“閥門(mén)定位器作為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)鍵附件，在提高系統(tǒng)控制品質(zhì)等方面發(fā)揮重要作用。其工作原理是根據(jù)控制信號(hào)與閥位反饋信號(hào)的偏差，控制進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣動(dòng)信號(hào)，從而改變調(diào)節(jié)閥開(kāi)度

閥門(mén)定位器實(shí)現(xiàn)了閥門(mén)自身閥位調(diào)節(jié)的閉環(huán)負(fù)反饋控制，使控制回路形成以被控對(duì)象的過(guò)程變量控制為主回路，閥門(mén)自身閥位控制為副回路的“串級(jí)控制”。其控制方框圖如圖 1

氣動(dòng)閥門(mén)定位器基于力平衡控制原理，主要包括：力矩控制系統(tǒng)（由波紋管、杠桿2、噴嘴-擋板、氣動(dòng)放大器等部件組成）和平衡力矩負(fù)反饋系統(tǒng)（由擺桿、軸、偏心凸輪、滾輪、杠桿1、彈簧等部件組成），其結(jié)構(gòu)原理如圖2

圖2 氣動(dòng)閥門(mén)定位器工作原理

當(dāng)輸入波紋管輸入壓力控制信號(hào)增大時(shí)：

①杠桿2 繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，檔板靠近噴嘴，噴嘴背壓增大，并經(jīng)氣動(dòng)放大器放大后進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室，使調(diào)節(jié)閥向下動(dòng)作

②調(diào)節(jié)閥閥桿帶動(dòng)反饋桿（擺桿）繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)滾輪使杠桿 1繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并將反饋彈簧拉伸

③彈簧對(duì)杠桿 2 的拉力與波紋管的壓力達(dá)到平衡時(shí)，閥門(mén)處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)輸入壓力控制信號(hào)與閥門(mén)位置相對(duì)應(yīng)

噴嘴-擋板作為閥位定位器的重要部件，具有信號(hào)轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大和控制作用。噴嘴-擋板可看作由恒氣阻R1（恒節(jié)流件）、變氣阻R2（噴嘴、擋板）、氣室組成。其結(jié)構(gòu)原理如圖 3。

圖3 噴嘴-擋板結(jié)構(gòu)原理圖

擋板與噴嘴之間的距離△L 發(fā)生變化時(shí)，噴嘴-擋板將距離信號(hào)轉(zhuǎn)換成固定氣容（室）及噴嘴背壓的壓力信號(hào)，即△PD=△L

由于噴嘴孔的口徑遠(yuǎn)大于恒節(jié)流孔和背壓孔的口徑，噴嘴-擋板能將擋板微小的位移信號(hào)進(jìn)行放大，提高控制精度和靈敏度，即△PD/△L=k，k 值非常大

電氣閥門(mén)定位器同樣基于力平衡原理，通過(guò)噴嘴-擋板進(jìn)行力矩控制，采用機(jī)械連桿實(shí)現(xiàn)力矩反饋。相比氣動(dòng)閥門(mén)定位器，電氣閥門(mén)定位器利用永磁鐵作為力矩馬達(dá)，通過(guò)電磁作用力實(shí)現(xiàn)輸入電信號(hào)與噴嘴-擋板位移信號(hào)的轉(zhuǎn)換。其結(jié)構(gòu)原理如圖 4

圖4 電氣閥門(mén)定位器結(jié)構(gòu)原理圖

傳統(tǒng)電氣閥門(mén)定位器基于機(jī)械力平衡控制原理，而智能電氣閥門(mén)定位器采用微處理器進(jìn)行控制，同時(shí)將閥桿位移轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成滑線(xiàn)電阻的阻值，從而實(shí)現(xiàn)閥桿位移電反饋，具有控制精度高，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。其控制方框圖如圖 5

圖5 智能電氣閥門(mén)定位器控制方框圖 

智能電氣閥門(mén)定位器根據(jù) I/P 轉(zhuǎn)換器的型式可分為：噴嘴-擋板式和壓電閥式

壓電閥式智能電氣閥門(mén)定位器利用壓電陶瓷片的壓電效應(yīng)，采用兩位開(kāi)關(guān)控制進(jìn)氣壓電閥和排氣壓電閥的打開(kāi)或關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)閥位控制。穩(wěn)態(tài)工況下，閥門(mén)不消耗儀表空氣，具有耗氣量小的優(yōu)點(diǎn)，但在以往實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中有出現(xiàn)過(guò)振蕩的現(xiàn)象，其五步開(kāi)關(guān)（快開(kāi)、慢開(kāi)、死區(qū)、慢關(guān)、快關(guān)）程序控制算法也在不斷優(yōu)化中。其結(jié)構(gòu)原理如圖 6。”

圖6 壓電閥式智能定位器結(jié)構(gòu)原理圖