智能閥門定位器的應(yīng)用及維護(hù)

智能閥門定位器的應(yīng)用及維護(hù)摘要：介紹了西門子SIPARTPS2智能定位器的組成原理及安裝與日常維護(hù)。關(guān)鍵詞：智能閥門定位器；原理；調(diào)試；維護(hù)TheapplicationofintelligentvalvepositioneranditsmaintenanceAbstract：thisarticleintroducestheconstituentprincipleoftheSIPARTPS2intelligentpositioneranditsinstallationday-to-daymaintenance．Keywords：intelligentvalvepositioner；principle；debugging；maintenance引言在石化工程應(yīng)用中，隨著工業(yè)自動(dòng)化水平和信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各類生產(chǎn)裝置對(duì)智能儀表的應(yīng)用量逐年遞增，對(duì)智能儀表的要求也越來越高。儀器儀表的智能化程度僅停留在檢測(cè)環(huán)節(jié)已不能滿足需求，控制閥執(zhí)行單元實(shí)現(xiàn)智能化與調(diào)節(jié)品質(zhì)密切相關(guān)，而執(zhí)行單元的智能化主要體現(xiàn)在閥門定位器上，因此智能閥門定位器就成為控制環(huán)節(jié)中非常重要的組成部分。智能閥門定位器是基于微處理技術(shù)的新一代高性能電/氣動(dòng)閥門定位器，它接收控制器的4～20mA信號(hào)，通過調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的供氣壓力，精確地將閥門穩(wěn)定在控制信號(hào)規(guī)定的置，可以大大提高生產(chǎn)效率。由于智能閥門定位器在控制精度、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性、投運(yùn)、維護(hù)及操作費(fèi)用等方面都優(yōu)于常規(guī)閥門定位器，它的實(shí)際應(yīng)用也日益廣泛，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校中出現(xiàn)的問題也開始增加。如何處理這些問題，使智能閥門定位器得到更好的應(yīng)用，是我們現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員所必需面對(duì)的問題。本文從工程實(shí)施角度出發(fā)，結(jié)合西門子公司SIPARTPS2智能閥門定位器談一談智能閥門定位器在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。1智能閥門定位器的工作原理1.1閥門定位器的工作原理根據(jù)所使用的輸入信號(hào)，閥門定位器分為氣動(dòng)閥門定位器和電氣閥門定位器兩類，電氣閥門定位器又分為普通和智能兩類。電氣閥門定位器除了有氣動(dòng)閥門定位器的功能外，還有電氣轉(zhuǎn)換功能，智能電氣閥門定位器采用微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，具有更強(qiáng)補(bǔ)償功能。圖1是閥門定位器的原理框圖。圖1閥門定位器的原理框圖智能閥門定位器一般采用模塊化設(shè)計(jì)，其內(nèi)部有一個(gè)獨(dú)立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場(chǎng)更換子模塊而不必拆現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)線或?qū)Ч堋＿@個(gè)模塊基座中可以安裝一些子模塊：I/P轉(zhuǎn)換器、電子和微處理器單元組件、氣動(dòng)繼能器、閥位傳感器、壓力指示表等，其中的一些子模塊如壓力指示表等為可選件。圖2是智能閥門定位器的內(nèi)部組成。圖2智能閥門定位器的內(nèi)部組成1.2西門子SIPARTPS2閥門定位器的控制實(shí)現(xiàn)西門子SIPARTPS2定位器是一種數(shù)字式的高集成度微處理器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，由殼體、印刷電路板、閥位反饋系統(tǒng)、接線端子盒、氣路控制及放大部分等組成。該定位器采用微處理器，將由DCS輸出的控制信號(hào)與閥門位置的反饋信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)微處理器檢測(cè)到偏差時(shí)，它將根據(jù)偏差的大小和方向利用程序來控制壓電閥，再由壓電閥來調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室的進(jìn)氣量，當(dāng)然對(duì)于單作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要輸出1路氣動(dòng)信號(hào)，而對(duì)于雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)則需要輸出2路氣動(dòng)信號(hào)。壓電閥是SIPARTPS2智能閥門定位器的核心部分，當(dāng)壓電閥處于失電狀態(tài)時(shí)，由于彈簧的作用，壓電陶瓷彎曲轉(zhuǎn)換裝置關(guān)閉操作噴嘴，由于排放口通大氣，此時(shí)腔室處于不受壓的狀態(tài)，在彈簧的作用下活塞處于最高點(diǎn)位置，因此沒有凈化風(fēng)從P(儀表風(fēng)人口)到A(去執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜頭)；當(dāng)壓電閥處于得電狀態(tài)時(shí)，壓電陶瓷彎曲轉(zhuǎn)換裝置壓縮彈簧并關(guān)閉排放口，而此時(shí)腔室處的壓力通過噴嘴而迅速增加，迫使活塞下移，則凈化風(fēng)從P到A通過。由壓電閥工作原理得知，當(dāng)控制閥處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，壓電閥關(guān)閉，此時(shí)耗氣量理論上為零。而實(shí)際情況也是如此，其穩(wěn)態(tài)耗氣量(標(biāo)準(zhǔn)狀況)3．6×10m／h。與常規(guī)閥門定位器的穩(wěn)態(tài)耗氣量(標(biāo)準(zhǔn)狀況)0．35m／h相比，在正常工況下可以節(jié)省0．3m／h。2智能閥門定位器的主要特點(diǎn)相對(duì)于普通電氣閥門定位器來講，SIPARTPS2智能閥門定位器具有以下特點(diǎn)：(1)提高控制閥和控制系統(tǒng)的性能，由于智能閥門定位器的設(shè)定精度準(zhǔn)確，是實(shí)現(xiàn)提高控制閥控制精度的保障，從而提高系統(tǒng)的整體控制水平。(2)節(jié)氣，保持管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，對(duì)大型石化企業(yè)來說，由于用氣點(diǎn)很多，耗氣量很大，到裝置末端或遠(yuǎn)離空壓站的地方，儀表風(fēng)壓力普遍偏低，有時(shí)甚至影響控制閥的正常工作，無法滿足裝置的正常安全生產(chǎn)。如果采用低耗氣量的智能閥門定位器，由于用氣量極少，使總耗氣量降低，從而保持儀表風(fēng)管網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，保證裝置末端的控制閥正常工作。(3)初始化過程簡單。對(duì)大多數(shù)智能閥門定位器來說，初始化過程基本上比較簡單。只需根據(jù)操作手冊(cè)設(shè)置相關(guān)參數(shù)并按下按鈕，就可以自動(dòng)完成初始化過程。同時(shí)，把設(shè)置好的參數(shù)上傳到計(jì)算機(jī)中，通過成批下載的方式可將相同工況的定位器進(jìn)行復(fù)制，省時(shí)省力。在新建裝置開工或舊裝置進(jìn)行大修時(shí)其特別明顯。(4)智能化的通訊方式。隨著工業(yè)自動(dòng)化控制的不斷進(jìn)步，智能通訊以高效快捷得到了大多數(shù)用戶的肯定。習(xí)慣了變送單元的智能通訊方式，自然對(duì)智能閥門定位器進(jìn)行智能通訊得到認(rèn)同。在石化領(lǐng)域中，HART通訊已得到普遍應(yīng)用，F(xiàn)F現(xiàn)場(chǎng)總線也正被人們所接受。SIPARTPS2智能閥門定位器不但支持上述通訊協(xié)議，并可以在實(shí)際工程應(yīng)用中，通過相應(yīng)的軟件和硬件把全廠的智能閥門定位器的所有參數(shù)信息保存到計(jì)算機(jī)中，包括把標(biāo)定、組態(tài)、診斷、維護(hù)及其操作時(shí)間記錄下來，這是普通手操器無法實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要對(duì)該定位器進(jìn)行維護(hù)或更換時(shí)，可以從信息庫中檢索到該儀表參數(shù)，并快速下載到該定位器中，節(jié)省了工時(shí)和成本。(5)故障診斷和監(jiān)控功能，西門子SIPARTPS2智能閥門定位器與一般閥門定位器的最大的區(qū)別在于具有在線故障診斷及在線監(jiān)測(cè)功能。在實(shí)際生產(chǎn)或開工試車過程中，會(huì)遇到各種各樣的問題，比如說控制閥不能打開到其額定行程、動(dòng)作不敏感以及控制不佳等，利用智能定位器提供的多種故障診斷功能，可較準(zhǔn)確地判斷故障的原因，如閥門泄漏量、閥填料、閥磨損等問題，并能進(jìn)行行程累計(jì)、行程方向改變次數(shù)、報(bào)警次數(shù)、死區(qū)自調(diào)整等。具備以上功能就可以大大提高控制閥的安全運(yùn)行時(shí)間，并可以在控制閥出現(xiàn)問題之前通過新老性能數(shù)據(jù)的對(duì)比，提前發(fā)現(xiàn)其性能上的變化。(6)閥位反饋，SIPARTPS2智能閥門定位器僅需內(nèi)置一模塊就可以實(shí)現(xiàn)閥位反饋(4～20mADC)。(7)分離安裝，與普通電氣閥門定位器相比，西門子SIPARTPS2智能閥門定位器的行程檢測(cè)組件和控制器可以分離安裝。控制器通過1根電纜與行程檢測(cè)組件連接，用1根或兩根氣管與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，這樣在過高／過低的環(huán)境溫度或核輻射等場(chǎng)合，分離式安裝具有很大的優(yōu)勢(shì)。圖3分離安裝的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制器注：1，2——?dú)鈩?dòng)連接管(雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu))；3——行程檢測(cè)系統(tǒng)(10kn電位器或NCS)；4——電纜；5——改進(jìn)的EMC濾波模塊(定位器內(nèi))；6——SIPARTPS2智能閥門定位器3安裝調(diào)試3.1定位器的安裝高度接通電源和氣源。依據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向使定位器走完全程，并使反饋桿的中心線在上下公差帶內(nèi)。智能定位器安裝時(shí)對(duì)電源和氣源有較高要求．必須保證電源穩(wěn)定可靠，氣源是干燥清潔的壓縮空氣。在新裝置開車時(shí)，定位器故障大多都是安裝原因造成。3.2調(diào)試西門子SIPARTPS2智能定位器具有自調(diào)功能，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)需注意，在有震動(dòng)的場(chǎng)合，對(duì)閥門定位器要進(jìn)行死區(qū)設(shè)置，否則，由于西門子SIPARTPS2智能定位器采用微處理器對(duì)給定值和位置反饋?zhàn)鞅容^，如果微處理器檢測(cè)到偏差，它就用一個(gè)五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥將控制指令轉(zhuǎn)換為氣體位移增量，當(dāng)控制偏差不大（低速區(qū)），定位器輸出連續(xù)脈沖，進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，由于震動(dòng)將使閥門定位器進(jìn)行無休止的精確調(diào)節(jié)狀態(tài)，這勢(shì)必影響調(diào)節(jié)閥的使用壽命，死區(qū)設(shè)置使上述問題得到很好解決；另外，還需進(jìn)行閥門禁閉功能的設(shè)置，以避免閥門關(guān)不死，既閥門汽缸中有殘余的壓力；4調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決對(duì)西門子SIPARTPS2智能閥門定位器的調(diào)校和使用過程中，我們遇見了一些問題和故障，總結(jié)了如下的一些常見問題的處理方法：4.1智能閥門定位器不能完成自動(dòng)校準(zhǔn)通常校準(zhǔn)智能閥門定位器時(shí)，我們直接使用手操器中的自動(dòng)校準(zhǔn)功能即可完成調(diào)節(jié)閥的校準(zhǔn)工作，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)不能通過的情況，這時(shí)可以使用手操器中的手動(dòng)校準(zhǔn)功能，當(dāng)手動(dòng)校準(zhǔn)通過后，再進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)一般就沒有問題了。4.2智能閥門定位器不能完成自動(dòng)和手動(dòng)校準(zhǔn)當(dāng)智能定位器的自動(dòng)和手動(dòng)校準(zhǔn)都不能通過時(shí)，主要應(yīng)該按以下步驟檢查處理：(1)確認(rèn)氣路沒有問題，閥門定位器的氣路沒有被堵塞；(2)檢查是否由于安裝等問題使閥門在開關(guān)過程中有卡澀現(xiàn)象；(3)檢查智能定位器中設(shè)置的閥門的參數(shù)是否正確無誤，如閥門的型號(hào)和尺寸等參數(shù)應(yīng)和實(shí)際相一致，特別需要注意的是閥門的型號(hào)應(yīng)與實(shí)際使用的相一致，因?yàn)殚y門的型號(hào)中包含了廠家對(duì)該閥門的許多隱含設(shè)置參數(shù)，如果在手操器的設(shè)置中選錯(cuò)了閥門的型號(hào)，就會(huì)造成一些不可預(yù)見的錯(cuò)誤；(4)閥門定位器反饋桿安裝位置不合適也會(huì)造成智能定位器不能完成自動(dòng)和手動(dòng)校準(zhǔn)。通常由于運(yùn)輸或其他的原因，使智能定位器反饋桿上的鎖緊螺母松動(dòng)，造成閥門定位器反饋桿偏離了原先的安裝位置，這時(shí)需要重新調(diào)整反饋桿安裝位置。一般智能調(diào)節(jié)閥上都有專門的反饋桿定位孔，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的氣源，直接通過反饋桿定位孔來確定反饋桿的位置就可以了。由于智能閥門定位器具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，一般反饋桿安裝位置偏移一些并不會(huì)造成智能定位器故障，但如果偏差太大就會(huì)造成閥門定位器不能完成自動(dòng)和手動(dòng)校準(zhǔn)；4.3調(diào)節(jié)閥漏量大，調(diào)校后問題依舊存在調(diào)節(jié)閥在出廠前都經(jīng)過了廠家嚴(yán)格的調(diào)校和測(cè)試過程，在現(xiàn)場(chǎng)安裝完后，在確認(rèn)工藝管道比較干凈，閥內(nèi)件沒有被卡住或損傷的情況下，再經(jīng)過一次智能定位器的自動(dòng)校準(zhǔn)后，一般不會(huì)出現(xiàn)漏量較大的情況。如果閥門在自動(dòng)校準(zhǔn)后問題依舊存在，可以采用如下的方法：(1)對(duì)于氣關(guān)閥可以先輸人20mA的信號(hào)，使閥門處于完全關(guān)閉狀態(tài)，然后用閥桿上的兩個(gè)鎖緊螺母來調(diào)整閥桿，使閥桿向下移動(dòng)，直至不能使閥桿向下移動(dòng)為止。然后輸人12mA左右的信號(hào)，用閥桿上的兩個(gè)鎖緊螺母調(diào)整閥桿向下移動(dòng)四分之一圈。(2)對(duì)于氣開閥可以先輸人4mA的信號(hào)，使閥門處于完全關(guān)閉狀態(tài)，然后用閥桿上的兩個(gè)鎖緊螺母來調(diào)整閥桿，使閥桿向下移動(dòng)，直至不能使閥桿向下移動(dòng)為止。然后輸人12mA左右的信號(hào)，用閥桿上的兩個(gè)鎖緊螺母調(diào)整閥桿向下移動(dòng)四分之一圈。以上方法已在多個(gè)場(chǎng)合得到良好的應(yīng)用，解決了由于調(diào)節(jié)閥漏量大造成控制回路無法投用的問題，并且該調(diào)校方法在使用非智能閥門定位器的調(diào)節(jié)閥上同樣可以使用。5結(jié)束語隨著工業(yè)自動(dòng)化的飛速發(fā)展，智能化儀表早已成為發(fā)展趨勢(shì)，而智能閥門定位器是其中重要的組成部分。充分了解智能閥門定位器的特點(diǎn)并正確地選用，必能更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，提高控制品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。智能閥門定位器具有維護(hù)量小、使用方便、控制精度高和結(jié)構(gòu)合理等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又有在高溫環(huán)境下使用易損壞