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[技术]智能阀门定位器浅析和典型故障分析

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文章出处:中国工控网 [2007/3/16 ]
责任编辑:上仪营销中心技术部
作者:唐进谦
[摘要]介绍智能定位器的结构原理。性能,功能,调试日常维护过程中出现的典型故障
[关键词]智能阀门定位器,阻抗匹配
引言
智能阀门定位器是新一代产品,其工作原理,结构特点,较以往常规电气阀门定位器有很大不同,因而在使用中遇到了一些新问题本文结合我单位三聚氰胺装100多台FISHER公司 和20多台NELES公司制造的智能阀门定位器的成功应用和典型故障, 探讨智能化(模拟信号叠加数字信号)阀门定位器的如下几个问题。
1.结构原理
新一代智能阀门定位器是基于微处理器读取输入信号(mA),位置传感器的位置信号,和压力传感器输出压力信号经运算处理,产生驱动信号,使执行器动作。现选择比较有代表意义滑杆型的DVC5000和旋转型的ND800来加以详细说明.


2.DVC5000数字式阀门控制器有一个独立的模块基座,它可以很方便地在现场更换而不必拆现场的导线或导管。这个模块基座包括一些子模块:I/P转换器;PWB(印刷电路板)组件;气动中继器;指示表。模块基座可以通过换子模块而重新组合。FIELDVUE系列数字式阀门控制器通过进入端子盒的一对双绞线接受输入信号和电能,输入信号同时到PWB组件子模块,在那里它被附加许多参数,例如多段折线性化中的节点坐标,极限值和其他数值。然后PWB组件子模块送信号给I/P转换器子模块。I/P转换器转变输入信号成为气压信号。该气压信号送到气动中继器,加以放大并作为输出信号送到执行机构。该输出信号也可以被安置在PWB组件子模块上的压力敏感元件所感受。用于阀门执行机构的诊断信息。阀门和执行机构的阀杆位置当作输入信号引入PWB子模块,用作数字式阀门控制器的反馈信号,同时和输入信号值比较,若存在偏差,微处理器通过运算处理产生新的电流值来修正偏差,直至调节阀的阀位信号与输入信号一致,偏差为零。

ND800型则为微处理器(µC)通过改变前置级(PR)线圈的控制电流, 前置级阀门降低滑阀(SV)终端的控制压力阀柱向低压方向移动,打开到执行结构气缸顶部的气流,且打开来自活塞另一侧的气流,增加活塞上的差压使活塞移动。微处理器用控制计算一种新的控制电流,直至执行机构的新位置信号与输入信号一致为止。稳定状态下使滑阀(SV)就位,前置级(PR)阀门关闭。
2. 性能

由于智能阀门定位器,是基于微处理器的新一代产品具有高精度的阀门位置信号传感器输出压力传感器等,因而具有较高的控制精度达到(
0 .5—1%),(常规电气阀门定位器精度仅为2—5%),并具有远距离组态,调试,诊断,数据管理等操作。经过一年多的运行,与普通阀门定位器的性能、使用情况、性能价格比等方面进行了比较,如表1所列。
3. 丰富的软件功能
智能阀门定位器具有丰富的软件功能,如自动调整零点和满量程;组态需要的阀门特性,配上专用软件如FISHE的智能定位器的VAVLELINK软件;NELE的智能定位器的VAVLEMANAGE TM,软件九具备了高级动态诊断功能,将阀门的机械性能指标和控制系统的指标结合起来,判断阀门损坏情况具体如图三。

4. 智能阀门定位器与DCS连接的阻抗匹配问题
常规电气定位器一般输入阻抗为250欧姆,而智能定位器的输入阻抗均大于250欧姆,品牌不同,型号不同,阻抗不同,表达式不同。阻抗越大,要求DCS带载能力越大,使系统运行受到影响 ,在我厂三聚氰胺装置的回路联动调校时发现DCS的输出卡只能驱动NELES ND8221/S1定位器调节阀仅动作28%的行程,具体解决办法,更换驱动较大的安全珊(内阻较小)减小了安全珊在调节回路的分压增加了对智能定位器输出功率。下面列出一些知名品牌的智能阀门定位器的输入阻抗。


5.装置及传送智能阀门定位器的阀位检测
精确的阀位信号,是控制系统的重要参数,是构成高级动态诊断功能的重要参数。因此需要阀位检测的高精度测量和传送。各品牌,型号不同阀位检测装置,反馈传送信号不同,具体见表二。

6 智能阀门定位器的智能特性
1.2.1
实时信息控制、提高安全性和减少开支
1
)改善控制:双向数字通讯把阀门当前情况的信息带给你,你可以依靠阀门工作信息有根据地对过程控制进行管理决定,确保及时控制。
2
)提高安全性:可以从现场接线盒、端子板或在控制室这样的安全地区使用手操器、PC机或系统工作站选取信息,将你面对危险环境的机会减到最小,并且不必亲临现场。
3
)保护环境:可以把阀门泄漏检测仪或限位开关接到智能数字式阀门控制器的辅助端子,免得额外增加现场布线,若发生超限该仪表将会报警。
4
)节省硬件开支:当FIELDVUE系列数字式阀门定位器用在集成系统时,由于FIELDVUE数字式阀门控制器替代调节器可以节省硬件和安装费用。FIELDVUE系列数字式阀门控制器使布线投资、端子和I/O需求投资节省50%。同时FIELDVUE仪表采用二线制供电,不要求单独而价高的供电导线。它们替换掉现有的配装于阀门的模拟仪表,节省了单独敷设电源线和信号线的高额费用。
7. 智能阀门定位器常见故障及现场处理

1)控制信号变化,调节阀不动作(排除阀体因素)是智能定位器DVC5000运行过程常见故障,处理办法,重点检查阀位传位器是否运转自如,电气连续性等
2)阀位难以控制,小信号不动作,大信号时要不全开要不全关,经多次调校仍不正常,更换新的定位器仍不正常,更换新的定位器仍不正常,最后发现ND800智能定位器的反馈杆与定位器内部信号转换部分为非接触感应连接。反馈杆可以360度任以旋转,造成反馈杆与阀杆连接相差180度,重新安装调校功工作正常
3)小开度振荡。调节阀工作在小开度易造成振荡。解决方法是避免小开度工作,流闭型改流开型,比较麻烦。而智能定位器解决此类问题显得较为轻松只需简单设定一下参数,振荡现象得到较大改善。现以DVC5000为例加以说明用HART275手操器调校DVC5000定位器上,在线状态,通过快捷键选择STABILIZE/OPTIMIZE,选择DECREASE RESPONSE(降低响应灵敏度0,即选择较低的整定参数组,加以改善
4)智能阀门定位器与HART275型手操器不能正常通讯。常见原因检查现场有效电压是否大于12V,输出阻抗是否低于250欧姆,导线电容是否太高,输入信号小于4mA等。
8. 应用和维护
DVC5000
智能阀门定位器于20024月安装使用于我公司三聚氰胺装置使用于100多台。
使用手操器对其进行了组态和校验,其线性度可达99%,零点和量程及回差均可以控制在精度要求的范围之内,控制极其稳定且抗干扰的能力也特别强,完全满足工艺控制的要求。
FIELDVUE
定位器维护量极少,基本上无需维护。其现场适应性特强。但为了保证长期、稳定地运行,仪表人员应作好以下几个方面的工作。
1
)为保证其良好的工作环境,防止意外损坏,应定期检查定位器周围的工作环境。同时保证其工作气源的稳定和洁净,减少外界因素造成的仪表波动和故障。
2
)仪表人员应每周检查阀门和定位器的泄露和工作情况,及时消除隐患。每月使用手操器对定位器进行特性曲线检查,检查零点、量程、线性和回差等参数,并对其优化和调整,保证其工作质量。
3
)定期对调节阀进行检修和维护,确保阀门工作质量。同时对DCS调节控制回路参数进行优化,以确保与定位器互相工作的协调性和稳定性。
4
)由于DCS方面和其它原因,其现场总线和软件功能我们没有完全得到开发和利用,对智能维护和诊断功能无法完全使用,但还是大大减轻了日常维护量。
通过近两年在三聚氰胺装置的使用效果来看,智能型阀门控制器性能稳定、调校方便。
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