一、压电阀在阀门定位器中的工作原理

     阀门定位器中的压电阀通常作为I/P转换单元的先导阀。CPU根据输入信号与阀位产生偏差的大小和方向进行计算，输出电控指令给压电阀。当偏差较大时，输出连续信号，使阀门快速动作；偏差较小时，输出较小脉宽的脉冲信号，使阀门动作平缓；偏差在允许范围内，则无脉冲输出，阀门稳定在某一位置。

      压电阀主要利用了压电材料的逆压电效应，当对压电阀中的压电片施加电压时，其内部晶体结构中的离子会发生位移，使压电片产生弯曲或伸缩等形变，进而带动与其相连的阀芯等部件移动，实现阀门的开启和关闭动作。

      电-气转换器主要使用两类技术：基于非对称构造晶体的压电效应材料的压电阀技术，通常接受数字信号(电脉冲)产生两位动作气动输出；基于电磁原理和气动喷嘴/挡板机构的I/P转换器技术，通常接受模拟电信号产生连续动作气动输出。德国Siemens的SIPARTPS SP2和美国NelesMetso的ND9000的智能阀门定位器，采用的是压电阀结构的电-气转换器；而美国Fisher的DVC6000、德国SAM-SON373X、日本阿自倍尔SVP3000等阀门定位器，采用的是喷嘴挡板结构的电-气转换器。这两种结构的电-气转换器，代表了目前国际上智能定位器的主流。压电阀是利用压电材料的压电效应来实现阀的动作的一种新型控制阀，它具有精度高、相应快、功耗小、寿命长、结构紧凑等优点。

进气过程：当控制电路接通电源后，压电阀 Ⅰ 上无电压，压电阀 Ⅱ 加电压控制，气源 P2 进入 piezo 阀 Ⅱ 的先导腔室中，形成 120kPa 左右的气压力，导压推动排气阀芯向下移动，把排气口关闭12. 接着，如果控制电路发出输出气压力的脉冲，piezo 阀 Ⅱ 则保持上电状态，piezo 阀 Ⅰ 加控制电压，功能陶瓷片向上弯曲，陶瓷片堵住 piezo 阀喷嘴口 3，气源 P2 通过喷嘴口 1 进入 piezo 阀 Ⅰ 导压腔室，形成 120kPa 左右的气压力，推动移动阀芯向下移动，气源 P1 通过进气口进入到气动调节阀的膜室中，驱动气动调节阀进行位置调节

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保持状态：当气动调节阀到达设定位置时，预应力钢绞线piezo 阀 Ⅰ 的电压变为零，其导压腔室气压变为 0KPa，复位弹簧推动移动阀芯关闭输出口，气动调节阀膜室中的气压力就会保持在相对恒定压力下

排气过程：当要减小气动调节阀膜室中的气压力时，piezo 阀 Ⅰ 控制电压为零，piezo 阀 Ⅱ 控制电压也为零，其导压腔室的气压也变为 0kPa，排气阀芯在排气弹簧的作用下，打开排气口排气，达到膜室减压的目的通过不断地对 piezo 阀 Ⅰ、Ⅱ 的控制，I／P 转换单元不断地输出气压力和排气，从而驱动气动调节阀对流过阀体的介质进行流量调节

①直动式压电阀压电阀的原理是利用压电材料在电场作用下的变形，来实现气动阀的进气口的开启和关闭。微型直动式换向阀结构如图1所示:

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二、压电阀的种类

功率放大型压电阀

直动式压电阀实现了电信号到气信号的控制转换，但是在阀门定位器中，还需要把气信号放大来驱动调节阀的执行机构动作，为了解决气信号

放大的问题，生产厂家研制了功率放大型压电阀。P20系列压电阀的内部结构和工作原理如图2

图2直动式压电阀的结构及工作原理

P20由P9直动式压电阀片、气动放大器(由气室、膜片、阀芯组成)、微减压器和过滤器等部件组成。气路结构类似于两位三通的电磁阀，有气源

口、进气口(连接执行机构)和排气口(连接大气)。工作电压为24VDC，响应时间小于20ms，气源压力120-800kPa，最大气量7.8Nm3/h。图2

中，左侧为断电状态下的气路状态，右侧为通电状态下的气路状态。当压电阀通电时，压电片动作使经过减压、过滤后的气源接通直动式压电阀

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I/P转换单元主要作用是把电信号变换成气动信号，通过放大喷嘴的背压和流量控制，使其具有足够的功率去操作气动调节阀。I/P 转换单元的种类可按空气消耗量分为:耗气式和不耗气式两种结构。其中由于不耗气式I/P 转换单元的耗气量小，气源压易于稳定，压力放大倍数小，改善振荡现象，因此，不耗气式的I/P转换单元常常用于阀门定位器设计中。

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I/P 转换单元按结构形式可分为:

线圈喷嘴挡板式、线圈滑阀式和压电阀式三种结构。由于线圈喷嘴挡板式I/P 转换单元的结构简单、制造方便、成本低，因此，传统阀门定位器中的I/P转换单元绝大多数采用这种结构方式。线圈滑阀式主要在电磁阀中采用，压电阀式的I/P 转换单元，最早出现是在二十世纪90年代西门子公司推出的SIPARTPS 智能阀门定位器中，因其具有高抗振动性、高可靠性、低功耗、低耗气量和能够接受较高频率的控制信号等特点，非常适合智能阀门定位器对I/P转换单元的性能要求。

三、压电阀的检查：

线圈喷嘴挡板式:智能定位器结构（FISHER DVC6200）

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/P故障状态与判:试I/P2个针脚之间的电阻：

≈1.7KΩ 高强度震动会使线圈焊接脱

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查I/P安装基座的洁净度，要确保 无油、无水、无尘

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四、两位式或比例式控制原理

在两位式控制中，不通电时，压电阀处于初始状态；通电后，功能陶瓷片变形，实现阀门状态的切换。对于比例式控制，通过改变施加电压的大小和频率等参数，可以精确控制压电片的形变程度，从而实现对流体流量或压力等的比例控制。

五、西门子定位器拆解图片：

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来源：仪表搬砖工肇庆预应力钢绞线价格