智能閥門定位器的輸出控制部件通常是由I/P轉(zhuǎn)換單元（即先導部分）和氣動功放部分組合而成，目前市場上使用較為普遍的主要有：氣動噴嘴/擋板機構的I/P轉(zhuǎn)換器技術組合多位多通閥體結構，接受模擬電信號連續(xù)動作氣動輸出。另外一個是壓電閥組件技術，接受數(shù)字信號兩位動作氣動輸出。下面具體介紹兩種技術的工作原理。
隨著智能控制技術的高速發(fā)展和對節(jié)能環(huán)保理念的認知提高，智能閥門定位器正在逐步取代以往的機械式定位器。目前市場上的智能閥門定位器品牌眾多，許多廠商也在不斷探索和提高自身的產(chǎn)品性能。尤其智能閥門定位器內(nèi)部氣動輸出控制部件性能逐步成為衡量定位器整體性能的重要因素。文章對常用智能閥門定位器的輸出控制部件的原理進行描述和性能比較，并介紹一種新型智能定位器產(chǎn)品，STI FastTrak大流量定位器。
1 常用智能閥門定位器的氣動輸出控制部件及工作原理
智能閥門定位器的輸出控制部件通常是由I/P轉(zhuǎn)換單元（即先導部分）和氣動功放部分組合而成，目前市場上使用較為普遍的主要有：氣動噴嘴/擋板機構的I/P轉(zhuǎn)換器技術組合多位多通閥體結構，接受模擬電信號連續(xù)動作氣動輸出。另外一個是壓電閥組件技術，接受數(shù)字信號兩位動作氣動輸出。下面具體介紹兩種技術的工作原理。
1.1 I/P轉(zhuǎn)換器組件及工作原理
I/P轉(zhuǎn)換器基于傳統(tǒng)的電磁技術和氣動噴嘴檔板機構，噴嘴擋板機構先導信號（噴嘴背壓）送給氣動放大器進行進一步功率放大，zui終驅(qū)動氣動執(zhí)行機構。以ABB公司生產(chǎn)的TZID-C系列定位器為例進行說明，I/P轉(zhuǎn)換器組件的工作原理：基于一種擋板力平衡結構的I/P轉(zhuǎn)換器，線圈產(chǎn)生電磁場，施加給磁鐵一個力使杠桿偏轉(zhuǎn)即使擋板靠近或偏遠噴嘴，使噴嘴背壓改變，使得氣動功放或多位多通閥滑閥位置改變，進而轉(zhuǎn)換成氣壓信號輸出到執(zhí)行機構，對執(zhí)行機構進行定位控制。
1.2 壓電閥組件及工作原理
壓電閥是在電壓作用下使得功能陶瓷片產(chǎn)生彎曲變形原理制成的一種兩位式控制閥。壓電閥采用ON/OFF位式控制方法，控制電路采用電子開關實現(xiàn)。壓電閥在I/P轉(zhuǎn)換單元中起先導閥的作用，先導壓電閥接收到控制電路發(fā)出的高頻脈沖信號，進而轉(zhuǎn)換成先導壓電閥先導氣的通斷，先導氣進入氣動功放，控制氣動功放輸出氣壓信號到氣動執(zhí)行機構，完成對執(zhí)行機構的定位控制。
以上兩種技術的應用已很普遍，但目前以上述兩種技術為核心的智能閥門定位器中，尚無大流量形式的定位器，針對這一技術空白，意大利STI公司研發(fā)推出一款新式高流量定位器FastTrak。而STI FastTrak定位器采用了膜片滑閥式組件結構并結合差壓控制方式實現(xiàn)了大流量輸出，高精度的控制。
2 STI FastTrak智能定位器的氣動輸出控制部件及工作原理
STI FastTrak 定位器采用傳統(tǒng)的機械式滑閥結構結合差壓控制的優(yōu)點進行設計。其機械滑閥式組件同樣基于電磁技術和氣動噴嘴檔板機構和力平衡原理，見圖1。滑閥組件的前端是一個膜片，噴嘴擋板的電磁線圈接收控制電路發(fā)出的電流信號指令后，轉(zhuǎn)變成變化的控制氣源信號，來推動膜片產(chǎn)生形變，形變的大小決定滑閥的位移量，在滑閥組件后端有一個彈簧，能夠在控制信號變化后或者失去控制信號的時候讓滑閥復位，保證定位器的輸出。為了實現(xiàn)高精度控制，控制算法除了引用執(zhí)行機構的位置信號外，同時還對氣缸的進氣端的壓力進行檢測，來彌補滑閥控制方式動作速度的不足和提高滑閥的靜態(tài)工作性能。由于采用大流量滑閥結構設計和合理的氣流通道，實現(xiàn)了對執(zhí)行機構的快速，準確的定位。
3 智能閥門定位器氣動輸出部件的性能比較
從壓電閥的工作原理和結構可以看出，壓電閥采用ON/OFF位式控制方法，其功耗非常低，穩(wěn)態(tài)耗氣量也相當?shù)?，但對壓縮空氣質(zhì)量要求高。另一方面，對氣動執(zhí)行機構以及外部氣管路的氣密性要求很高，當氣管路泄漏時，壓電閥組會頻繁動作，常導致閥位振蕩或造成壓電閥組件故障。并且壓電閥組件多為外購件或OEM定制，如上述圖1所示，由于其技術壟斷，有問題只能更換，無法自行維護。
I/P轉(zhuǎn)換器組件基于傳統(tǒng)的電磁技術和氣動噴嘴檔板機構，技術成熟，靈敏度高，信號有一定功率且平滑線性好；但氣動輸出控制部件（氣動放大器或多通道閥體結構）機械零部件較多，結構復雜。且輸出流量較小，如上述圖1所示，多數(shù)廠商為自有技術生產(chǎn)，出問題也只有找廠家解決。
STI FastTrak定位器滑閥式結構設計結構簡單，原理也不復雜，優(yōu)點主要是抗污能力強，輸出流量大。在用戶應用中，經(jīng)常由于氣源中的雜質(zhì)造成設備堵塞，導致設備故障，而且無法進行維護。更換設備時間長，影響生產(chǎn)。在這方面STI FastTrak定位器有著比較突出的抗堵性，定位器在根據(jù)輸入指令信號定位后，滑閥在不停的進行細微調(diào)整，防止氣源中的粉塵和油霧凝固阻塞滑閥，這樣會有效的避免定位器的堵塞。在滑閥式組件的設計上，考慮到拆裝維護方便，定位器的滑閥組件及其他控制部件均可進行自行拆裝與維修，無需整體更換。在一定程度上大大減少了維護成本和時間。在流量方面，STI FastTrak定位器采用1/2”的接口口徑，與市場上常用的智能定位器比較，智能定位器一般出口為1/4接口口徑，流量一般在在3.9～10Nm3/h，而STI FastTrak定位器輸出流量高達180Nm3/h，同時并沒有因為流量過大而損失控制精度，對于有快速動作，高精度控制的情況下，配置大缸徑氣缸（或大體積）時，可以省去流量放大器而直接驅(qū)動氣缸。尤其是現(xiàn)在很多采用新型分體式二次風門氣動控制裝置來適應現(xiàn)場高溫惡劣的運行工狀，這樣一來更加考驗智能定位器的輸出帶載能力。對于遠距離控制氣缸，大多數(shù)定位器的輸出能力會隨著距離的增大而明顯降低，進而降低執(zhí)行機構的動作速度和增加定位器的自整定時間。因此，在分體式定位器的應用中，很多定位器需要增加流量放大器來解決流量小的問題，這樣會使控制系統(tǒng)變得復雜。對于STI FastTrak定位器就可以省去流量放大器，使得整個控制系統(tǒng)變得簡單。既減少泄露故障點，較少維護量，同時又節(jié)約了成本。
3 結束語
智能閥門定位器為客戶提供了智能一體化控制方案，有效地提升了控制性能以及滿足節(jié)能環(huán)保的需要。隨著工業(yè)現(xiàn)場越來越多應用的智能設備，從結構和工作原理上認識定位器，這對于用戶來說可以更加熟練的操作維護，以保證生產(chǎn)設備的安全，長期*運行。
