐ）經設定的參數，及設定（dìng）點。簡單的來說，後者的主要工作原理（lǐ）主（zhǔ）要是利用物理上的（de）力平衡理（lǐ）論，來達到對（duì）於閥門的操控。

　　對前者，即智能閥門調節定位器來說。它（tā）的工作原（yuán）理顯然與科學技（jì）術（shù）的發展和市場需求（qiú）相關。它的工作原理主要是（shì）通過電子化、數字化的信號控製。這也是人工智能做明顯用於工業生產的特點（diǎn）。它接受的是來自於（yú）控製係統的4～20mA閥位設定信號，然後通過軟件裝置和計算機係統進行高精確度的A/D采樣轉換，得到一（yī）個設（shè）定值的變量數字元素。閥門位置（zhì）的變化在經過了閥門位置所設置的反饋機構（gòu）的閥門位（wèi）置的（de）電信號後，也需要經過A/D采樣轉換，計算出設定值（zhí）的變量數字元素和閥門位（wèi）置移動所產生的變量數值。這兩個數值經過（guò）微（wēi）處（chù）理（lǐ）器的處理，後匯集成（chéng）一個關於閥門位置變動的信號。通過電子和電氣二者（zhě）的轉（zhuǎn）換，來達到氣動（dòng）機構空氣狀態控製的目的。實際上這就是不同於（yú）力平衡原理的（de）數（shù）字平衡（héng）原理來對閥位（wèi）進行位移控製。

　　實際上，整個智能閥（fá）門定位器（qì）是一個控製回路，它是由兩線和一個4～20mA信號來（lái）控製的。基於HART協議的雙向數字通信，是經過（guò）HART模件的送出然後接收和4～20mA疊加覆蓋（gài）在一起的數字信（xìn）息，可以（yǐ）實現跟微處理器雙（shuāng）向交流的數字（zì）通信。首先，模擬量的（de）4～20mA信號會傳送（sòng）給微處理器，在微處理器當（dāng）中進行處理，與閥位處的傳感器返回來的反饋（kuì）信（xìn）息加以對比。微處理器經過科學的計算，根據二者的偏差數值和方（fāng）向變化進行控製計算，這就是所謂的一級控製。然後向壓（yā）電閥發出相應的（de）電控指令。壓（yā）電閥根據（jù）這一指令做出開與合的動作。壓電閥同時會使氣（qì）動放大器的輸出反饋給內控製（zhì）係統，再次（cì）與微處理器處理的信息進行比較，這是二級（jí）控製。通過兩級控製的輸出信號會傳遞給執行機構，執行機構內空氣壓力的（de）變化會指引閥門運動的行程。

二、智能閥門器的（de）特點

　　調節閥（fá）作為控製裝置的關鍵附件。要求改善（shàn）和提高機（jī）器（qì）執行的性能。整個儀表裝（zhuāng）置（zhì）的發展使能夠提高控製水平（píng）的地方（fāng）。所（suǒ）以把人工（gōng）智能（néng）運用到閥門控製當中（zhōng），是必然要求。智能閥門定（dìng）位器能夠集（jí）通（tōng）訊能力、電氣轉換（huàn）於一體。通訊協議能夠方（fāng）便的獲取操作需要操作的處理信息。通訊協議的另外（wài）一個好處即為可以隨（suí）時隨地（dì）進行信號與數據庫的對比，用（yòng）來診斷發生故障的原因。與傳（chuán）統的閥門定位（wèi）器來比較（jiào），智能閥門定位器有較高的敏感度，能夠比（bǐ）較快速有效的捕捉到閥門位置移動的（de）變化，有比較穩定的可靠性。計算機（jī）設（shè）定的科學性參數比之（zhī）傳統人工設定的參數值同樣具有比較代表性（xìng）的可選擇性。閥門控製（zhì）容易（yì）出現的（de）死區的問題，也能夠合理的處置死區狀態下（xià）閥門控製狀態。與常規（guī）的定位（wèi）器相比，通過比較精確的位置檢測裝置和定位器內部（bù）的人工（gōng）智（zhì）能計算機（jī）軟件，對於儀表本身和隨之相關調節閥動作有一定的診斷功能。

　　由（yóu）於在（zài）智能閥門定位器中引入了微處（chù）理（lǐ）器的技術，實現了人工智能（néng）。得益於電腦軟件的強烈支持，可以（yǐ）實現以下功能。第一，人工智能能夠支持自動調節，自動調（diào）節（jiē）意味著（zhe）可以實（shí）現儀表本身、機器本身、通訊處理器和電腦登一係列相關（guān）裝置的零點和控（kòng）製（zhì）進程的（de）自（zì）我矯正。第二，智能數字閥門定位器具有與現場總線係統配置的功能，可以（yǐ）通過設定（dìng）地址的參數來達到對地址的數字（zì）化控（kòng）製。第三，智能閥（fá）門控製器由於實現了智能控製，所以可以實現大規模的兼容模擬量、基（jī）於HART協議的信號、FF信號和其他通訊規程。同時由於實現了基於這些（xiē）協（xié）議的信號出利（lì）空，能夠根據（jù）HART通訊方式和電腦查（chá）到（dào）所（suǒ）需檢測儀表的出廠信息和參（cān）數。第四，由於利用（yòng）的是電（diàn）信號而不是力平衡的原理來實現控製，大大提高了信號的可靠性和穩定性（xìng）。能夠對控製時間的（de）滯後性有迅（xùn）速有效的處理。

三、智（zhì）能閥門（mén）控製器的（de）運用

　　與傳統的利用力平（píng）衡原理的（de）機械式定位器不同，它是電子科學、信息軟件、機械物理、科學計算法、流體力學、現（xiàn）代通訊等多門高端現代科學技術相結合的產品。中國自動化（huà）行業一直在追求引進和模仿國外先（xiān）進的自動化技術，但是同時也一直強調自（zì）主創新（xīn）能力。但是國內的（de）工藝水平並不高（gāo），因（yīn）為科學技術的門檻，國內的自動化行業機械式（shì）國產閥門定位器有一定（dìng）的行業（yè）規模。但是對於科學技術要求較高的智能（néng）閥門定位器的市場來說，少（shǎo）數比較優秀的（de）國際品牌所占據。比如（rú）電子技術發達的西門子公司生產的（de）電氣智能閥門（mén）定位器（qì）一直被視為行業的頂尖水平。在（zài）不（bú）同的場合和環（huán）境運用（yòng）不同的智能（néng）閥門定位器。智能閥門定位器可以分為單獨供電的和不單獨供電的兩種（zhǒng），因為定位器自帶一個24VDC和一個4—20mA的電流信號，以便實現自檢。但是有的電位器就不需要提供供（gòng）電即前者，隻需要後（hòu）者電（diàn）流信號即可。在爆炸性氣（qì）體的使用（yòng）環境下，以便精確度的確認和安全，比較適合用電氣智能閥門定位（wèi）器。

　　智能閥門定位器的發展方向是，儀（yí）表生產水平快速發（fā）展，各個廠家（jiā）之間生產的各自的配套儀表出現一定的可以替代性。或者是出現類似於HART協議的新的通訊協議。多種（zhǒng）協議的出現和（hé）並（bìng）存，或者是出現一種公（gōng）用的統一標準的協議（yì）。

　　智能閥門定位器並不能完（wán）完全全消除調節閥偏離度中的死（sǐ）區，從某種意義上來（lái）說，死區並不可能完完全全的消除，因（yīn）為理論和實踐（jiàn）總是有差距的。更何況實（shí）踐和理論都存在死角，所以作為衡量調節閥偏離度的主要指標需要進一步的消除。利用電氣測量閥位的方法可以消除反饋杆自身存在的死（sǐ）區。係統一體化在（zài）定位器中是另一一個智能（néng）閥門定（dìng）位器發展的方向，在定（dìng）位器之中加入（rù）各種控製功能，不需要經過CPU的處理就可（kě）以達到直接接受信號就可以（yǐ）達到係統控製的目的。在智能閥門定位器中加入遙感技（jì）術，特別是在（zài）儀表之中（zhōng）安裝中運用，可以減少儀表中電線裸露的時間，減少安全隱（yǐn）患，提高可以應用的範圍。

　　智能閥門定位器性能比之傳（chuán）統閥門定位器比較穩（wěn）定，能夠實現軟件檢測，調整方（fāng）便。並且（qiě）基於HART協議可以實現總線裝（zhuāng）置的通訊功能。對於維修的安全性（xìng）能（néng）考慮，可（kě）以降低人工維修的費（fèi）用和保障維（wéi）修的安全性，維護量相當於（yú）零。從長遠發展來看，市場對於此類的（de）智能閥門定位器的需求量是（shì）巨大的，在工業生產中使用智能定位器是一種趨勢（shì）。加強智能定位（wèi）器的技（jì）術研究和設計，更有甚至，出現一種統一的通訊協議，實現（xiàn）各種閥門配套設置的統一，實現自動化控製係統的綜合作（zuò）用。完善診（zhěn）斷功能和診斷功能，在石油、化工、機械、鋼鐵等基礎性工業生產中大量應用在裝（zhuāng）置上，必定會創造更多的經（jīng）濟效（xiào）益。