閥門定位器是閥門的關鍵附件。智能閥門定位器運用人工智能技術，實現（xiàn）電氣化信號（hào）的（de）智能處理（lǐ），是具有高靈敏度、高可靠性和參數可選擇性的數字係統。可以提高閥（fá）門動態響應特性，減少閥門位（wèi）移測量的死（sǐ）區。

一、智能閥門定位器及其工作原理

　　(一)閥（fá）門定位器的定義和特點

　　閥門定位器是（shì）一種用於調節閥上的主要附件（jiàn）。通常來說又稱為氣動閥門定位器。一（yī）般來說必須與氣動調節（jiē）閥配套使用，才能正常運作。它的工作原理是接受調（diào）節器所輸出（chū）的信號，然後利用這一信號去控製氣動調節閥。當調節閥根據信號的（de）指示做出一定的動作後，調（diào）節閥上的閥杆位置有一定的位移，這一位移（yí）的動作也會通過機（jī）器（qì）的機械裝置（zhì）反（fǎn）饋到閥門（mén）的定位器，這（zhè）時閥門（mén）的狀況通過這一個回合（hé）的電信號傳給上位（wèi）係統。閥杆位置移動的信號傳輸至它，然後（hòu）經過它的反饋（kuì），它將這種信號作（zuò）為反饋信號。控製器同樣會輸出一種信號（hào），這種是一種輸出信號。這兩種信（xìn）號作為比較。如果這兩（liǎng）種（zhǒng）信號出現了某種偏差，使其足以改變機械操作的執行動作，輸出了執行動作（zuò）的輸出信號，會（huì）建立一種閥杆位置移動與控製器輸出信號之間的對應關係。這時，閥門定位器能夠組成一組以閥杆（gǎn）位置移動為測量信號（hào），以控製輸出為設定信號的反饋控製係統。一般來說，閥門的定位器結構（gòu）按照其結（jié）構形式（shì）和工作原理可以分氣動閥門定位器、電氣閥門定位器和智能式閥門定位器。閥門定（dìng）位器的（de）作用是增大調節閥的輸出功（gōng）率，對於調節信號（hào）快速傳遞很反映。對於閥杆來說，可以增（zēng）加閥杆的（de）移動速度，閥杆移動是所產生的摩擦力帶來的平衡性問（wèn）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（de）提高。對於閥門的正確定位和機器（qì）的有效運（yùn）行（háng）有巨大作用。

　　(二)智能閥門定位器的定（dìng）義和（hé）工（gōng）作原理

　　智能（néng）閥門（mén）調節定位器是一種不需要（yào）人工矯正和（hé）調整的，可以自動檢測所帶的調節閥零點、滿度（dù）、摩擦係數、自動設置控製參數（shù）的閥（fá）門定位器。它的工作原理又和（hé）傳（chuán）統的閥門（mén）定位器工（gōng）作原理有所區別。一（yī）般來說，後者接受的是來至控製係（xì）統的4～20mA模擬信號，然（rán）後通過驅動力，使電動機（jī）產生一定的電磁力，這種電磁力會作用（yòng）於主杠杆。閥門器上閥位的（de）變化一般（bān）來說主要經過反饋杆、凸輪、副杠杆和反饋彈簧傳遞到（dào）要（yào）做出反應的主杠杆上。主杠杆上的（de）平衡直接影響擋板噴嘴機構，這一機（jī）構受（shòu）它的影響，經過氣動放大器來控製氣動執行機構的進氣與排氣這一一進（jìn）一出的氣體反應。然後才終達到已經設定（dìng）的參（cān）數，及（jí）設定點。簡單的來說，後者的主要工作原（yuán）理主要是利用物理上的力平衡理論，來達到對於（yú）閥門的操（cāo）控。

　　對前者，即智能閥門調節定位器來說。它的工作原理顯然與科（kē）學技術（shù）的發展和市場需求相關。它的工作原理主要是（shì）通（tōng）過電（diàn）子化、數字化的信號控製。這也是（shì）人工智能做明顯用於工業生產的特（tè）點。它接受的是來自於控製係統的4～20mA閥位（wèi）設定信號，然後通過軟件裝置和計算機係統進行高精確度（dù）的A/D采樣轉換，得到一個（gè）設定值的變（biàn）量數字元素。閥門位置的變化在經過了閥門位置所設置的反饋機構的閥（fá）門位置的電信號後，也需要經過A/D采樣轉換，計算出設定值的（de）變量數字元素和閥門位置移動所產生的變量數值。這兩個數值經過微處理器的處理，後匯（huì）集成（chéng）一個關於閥門位置變動的（de）信號。通過電子和電氣二者的轉換（huàn），來達到氣動機構空氣狀態控製的（de）目的。實際（jì）上這就是（shì）不同於（yú）力（lì）平衡原理的數字平衡原理來對閥位進行位移（yí）控製。

　　實際上，整（zhěng）個（gè）智能閥門定位器是一個控製回路（lù），它是（shì）由兩線和一（yī）個4～20mA信號來控製（zhì）的。基於HART協議的雙向數字通信（xìn），是經（jīng）過HART模件的送出然後接收和4～20mA疊加覆蓋在一起的（de）數字信息，可以實現跟微處理器雙向交（jiāo）流的數（shù）字通（tōng）信。首先，模擬量的4～20mA信號（hào）會傳送給微處理器，在（zài）微處理器當中進行（háng）處理，與（yǔ）閥位處的傳感器（qì）返回來的反饋信息加以對比。微處理器經過科學的計算，根據二者（zhě）的偏差（chà）數值和方向變化進行控製計算（suàn），這就是（shì）所謂（wèi）的一級控製。然（rán）後（hòu）向壓電閥發出相應的電控指令（lìng）。壓電（diàn）閥根據這一指令做出開與（yǔ）合的動作。壓電閥同時會使氣動放大器的輸（shū）出反饋給內（nèi）控製（zhì）係統，再次與（yǔ）微處理器處理的信息進行比較，這是二級控製。通過兩級控製的輸出（chū）信號會傳遞給執行機構，執行機構內空氣壓力的變（biàn）化會指引閥門運動的行程（chéng）。

二（èr）、智能閥門器的特點

　　調（diào）節閥作為控製裝置的關鍵附件。要求改善和提高機器執行的性能。整個儀表裝置的發展使能夠提高控製水平的地方。所以把人工智能運（yùn）用到閥門控製當中，是必（bì）然要求。智能閥門（mén）定位器能夠集通訊能力、電氣轉（zhuǎn）換於一體。通訊協議能夠方便的獲（huò）取操作需要操作的處（chù）理信息。通訊協議（yì）的另外一個好處即為可以隨時隨地進（jìn）行信號與數據庫的對（duì）比，用來診斷發生故障的原因。與傳統的閥門定位器來比較，智能閥門定位器有（yǒu）較高的敏感度，能夠比較快速有效的捕捉到閥門位置移動的變化，有比較穩定的（de）可靠性。計算機（jī）設定的科學性參數比之傳（chuán）統人（rén）工（gōng）設定的參數（shù）值（zhí）同樣具有比（bǐ）較代表性的可選擇性。閥門控製容易出現的死區的問題，也能夠合理的處置死區狀態下閥門控製狀態。與常（cháng）規的（de）定位器相比，通過比較精（jīng）確（què）的位置（zhì）檢測裝置和定位器內部的人工智能（néng）計算機軟件，對於儀表本身和（hé）隨之相關調節閥動作有一定的診斷功能（néng）。

　　由於在智能閥門定位器中引入了（le）微處理器的技術，實現了人工智能。得益於電腦軟件（jiàn）的強烈支持，可以實現以下功能。第一，人工智能能（néng）夠支持（chí）自動調節，自動調節意（yì）味著可以實現儀表本身（shēn）、機器本身、通（tōng）訊處理（lǐ）器和電腦登一係列相關裝置的零點和控製進程的自我矯正。第二，智能數字閥門定位器具有與現場總（zǒng）線係（xì）統配置的功能，可以通過設定（dìng）地址的參數來（lái）達到對地址的數（shù）字化控製。第三，智（zhì）能閥門（mén）控製（zhì）器由於實現了智能控製（zhì），所以可以實現大規模的兼容模擬量、基於HART協議的信號、FF信號和其（qí）他通訊規（guī）程。同時由（yóu）於（yú）實現了基於這些協議的信號（hào）出利空，能夠根據（jù）HART通訊方式和電腦（nǎo）查到所需檢測儀表的出廠信息和參數。第四，由於利用（yòng）的是電（diàn）信號而不是（shì）力平衡的原理來實現控製，大大提高了（le）信號的可靠性和穩定性。能夠對控製時間的滯後性（xìng）有（yǒu）迅速有效的處理。

三、智能閥門控製器的運用

　　與傳統的利用力平衡（héng）原理的機械式定位器不同，它是電子科（kē）學、信息軟件、機（jī）械物理、科（kē）學計算法（fǎ）、流體力學、現代通訊等多門高端現代科（kē）學技術（shù）相結合的產品。中國自動化行業一直在追求引進和模仿國外先進的自動化技術，但是同時（shí）也一（yī）直強調自主創新能力。但（dàn）是國內的工藝水平並不高，因為科學技術的門檻，國內的自動化行業機（jī）械式國產閥門定位器有一定的行業（yè）規模。但是對於科學技（jì）術要求較高的智能閥門定位器的市場來說，少數比較優秀的國際品牌所占據（jù）。比如電子（zǐ）技術發（fā）達的西門子公司生產的電（diàn）氣智能閥門定位器一直被視為行業的頂尖水平。在不同的場合和環（huán）境運用不（bú）同的智能閥門定位器。智能（néng）閥門定位器可以分為單獨供電的和不單獨供電的（de）兩（liǎng）種，因為定（dìng）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（qì）就不需（xū）要提供供電即前（qián）者，隻需要後者電流信號即可。在爆炸（zhà）性氣體（tǐ）的使用環境下，以便精確度的確認和安全，比較適合用電氣智能閥門（mén）定位器。

　　智能閥門定位器的發展方向（xiàng）是，儀表生產水平快速發展，各個廠家之間生產的各自的配套（tào）儀表出（chū）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（duō）種協議（yì）的出現和並存，或者是出現一種公用的統一（yī）標準的協議。

　　智能閥門定位器並（bìng）不能完完全全消除調節閥偏離度中（zhōng）的死區，從（cóng）某種意義上來說，死區並不可能完完（wán）全全的消除，因為理論和（hé）實踐總是有差距的（de）。更何況實踐和理論都存在死角（jiǎo），所（suǒ）以作（zuò）為衡量調節閥偏離（lí）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（kě）以消（xiāo）除反饋（kuì）杆自身存在的死區。係統一體化在定位器中是另一一個智能閥門定位器發（fā）展的方向，在定位器之中加入各種控製功能，不需要經過CPU的處理就可以達到直接接受信號就可以達到係統控製的目的。在智能閥門定位器中（zhōng）加入遙感（gǎn）技術，特別是在儀表之（zhī）中安裝中（zhōng）運用（yòng），可（kě）以（yǐ）減少儀表中電線裸露的時間，減少安全隱患，提高可以應用的範圍。

　　智能閥門定位器性能比之（zhī）傳（chuán）統閥門定位器比較穩定，能夠實現軟件檢測，調整方便。並且基於HART協議可以實現總（zǒng）線裝置的通訊功能。對於維修的安全性能考慮，可以降低人工維修的費用（yòng）和保障維修的安全性，維護量相當於零（líng）。從長遠發展來看，市場對於此（cǐ）類（lèi）的智能（néng）閥門定位器的需（xū）求量是巨大的，在（zài）工業生產中使（shǐ）用智能定位器是一（yī）種趨勢（shì）。加強智（zhì）能定位器的技術研究和設計，更有甚至，出現一（yī）種統一的通（tōng）訊協（xié）議，實現各種閥門（mén）配套設置的統一，實（shí）現自（zì）動化控（kòng）製係統的綜合作用。完善診斷功能和（hé）診斷功能，在石油、化工、機械、鋼鐵等基礎性（xìng）工業生產中大量（liàng）應用在裝（zhuāng）置上，必定會創造更多（duō）的經濟效益。