阀门定位器讲解
阀门定位器工作原理
阀门定位器工作原理阀门定位器是一种用于控制阀门位置的装置，它可以精确地控制阀门的开启和关闭，以实现流体管道系统的自动化控制。
在工业生产中，阀门定位器扮演着非常重要的角色，它可以提高生产效率，减少人工操作，同时也可以保证管道系统的安全运行。
那么，阀门定位器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍阀门定位器的工作原理。
首先，阀门定位器是通过控制阀门执行器的运动来实现阀门的开启和关闭。
当需要控制阀门时，阀门定位器会接收到来自控制系统的信号，根据信号的指令来调节阀门执行器的运动。
阀门执行器会根据阀门定位器的指令，通过压缩空气、液压或电动力来推动阀门的运动，从而实现阀门的精确控制。
其次，阀门定位器通常会配备传感器来监测阀门的位置和运动状态。
传感器可以实时地监测阀门的开启程度、关闭速度以及阀门执行器的运动情况，确保阀门的运行状态符合设定要求。
一旦发现阀门位置偏差或异常，阀门定位器会立即发出警报并采取相应的措施，以避免管道系统发生意外事故。
此外，阀门定位器还可以根据管道系统的实际情况进行智能化的控制。
它可以根据流体流量、压力、温度等参数来自动调节阀门的开启程度，以实现管道系统的稳定运行和节能减排。
同时，阀门定位器还可以与控制系统进行联动，实现自动化的管道控制，提高生产效率和运行安全性。
总的来说，阀门定位器通过精确控制阀门执行器的运动，配备传感器监测阀门状态，以及智能化的管道控制，实现了对阀门位置的精准控制和管道系统的自动化运行。
它在工业生产中发挥着重要的作用，为生产运行提供了可靠的保障。
希望通过本文的介绍，您对阀门定位器的工作原理有了更深入的了解。
阀门定位器的工作原理
阀门定位器的工作原理
阀门定位器是一种用于确定阀门开闭状态的设备，其工作原理如下：
1. 传感器感知：阀门定位器通过内置的传感器，感知阀门是否处于开启或关闭状态。
传感器可以是物理接触式的，也可以是非接触式的，如光电传感器或磁力传感器。
2. 信号传输：一旦传感器感知到阀门状态的变化，它会将相应的信号传输给阀门定位器的控制单元。
这些信号可以是电信号、光信号或其他类型的信号，取决于传感器的类型和设备的设计。
3. 数据分析：控制单元接收到传感器发送的信号后，会对信号进行数据分析和处理。
它会判断阀门是处于正常开启状态、正常关闭状态还是在中间位置，即半开或半关状态。
4. 显示和输出：一旦控制单元完成数据分析，它会将结果显示在设备的显示屏上，以便操作员准确了解阀门的开闭状态。
此外，阀门定位器还可以通过电子输出信号，将阀门状态信息传输给其他控制系统或记录设备，以实现进一步的处理或监控。
总的来说，阀门定位器通过传感器感知阀门的开闭状态，将信号传输给控制单元进行数据分析和处理，然后将结果显示或输出，帮助操作员准确了解和控制阀门的位置。
阀门定位器
三电气阀门定位器
E/P调节原理方框图
四智能阀门定位器
虽然智能电气阀门定位器与传统定位器从控制规律上 基本相同，都是将输入信号与位置反馈进行比较后对输出 压力信号进行调节。但在执行元件上智能定位器和传统定 位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不同。智能定 位器以微处理器为核心，利用了新型的压电阀代替传统定 位器中的喷嘴、挡板调压系统来实现对输出压力的调节。 目前有很多厂家生产智能型电气阀门定位器，西门子公司 的SIPATT PS2系列智能电气阀门定位器比较典型，具有 一定代表性，下面以就以SIPART PS2系列定位器为例， 对智能定位器的工作原理进行说明，其基本结构如图2所 示:
二气动阀门定位器
二.力平衡式定位器工作原理
二阀门定位器
上图气动阀门定位器是按力平衡原理设计和工作的。 如图下图所示当通入波纹管的信号压力增加时，使杠杆2 绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后， 送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆 （摆杆）绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮（偏心 凸轮）也跟着作逆时针方向转动，通过滚轮使杠杆1绕支 点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对杠杆2的拉力与信号 压力作用在波纹管上的力达到新的平衡状态。此时，一定 的信号压力就与一定的阀门位置相对应。当通入波纹管的 信号压力减少时，使杠杆2绕支点转动，档板离开喷嘴， 喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀
五普通阀门定位器与智能阀门定位器的主要区别
1.控制阀流量特性的实现方式不同 智能定位器的反馈部分采用线性反馈，所需控制阀流量特性是在设定回路实现的。普 通定位器的反馈部分是不同形状的凸轮，通过改变凸轮形状来实现所需控制阀流量特 性。 2.输入输出方式不同 通常，智能阀门定位器是智能电气阀门定位器。与一般电气阀门定位器比较，智能电 气阀门定位器的输入信号是标准的4～20mA或1～5V电信号，它需要经模数转换后作 为微处理器的输入信号。而一般电气阀门定位器输入信号虽然是4—20mA或l～5V电信 号，但它不需要经模数转换，可直接送电磁线圈产生电磁力，实现力平衡。智能阀门 定位器的输出信号是数字信号，它通常送压电阀组，通过压电阀组的开关来调节送控 制阀膜头的气压，一般电气阀门定位器的输出信号是经气动放大器放大后的气信号。 3.采用的控制方式不同 智能阀门定位器与一般的计算机控制装置类似，采用离散控制方式，因此，在采样间 隔内，控制阀开度不变化。运行过程中，控制阀开度呈现阶梯形变化。一般阀门定位 器采用连续控制方式，因此，整个控制过程中，控制阀开度的变化是连续的(除了因死 区造成的跃变外)。 4.反馈信号检测处理不同 智能阀门定位器中控制阀反馈信号需经模数转换后送微处理器处理，而一般阀门定位 器反馈信号直接作为反馈力(力矩)不需要经模数转换为电信号。一些智能阀门定位器输 入信号采用标准模拟信号，在同一导线还传输HART数字信号，组成混合信号的智能阀 门定位器，它不属于现场总线智能阀门定位器，但仍阀门定位器
阀门定位器工作原理
阀门定位器工作原理
阀门定位器是一种用于定位阀门位置的设备，主要用于工业自动化领域。
它基于先进的传感技术和信号处理算法，能够准确地检测阀门的位置，并提供相应的信号输出。
阀门定位器的工作原理如下：首先，设备通过安装在阀门上的传感器来获取阀门的位置信息。
传感器可以采用各种不同的技术，比如霍尔效应传感器、光电传感器或者电位器传感器等。
这些传感器能够测量阀门的开度或者关闭状态，并将其转换为电信号。
接下来，阀门定位器会将传感器获取到的信号进行处理和分析。
通过对信号的采样和滤波，可以去除噪声和干扰，保证信号的可靠性和准确性。
然后，设备会根据特定的算法对信号进行解析，以确定阀门的位置。
最后，阀门定位器会输出相应的位置信号。
这个信号可能以数字或者模拟形式存在，可以根据需要连接至其他设备，比如控制系统、仪表或者记录器等。
通过与其他设备的通信，阀门定位器可以实现远程监控和控制阀门的位置。
总的来说，阀门定位器通过传感器获取阀门位置信息，然后经过信号处理和解析，最终输出相应的位置信号。
这种设备在工业自动化过程中起到重要的作用，能够实现对阀门位置的准确定位和控制。
常见阀门定位器你必须掌握的工作原理!
常见阀门定位器你必须掌握的工作原理!阀门定位器是一种用于控制阀门的自动调节装置。
它能够通过与阀门连动，实现对阀门位置的自动调节，保证阀门处于设定的位置。
一、工作原理阀门定位器的工作原理主要包括以下几个方面：1.位置传感器：阀门定位器通过安装在阀门上的位置传感器来感知阀门的位置。
常见的位置传感器有行程开关、霍尔传感器等。
位置传感器可以感知阀门的位置，并将信号传输给控制系统。
2.控制系统：阀门定位器通过控制系统对阀门位置进行控制。
控制系统可以通过接收来自位置传感器的信号来判断阀门的位置，并通过比较设定的位置与实际位置的差异来控制阀门的运动。
3.驱动装置：阀门定位器通过驱动装置来实现对阀门的控制。
常见的驱动装置有电动装置、气动装置等。
驱动装置可以根据控制系统的指令，将电力或气力转化为机械运动，从而使阀门调节到指定的位置。
4.力矩装置：阀门定位器通过力矩装置来提供足够的力矩以克服阀门的摩擦力和液体流体的压力差等因素。
力矩装置可以根据控制系统的指令调整输出的力矩，以确保阀门的调节精度和稳定性。
5.控制算法：阀门定位器通过控制算法来实现对阀门位置的精确控制。
常见的控制算法有PID控制算法、模糊控制算法等。
控制算法可以根据阀门的实际位置和设定位置之间的差异来计算出控制信号，并将信号传输给驱动装置，以实现对阀门位置的调节。
二、常见阀门定位器的工作原理1.电动定位器：电动定位器是使用电动装置作为驱动装置的阀门定位器。
当控制系统接收到位置传感器的信号后，会将信号转化为电信号，并通过控制算法计算出控制信号。
然后，控制信号会传输给驱动装置，驱动装置会将电能转化为机械运动，从而实现对阀门位置的调节。
2.气动定位器：气动定位器是使用气压作为驱动装置的阀门定位器。
当控制系统接收到位置传感器的信号后，会将信号转化为气压信号，并通过控制算法计算出控制信号。
然后，控制信号会传输给驱动装置，驱动装置会根据控制信号控制气压的大小和流向，从而实现对阀门位置的调节。
阀门定位器学习.pptx
软件总体设计
▪自整定状态 （Initial） ▪设置状态 （Config） ▪运行控制状态（Run）
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▪ 自整定状态（Initial）
在自整定状态中，定位器通过一系列的自整定过程测定执行机构的各种 特性参数，为运行控制做好准备。
自整定过程主要包括： • 检测定位器安装状况； • 检测执行机构的零位和满度； • 检测进/放气过程执行机构运行速度； • 测量进/放气方向上基本脉宽； • 检测进/放气方向上执行机构动态特性；
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▪ 运行状态
三位式 P I 自适应调节控制 比例控制 当出现偏差阶跃信号，进行快速比例控制 积分控制 积分系数根据偏差的大小进行适当的微调
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▪ 自动调整
调节中记录震荡情况和控制的速度， 进行自动的脉宽调整
采取措施后，控制基本无超调， 动作到位快。
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▪ 设置状态（Config）
在设置状态下，用户可以对执行机构特性、阀门特性和定位器控制三大 类参数进行设置。
通过对执行机构和阀门特性的很少一些必要参数的设置，确保定位器 正常运行。
而通过对定位器控制参数的设置，用户可以实现诸如：限位、分程控 制、安全模式等多种控制、显示功能。
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与智能型喷嘴挡板式阀门定位器的比
较
▪喷嘴挡板式
▪压电阀式
可动件多，受温度和振动影 响大
稳定状态下，依然需要供给 连续的压缩空气
……
可动件少，几乎不受温 度和振动的影响
稳定状态下，气体能耗 忽略不计
……
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设计难点
▪ 低功耗
阀门定位器的详情介绍及操作规程
阀门定位器的详情介绍及操作规程阀门定位器的详情介绍阀门定位器按结构分：气动阀门定位器、电气阀门定位器及智能阀门定位器，是调整阀的紧要附件，通常与气动调整阀配套使用，它接受调整器的输出信号，然后以它的输出信号去掌控气动调整阀，当调整阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀门定位器，阀位情形通过电信号传给上位系统。
（一）结构阀门定位器按其结构形式和工作原理可以分成气动阀门定位器、电－气阀门定位器和智能式阀门定位器。
阀门定位器能够增大调整阀的输出功率，削减调整信号的传递滞后的情况发生，加快阀杆的移动速度，能够提高阀门的线性度，克服阀杆的摩擦力并除去不平衡力的影响，从而保证调整阀的正确定位。
（二）定位器分类1、阀门定位器按输入信号分为气动阀门定位器、电气阀门定位器和智能阀门定位器。
（1）气动阀门定位器的输入信号是标准气信号，例如，20～100kPa气信号，其输出信号也是标准的气信号。
（2）电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号，例如，4～20mA电流信号或1～5V电压信号等，在电气阀门定位器内部将电信号转换为电磁力，然后输出气信号到拨动掌控阀。
（3）智能电气阀门定位器它将掌控室输出的电流信号转换成驱动调整阀的气信号，依据调整阀工作时阀杆摩擦力，抵消介质压力波动而产生的不平衡力，使阀门开度对应于掌控室输出的电流信号。
并且可以进行智能组态设置相应的参数，达到改善掌控阀性能的目的。
2、按动作的方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器。
单向阀门定位器用于活塞式执行机构时，阀门定位器只有一个方向起作用，双向阀门定位器作用在活塞式执行机构气缸的两侧，在两个方向起作用。
3、按阀门定位器输出和输入信号的增益符号分为正作用阀门定位器和反作用阀门定位器。
正作用阀门定位器的输入信号加添时，输出信号也加添，因此，增益为正。
反作用阀门定位器的输入信号加添时，输出信号减小，因此，增益为负。
4、按阀门定位器输入信号是模拟信号或数字信号，可分为一般阀门定位器和现场总线电气阀门定位器。
智能阀门定位器的简要原理说明
智能阀门定位器的简要原理说明
1.传感器测量阀门位置：智能阀门定位器通过安装在阀门上的传感器，来实时测量阀门的位置。
常见的传感器有角度传感器和位置传感器，它们
会随着阀门的移动而输出相应的电信号。
2.信号处理与转换：传感器输出的电信号被智能阀门定位器内部的电
路进行处理和转换。
这些电路通常包括放大、滤波和数字信号处理等功能，将传感器的电信号转换为可供控制系统使用的数字信号。
3.控制算法：智能阀门定位器内部搭载了控制算法，用于基于传感器
输出的信号来计算和控制阀门的位置。
这些算法可以根据不同的应用需求
来实现阀门的打开、关闭或者调节。
4.位置反馈：智能阀门定位器通过控制机构将计算得到的位置指令传
达给阀门，然后通过传感器对阀门位置进行反馈。
这个反馈机制可以用于
验证阀门是否达到目标位置，以获取位置的准确性和可靠性。
5.与控制系统的通信：智能阀门定位器通常具有与控制系统进行通信
的能力，以便实现远程监控和控制。
它可以通过各种通信接口将阀门位置
数据传输给控制系统，并接收控制系统的指令进行相应的位置调整。
智能阀门定位器的工作原理是基于传感器测量阀门位置，将其转换为
数字信号，然后通过控制算法来实现阀门位置的控制。
该设备可应用于各
种工业领域，例如化工、石油、天然气和水处理等，能够提高阀门的精确
性和稳定性。
同时，智能阀门定位器还具有实时监控和远程控制的能力，
提高了维护和管理的便利性。
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智能电气阀门定位器在实际中的应用
一、前言
电气阀门定位器是气动调节阀的关键附件之一，其作用是把调节装置输出的电信号变成驱动调节阀动作的气信号。
它具有阀门定位功能，既克服阀杆摩擦力，又可以克服因介质压力变化而引起的不平衡力，从而能够使阀门快速的跟随，并对应于调节器输出的控制信号，实现调节阀快速定位，提升其调节品质。
随着智能仪表技术的发展，微电子技术广泛应用在传统仪表中，大大提高了仪表的功能与性能。
其在电气阀门定位器中的应用使智能定位器的性能和功能有了一个大的飞跃。
二、智能电气阀门定位器与传统定位器的对比
2.1 传统电气阀门定位器的工作原理
电气阀门定位器经过几十年的发展，各公司产品虽不尽相同，但基本原理大致相似，下面画简图进行说明。
其基本结构见图1:
反馈杆反馈阀门的开度位置发生变化，当输入信号产生的电磁力矩与定位器的反馈系统产生的力矩相等，定位器力平衡系统处于平衡状态，定位器处于稳定状态，此时输入信号与阀位成对应比例关系。
当输入信号变化或介质流体作用力等发生变化时，力平衡系统的平衡状态被打破，磁电组件的作用力与因阀杆位置变化引起的反馈回路产生的作用力就处于不平衡状态，由于喷嘴和挡板作用，使定位器气源输出压力发生变化，执行机构气室压力的变化推动执行机构运动，使阀杆定位到新位置，重新与输入信号相对应，达到新的平衡状态。
在使用中改变定位器的反馈杆的结构(如凸轮曲线)，可以改变调节阀的正、反作用，流量特性等，实现对调节阀性能的提升。
2.2 智能电气阀门定位器工作原理
虽然智能电气阀门定位器与传统定位器从控制规律上基本相同，都是将输入信号与位置反馈进行比较后对输出压力信号进行调节。
但在执行元件上智能定位器和传统定位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不同。
智能定位器以微处理器为核心，利用了新型的压电阀代替传统定位器中的喷嘴、挡板调压系统来实现对输出压力的调节。
目前有很多厂家生产智能型电气阀门定位器，西门子公司的SIPATT PS2系列智能电气阀门定位器比较典型，具有一定代表性，下面以就以SIPART PS2系列定位器为例，对智能定位器的工作原理进行说明，其基本结构如图2所示:
其具体工作原理如下: 由阀杆位置传感器拾取阀门的实际开度信号，通过A/D转换变为数字编码信号，与定位器的输入(设定)信号的数字编码在CPU
中进行对比，计算二者偏差值。
如偏差值超出定位精度，则CPU输出指令使相应的开/关压电阀动作，即:当设定信号大于阀位反馈时，升压压电阀V一l打开，
输出气源压力P1增大，执行机构气室压力增加是阀门开度增加，减小二者偏差;如设定信号小于阀位反馈则排气压电阀V-2打开，通过消音器排气减小输出气源压力P1，执行机构气室压力减小是阀门开度减小，二者偏差减小。
正是通过CPU 控制压电阀来调节输出气源压力的大小使输入信号与阀位达到新的平衡。
2.3 智能电气阀门定位器对输出气源压力调节的新颖之处
1) 输出压力调节采用PID脉宽调制(PWM)技术，迅速准确。
由于CPU对压电阀的控制采用一个五步开关程序来控制，可以精确、快速地控制输出气源压力增减。
其控制算法一般采用数字PID调节方式，CPU根据输入信号与阀位产生偏差的大小和方向进行PID计算，输出一个PWM脉宽调制脉冲信号来控制压电阀开、闭动作。
由于脉冲的宽度对应于定位器输出气源压力的增量，从而可以迅速、准确的改变气源压力输出P1。
当偏差较大时，定位器输出一个连续信号，快速连续、大幅度的改变P1的大小，当偏差较小时，定位器输出一个较小脉宽的脉冲信号，断续、小幅改变P1的大小，当偏差很小(进入死区)时，则无脉冲输出，阀位稳定工作。
2) 新型压电阀器件的采用，保证了控制的高精度。
压电阀的主导元件是一个压电柔韧开关阀，也称作硅微控制阀，由于其质量小，开关惯性非常小，可以执行很高的开关频率，因而作为一个高频率的脉冲阀，对输出气路压力P1进行控制，驱动执行机构，可以达到很高的阀门定位精度。
3) 阀位反馈元件定位精度高，寿命长。
阀位反馈元件是一个结构简单、高精度、高可靠性的导电塑料电位器，将执行机构的直线或转角位移转换为电阻信号，因而可以精确的检测阀位并且可以方便的对阀门进行零位，满度及阀门流量特性曲线的定位。
2.4 智能定位器的特点由于新型控制元件如导电塑料和压电阀的使用，可以使阀门定位达到很高精度，由于微处理的使用，可以使定位器的调校以及适用范围有大的改善。
主要特点是: 1) 安装简易;可以进行自动调校。
组态简便、灵活，可以非常方便的设定阀门正反作用，流量特性，行程限定或分程操作等功能。
2) 定位器的耗气量极小。
传统定位器的喷嘴、挡板系统是连续耗气型元件。
由于智能定位器采用脉冲压电阀替代了传统定位器的喷嘴、挡板系统,而且五步脉冲压电阀控制方式可实现阀门的快速、精确定位。
智能定位器只有在减小输出压力时，才向外排气，因此在大部分时间内处于非耗气状态，其总耗气量为
20L/h，相对于传统定位器来说可以忽略不计。
3) 具有智能通讯和现场显示功能，便于维修人员对定位器工作情况进行检查维修。
4) 定位器与阀门可以采用分离式安装方式。
因为智能定位器的位置反馈元件是电位器，即阀位信息是用电信号传递的，并且可以在CPU中对阀门的特征进行现场整定。
因此采用行程位置检测装置外置的方法，将阀位反馈组件与定位器本身分离安装。
将行程位置检测装置在执行机构上，定位器安装在离执行器一定距离的地方，如图3所示:
这样就大大扩展了定位器的使用范围，例如可以适用于大型风门、闸门等非标准结构的执行机构以及超大行程结构的执行机构中(已经有大量此类应用)。
正是与智能电气阀门定位器的结合，大大提高了此类装置的控制定位精度。
5) 行程检测装置还可以采用非接触式位置传感器，用于恶劣现场。
如应用在强振动、高低温及核辐射区环境中的阀门上，避免了不良环境对定位器的影响，保证定位器的可靠使用和寿命。
6) 具有丰富的自诊断功能。
不仅可以对定位器本身的工作情况进行故障自诊断，还可对调节阀和执行机构的性能进行定量测量和
诊断。
如阀门行程的变化检测，对阀门极限位置变化的测量，可诊断阀门的磨损情况;对阀门定位时间的测量可以诊断定位周期是否合适，是否会引起震荡;还可以对气动执行机构的密封情况等进行诊断，从而为阀门的维修提供科学依据。
7) 可以非常方便的进行安全检测测试与试动作，尤其在对阀门的可靠动作要求非常高的安全仪表系统中，可以在线验证SIS安全仪表系统的阀门执行的安全有效性，见参考文献2。
三、实际使用中应注意的问题
虽然智能定位器使用简单，功能强大，但在工程应用中还是应注意一些问题，以使其可靠的工作，发挥出更好的控制作用，延长其使用寿命。
3.1 定位器2/4线接线方式的选择由于智能阀门定位器的输入阻抗较高，而且随输入电流的增加而增大。
例如西门子SPRART PS2系列定位器作为2线制仪表使用时其输入阻抗为415欧姆，如带HART协议型则输入阻抗更大，为440欧姆左右,因此对调节信号的带负载能力有较高的要求。
而通常情况下,数字调节仪表的输出带负荷能力小于300欧姆，因此在选用智能电气阀门定位器时一定要核对调节器输出控制信号的带负载能力，应大于500欧姆，才能保证大开度时定位器的正常工作。
笔者曾在某DCS系统的输出回路中直接驱动SPRART PS2型智能电气阀门定位器，最大只能驱动18mA的电流，即只能满足87.5%以内的行程开度。
并且在通讯情况下，其最大电流会进一步降低，严重影响大开度时的定位要求。
鉴于此，对于调节器输出控制信号带负载能力不够的情况，应考虑以下解决方案: 1) 在输入信号回路中设置信号隔离器件，增加控制信号的带负载能力。
即选用带负载能力高的中间隔离驱动器件，器件带载能力应大于500欧姆。
如果现场是防爆场所则可选用带负载能力高的隔离式安全栅，如MTL3000系列隔离安全栅，见图4所示:
2) 采用4线制连接方式，减小智能定位器输入信号回路的输入阻抗，如图5所示的接线方式，由于增加了电源供电回路，因此智能定位器信号回路的输入阻抗会大大减小，约250欧姆左右，符合大多数调节器输出回路的负载要求。