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前言
執(zhí)行器作為控制的終端元件廣泛地用于過程自動(dòng)化控制中。氣動(dòng)執(zhí)行器由于其具有本質(zhì)安全防爆、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、維修方便等突出的優(yōu)點(diǎn)，更是一直為執(zhí)行器的主流產(chǎn)品，是一類廣泛用于電力、冶金、石化、化工、造紙、建材和食品飲料等行業(yè)的工業(yè)自動(dòng)化儀表產(chǎn)品。為了提高氣動(dòng)執(zhí)行器的性能，閥門定位器是不可或缺的配套產(chǎn)品。近年來，智能閥門定位器由于其卓越的性能和強(qiáng)大的功能已越來越受廣大用戶的青睞，其中，西門子的智能閥門定位器SIPART PS2更由于其性能優(yōu)越、可靠性極高而在智能閥門定位器市場(chǎng)上處于領(lǐng)先地位。
氣動(dòng)執(zhí)行器及智能閥門定位器正常地工作，要求過程控制系統(tǒng)能夠持續(xù)地提供正確的氣源、電源和信號(hào)源。但在實(shí)際應(yīng)用中，過程控制系統(tǒng)顯然無法提供百分之百的保證。對(duì)于某些工藝過程，為了避免在發(fā)生斷氣、斷電或斷信號(hào)故障時(shí)出現(xiàn)事故，要求控制閥保持在故障前的最后一個(gè)位置上，如安裝在鍋爐減溫系統(tǒng)中的噴水減溫調(diào)節(jié)閥，它通過改變節(jié)流部位面積調(diào)節(jié)噴水量，控制蒸汽溫度，保證鍋爐正常運(yùn)行。如果故障時(shí)，閥門運(yùn)行到全開或全關(guān)位置，都會(huì)導(dǎo)致蒸汽溫度過低或過高，這就要求控制閥在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)故障—安全的三斷（斷氣、斷電、斷信號(hào)）保護(hù)措施。下面介紹兩種方案，讓我們使用西門子定位器如何實(shí)現(xiàn)“三斷“保護(hù)功能。
方案一（兩線制方案）：
圖1 兩線制定位器三斷保護(hù)原理圖
本方案主要由氣動(dòng)控制閥、兩線制西門子閥門定位器（6DR50xx-，6DR51xx-）、電子開關(guān)（失信號(hào)比較器）、單電控電磁換向閥、氣動(dòng)保位閥組成，見圖1。
其工作原理如下：
1、斷氣源：?jiǎn)巫饔枚ㄎ黄骺蛇x用單通道氣動(dòng)保位閥，雙作用定位器可選用雙通道氣動(dòng)保位閥。當(dāng)氣源系統(tǒng)發(fā)生故障（失氣）時(shí)，氣動(dòng)保位閥自動(dòng)切斷定位器與氣動(dòng)控制閥之間的通道，將定位器的輸出信號(hào)壓力鎖定在氣動(dòng)控制閥的膜室內(nèi)，輸出信號(hào)壓力與控制閥彈簧產(chǎn)生的反力相平衡或兩氣室的壓力平衡，氣動(dòng)控制閥的閥位保持在故障前的最后一個(gè)控制信號(hào)位置上。該保位閥應(yīng)設(shè)定在略低于氣源的最小值時(shí)啟動(dòng)，因西門子定位器正常工作的壓力范圍是0.14~0.7MPa，切換點(diǎn)可設(shè)為0.14MPa。
2、斷電源：電磁閥可選用二位二通24VDC單電控常閉型。當(dāng)控制系統(tǒng)電源故障（失電）時(shí)，電磁換向閥失電，電磁換向閥內(nèi)的滑閥在復(fù)位彈簧的作用下滑動(dòng)，電磁閥換向，將氣動(dòng)保位閥的膜室壓力排空，氣動(dòng)保位閥執(zhí)行相當(dāng)于“斷氣“時(shí)的動(dòng)作，使氣動(dòng)控制閥的閥位保持在故障前的最后一個(gè)控制信號(hào)位置上。
3、斷信號(hào)：電子開關(guān)可選用西門子定位器專用模塊，可安裝在西門子定位器內(nèi)。當(dāng)控制系統(tǒng)信號(hào)故障（失信號(hào)）時(shí)，電子開關(guān)檢測(cè)到后，斷掉電磁換向閥的電壓信號(hào)，電磁閥執(zhí)行相當(dāng)于“斷電“時(shí)的動(dòng)作，使氣動(dòng)控制閥的閥位保持在故障前的最后一個(gè)控制信號(hào)位置上。
本方案的優(yōu)點(diǎn)：“三斷”保護(hù)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)較快，動(dòng)作迅速。本方案的缺點(diǎn)：電磁閥長(zhǎng)期帶電，要求較高。配用附件較多，安裝、調(diào)試復(fù)雜一些。
方案二（四線制方案）：
 圖2四線制定位器斷信號(hào)保位接線圖
使用四線制西門子閥門定位器（6DR52xx-，6DR53xx-），采用圖2的接線方式，不需其他任何裝置，即可實(shí)現(xiàn)斷信號(hào)保位功能。
端子2和4分別接至直流電源18~30V，設(shè)定數(shù)字輸入通道功能參數(shù)42或43至Stop（數(shù)字輸入通道處于“低“電平時(shí)，壓電閥閉鎖）。在4~20mA輸入電流回路中串接一個(gè)180Ω的電阻，即電阻的一端接至端子6，另一端接至4~20mA正，數(shù)字輸入通道1（端子9和10）或數(shù)字輸入通道2（端子21和22）分別接至電阻兩端（如圖2 ）。這樣，當(dāng)4~20mA信號(hào)丟失時(shí)，數(shù)字輸入通道就從“高“電平到“低“電平，根據(jù)事先的設(shè)定，壓電閥閉鎖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持在原位。
對(duì)于雙作用無彈簧復(fù)位的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，定位器本身可實(shí)現(xiàn)斷氣保位功能。
本方案的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，無需任何附件，即可實(shí)現(xiàn)斷信號(hào)及斷氣（對(duì)雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)）保位，是一種低成本的優(yōu)選方案。本方案的缺點(diǎn)：供電電源不允許中斷，否則定位器會(huì)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)控制閥至全開或全關(guān)位置；對(duì)小型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，應(yīng)調(diào)節(jié)定位器上的節(jié)流閥，使全行程時(shí)間大于3秒，否則受壓電閥動(dòng)作滯后的影響，不能達(dá)到理想的保位功能。
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