SVP3000 Alphaplus 智能阀门定位器的工作原理和应用
李宝华包装盒fonmoo
摘要：SVP3000 Alphaplus 智能阀门定位器是Azbil /阿自倍尔（原山武）的产品，面市已有十五年，在2013年11月获得控制工程中文版杂志2013年CEC 最佳产品奖，可看出中国市场对SVP3000 Alphaplus 的认可。SVP3000 Alphaplus 有一体式型式、分体式型式以及经济型、角行程型，适用于直行程和角行程气动执行机构，坚固耐用，操作简单，提升了控制性能，融合了智能技术。本文对SVP3000 Alphaplus 智能阀门定位器的工作原理和应用进行分析。 关键词：SVP3000 Alphaplus ；智能阀门定位器；工作原理；应用
引言主回路电阻
SVP3000 Alphaplus 智能阀门定位器是Azbil Corporation/阿自倍尔株式会社（原YAMATEKE/山武株式会社，2008年更名）在1998年推出、已有十五年的产品，但在2013年11月控制工程中文版（CONTROL ENGINEERING China ）杂志针对中国自动化、工业控制与仪器仪表市场设立的读者评选活动中被评为2013年CEC 最佳产品奖的仪器仪表与过程传感器类三个获奖名额的产品之一。CEC 的评选具有广泛的众参与性，获奖产品由最终用户或系统集成商实名投票产生，可看出中国市场对SVP3000 Alphaplus 的认可。虽然azbil 发布新一代的SVP7000 Alphaplus 已有两年时间，并在2013年11月HART 通信型AVP700获得设备描述（DD ）库的发布和支持Ff 基金会现场总线的AVP 703型通过相关国际测试获得认证，有消息说SVP7000 Alphaplus 在2014年1月北美供货，此时仍有必要重新认识SVP3000 Alphaplus 智能阀门定位器并就其工作原理和应用进行分析。
SVP3000 Alphaplus
SVP 是Smart V alve Positioner （智能阀门定位器）的缩写，是一种配置了微处理器的智能型电气阀门定位器。SVP3000 Alphaplus 的AVP30x 为一体式型式、AVP20x 为分体式型式，各有指定型号。AVP30x 一体式的型号有：A VP300型，4~20mA DC 模拟信号输入且不带阀位变送器；A VP301型， 4~20mA DC 模拟图1 SVP3000 Alphaplus 产品总貌 图2 SVP3000 Alphaplus 概况
A VP30x 型一体式 A VP20x 型分体式
A VP100型 SVX100型
信号输入并带阀位变送器；A VP302型，4~20mA DC +HART 通信协议；A VP303/304型，支持Ff 基金会现场总线通信协议。AVP20x 分体式的型号有：A VP200型，4~20mA DC 模拟信号输入且不带阀位变送器；A VP201型， 4~20mA DC 模拟信号输入并带阀位变送器；A VP202型，4~20mA DC +HART 通信协议；A VP203/204型，支持Ff 基金会现场总线通信协议。还有经济型的A VP100/102型为NEPSI 本安应用，以及专用于角行程气动执行机构/控制阀的SVX100/102型。SVP3000 Alphaplus 适用于直行程和角行程气动执行机构，坚固耐用，操作简单，提升了控制性能，融合了智能技术。参见图1和图2。本文以SVP3000 Alphaplus 的AVP300型为主进行重点介绍。
结构和工作原理
AVP300型一体式结构，铝合金坚固外壳，隔爆Ex d 认证，防护等级IP66，电子部件配置微处理器、数字控制模块和阀位传感器等，气动部件包括I/P 电气转换器和气动放大器（双作用应用时需外接双作用气动放大器）。与气动执行机构推杆/控制阀杆相连接的反馈杆设计角度±4°至±20°，阀位行程经反馈杆传递，由非接触的磁阻传感器进行测量。同时，阀门定位器接收4-20mADC 输入控制信号，按组态的算法与测量的阀位信号进行比较和运算并得出定位驱动信号，再经气动部件转换和输出气动信号给气动执行机构进而控制阀位，定位精度为1.0%F.S （当量程等于大于8mA 和小于16mA 时）。启动电流为3.85mA ，输入电阻在20mA 时为300欧姆。输出特性可选线性、等百分比、快开，用户自定义可分15点。本机没有LCD 显示，仅有一个用于零点/量程调整和自动设定的操作开关和一个自动/手动切换开关。结构和方框图分别见图3和图4。 太阳能热水袋
图3 AVP300
结构
图4 AVP300方框图
AVP300型可适用分程控制，最小分程量程为4mA ；可选配双作用气动放大器适应双输出；配有很实用的自动-手动操作切换的旁路开关（仅用于单作用型号），气动输出可在自动操作状态（阀门定位器直接输出控制）和手动操作状态（由空气过滤减压阀输出气压控制）之间选择，本机上的外部零点/量程调整和自动设定开关可以无需使用现场通信器，仅用一字螺丝刀就可进行快速调整和自动设定；而使用现场通信器（azbil 的SFC160/260（DE 协议）或CommPad CFN100、CommStaff CFS100）可进行更多组态设定、调整以及状态监测和自诊断。
AVP300型的气动部件采用I/P 电气转换器加气动放大器模式，结构见图5。I/P 电气转换器利用电磁转换和电磁感应原理，在传统的磁单元结构上有所改进，设计为隔板结构的电气隔爆和电磁部件完全对称以及两个不同方向不同大小的磁场相互作用实现喷嘴挡板机构微位移的功能。参照图6，永久磁钢在可动挡板上形成恒强磁场，而定位控制电流信号通到电磁线圈并通过导磁铁芯在可动挡板的间隙处产生随电流可变的磁场，使可动挡板在这两个磁场的作用下产生位移，改变挡板与喷嘴的间隙（靠近或远离喷嘴）。这个位移与电磁线圈中的电流成比例，也使气动喷嘴背压发生变化，进而气动放大器据此改变气动输出，或加双作用气动放大器形成双路气动输出。
电子标签分拣系统
AVP300型的供气压力为140至700kPa ，耗气量在气源压力140kPa 时为0.24 Nm 3/h 、在气源压力500kPa 时为0.36Nm 3/h 、双作用型在气源压力400kPa 时为0.6 Nm 3/h ，最大输出气量在气源压力140kPa 时为
6.6Nm 3/h ，双作用型在气源压力400kPa 时为15 Nm 3/h ，双作用型输出平衡压力为55%±5%。
安装连接
SVP3000 Alphaplus 主要适用于Azbil 的直行程和角行程气动执行机构（如PSA1-4/6/7型、HA1-4型、
VA1-6型），也可安装到其它公司同类型产品上，但不支持IEC 60534-6标准以及VDI/VDE 3845标准所规定的连接方法。
SVP3000 Alphaplus 的安装连接与传统型电气阀门定位器相同，安装条件应满足设计要求，环境温度范围在防爆认证范围内、相对湿度10%至90%、周围磁场感应不会超过400A/m 、一体式整机和分体式主机振动范围2g （5-400Hz ）和分体式阀位传感器振动范围10g （5-1000Hz ）、要留出足够的维修（配管、布线、调整）空间尤其是能打开气动部件盖子的空间。
SVP 中附有与气动执行机构/控制阀相对应的安装组件，用附带的两个六角螺栓和弹簧垫圈将安装板固定在阀门定位器上，再用附带螺栓和垫圈将安装板固定在气动执行机构的安装结构上，并将6mm 的反馈栓穿入到SVP 反馈杆上的槽内（必须搭在弹簧上）。从上向下看时，反馈栓与反馈杆应成90°角。反馈杆与阀门定位器用两个六角螺栓固定，应保证反馈杆在50%阀位时的为水平状态，其旋转角最大为±20°，若超过
极限角度则不能正常工作，对于大行程的气动执行机构则要选配延长型反馈杆，对于角行程气动执行机构图5 AVP300气动部件 图6 I/P 电气转换器
聚醚类消泡剂要采用反馈杆转换机构。安装固定后连接气管路，左端是气源接口，上端是输出接口（与气动执行机构连接）。接好后送合格的仪表气源，打开左侧面的自动/手动切换开关（A/M ）盖板，用螺丝刀将A/
M 开关逆时针旋转到头切换到手动状态（参见图7），此时通过调整空气过滤减压阀的输出气压使阀位开度在50%，反馈杆应为水平状态，否则调整反馈栓位置，之后再将A/M 开关顺时针旋转切换回自动位置（确定反馈杆的初始位置）。
对于电气接线，应遵守相关安装规范和防爆要求以及配好电缆密封接头。A VP300型只需接入控制信号电缆到I IN 端子上，A VP301型带有阀位变送器，还要在I OUT 端子上连接信号电缆，建议选M4尺寸带绝缘套的线鼻子。
操作
SVP 的自动设定可由本机外部的零点/量程调整和自动设定开关（磁性开关）、现场通信器（如SFC160/260）、现场总线装置（限AVP x02/x03/x04型）进行。自动设定过程将调整和确定零点及量程、气动执行机构操作设定和故障安全位置确定、控制信号上下限确定、摩擦系数初生值，等。自动设定时需对SVP 及阀位进行观察，通常是在现场操作本机上的自动设定开关来进行。其它功能如回路
测试，查看阀门开度、分程和位号分配都需要用SFC 操作。
以A VP 300为例，用外部操作开关进行自动设定：将输入控制信号设定为18±1mADC ，用一字螺丝刀顺时针旋转开关到“UP ”位置（对于FloWing Rotary VFR 控制阀和RSA 气动执行机构则逆时针旋转到“DOWN ”位置），参见图8。按住此开关位置直到阀门开始动作（约3秒钟），将启动自动设定程序，松开螺丝刀。SVP 将使控制阀从全关到全开往返动作两次，然后停止在50%阀位并保持3分钟。再通过改变输入信号确认自动设定程序是否完成，整个自动设定程序约需3分钟。在执行自动设定过程中，若输入控制信号降到4mA 以下，自动设定将失败（只要信号在4-20mA 范围内，自动设定过程中改变输入控制信号并不会影响到执行），需要重新启动自动设定程序。完成自动设定程序后，仍要维持4mA 以上的信号并至少稳定保持30秒钟，以便确保数据和参数保存到A VP 的EEPROM 中。操作结束后，通过改变输入控制信号检查确认阀位是否正确，若量程满度阀位发生偏移，再执行量程满度调整操作。
在自动设定之后，若阀位与输入控制信号不对应时，可用外部操作开关进行零点、量程调整。只有当关闭和全开阀位对应的输入控制信号（如4mA 、20mA ）与存储在SVP 中的值或出厂设定的值相同±1mA 时，此开关操作功能才有效。分别输入相应的零点-量程电流信号后，用一字螺丝刀顺时针旋转开关将使反馈杆向上移动，逆时针旋转开关将使反馈杆向下移动，放在中间位置将记住反馈杆当前位置，零点和量程的调整操作相互不干扰。加输入控制信号调整时应考虑A VP 设定的小信号紧密关闭（
缺省值0.5%）和强制全开（为超程的-1%）。操作后要维持4mA 以上的信号并至少稳定保持30秒钟，以便确保数据和参数保存到A VP 的EEPROM 中。 使用现场通信器SFC 对
SVP 进行配置和操作及简单诊断，启动通信、改变功能设定的项目和步骤较多，请参阅SVP 和SFC
的相关手册和说明。
图7 自动/手动切换开关 图8 本机外部操作开关
结束语
SVP3000 Alphaplus智能阀门定位器融合了阿自倍尔（山武）百年控制阀生产经验和创新的智能技术，具有传统阀门定位器的基本功能，还具有多种通信功能、简便的自动设定操作功能、自诊断功能和现场实用的自动/手动切换功能，通用性也很好，从1998年推出到现在已超十五年，过程应用表现出，为控制阀提升了性能，为用户提供了方便，也提高了产品价值，成就了由用户实名投票获得的CEC 2013最佳产品奖，再就是SVP3000 Alphaplus成为了国内初期研发智能阀门定位器的样机。
参考文献：
1.山武株式会社. 智能阀门定位器A VP300/301/302/ 200/201/202使用说明书.CM4-A VP300-2001:2005.9
2.azbil.SVP3000 Alphaplus Smart Valve Positioner Models A VP300 and A VP301 Specifications.SS2-A VP300-100（19th edition）:201
3.4磁性输送带
LBH
2014.2.8
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