西門子智能閥門定位器裝置和故障分析

[摘要]介紹智能定位器的結(jié)構(gòu)原理。性能，功能，調(diào)試日常維護(hù)過程中出現(xiàn)的典型故障

    [關(guān)鍵詞]智能閥門定位器，阻抗匹配

    引言

    智能閥門定位器是新一代產(chǎn)品，其工作原理，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，較以往常規(guī)電氣閥門定位器 有很大不同，因而在使用中遇到了一些新問題本文結(jié)合我單位三聚氰胺裝100多臺(tái)FISHER公司 和20多臺(tái)NELES公司制造的智能閥門定位器的成功應(yīng)用和典型故障， 探討智能化（模擬信號(hào)疊加數(shù)字信號(hào)）閥門定位器的如下幾個(gè)問題。

    1.結(jié)構(gòu)原理 

   新一代智能閥門定位器是基于微處理器讀取輸入信號(hào)（mA），位置傳感器的位置信號(hào)，和壓力傳感器輸出壓力信號(hào)經(jīng)運(yùn)算處理，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使執(zhí)行器動(dòng)作。現(xiàn)選擇比較有代表意義滑桿型的DVC5000和旋轉(zhuǎn)型的ＮＤ800來(lái)加以詳細(xì)說(shuō)明．

    2.DVC5000數(shù)字式閥門控制器有一個(gè)獨(dú)立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場(chǎng)更換而不必拆現(xiàn)場(chǎng)的導(dǎo)線或?qū)Ч堋＿@個(gè)模塊基座包括一些子模塊：I/P轉(zhuǎn)換器；PWB（印刷電路板）組件；氣動(dòng)中繼器；指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器通過進(jìn)入端子盒的一對(duì)雙絞線接受輸入信號(hào)和電能，輸入信號(hào)同時(shí)到PWB組件子模塊，在那里它被附加許多參數(shù)，例如多段折線性化中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，極限值和其他數(shù)值。然后PWB組件子模塊送信號(hào)給I/P轉(zhuǎn)換器子模塊。I/P轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變輸入信號(hào)成為氣壓信號(hào)。該氣壓信號(hào)送到氣動(dòng)中繼器，加以放大并作為輸出信號(hào)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該輸出信號(hào)也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受。用于閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的診斷信息。閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿位置當(dāng)作輸入信號(hào)引入PWB子模塊，用作數(shù)字式閥門控制器的反饋信號(hào)，同時(shí)和輸入信號(hào)值比較，若存在偏差，微處理器通過運(yùn)算處理產(chǎn)生新的電流值來(lái)修正偏差，直至調(diào)節(jié)閥的閥位信號(hào)與輸入信號(hào)一致，偏差為零。

    ND800型則為微處理器（?C）通過改變前置級(jí)（PR）線圈的控制電流， 前置級(jí)閥門降低滑閥（SV）終端的控制壓力閥柱向低壓方向移動(dòng)，打開到執(zhí)行結(jié)構(gòu)氣缸頂部的氣流，且打開來(lái)自活塞另一側(cè)的氣流，增加活塞上的差壓使活塞移動(dòng)。微處理器用控制計(jì)算一種新的控制電流，直至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的新位置信號(hào)與輸入信號(hào)一致為止。穩(wěn)定狀態(tài)下使滑閥（SV）就位，前置級(jí)（PR）閥門關(guān)閉。

    2. 性能

    由于智能閥門定位器，是基于微處理器的新一代產(chǎn)品具有高精度的閥門位置信號(hào)傳感器輸出壓力傳感器等，因而具有較高的控制精度達(dá)到（0 .5—1%），（常規(guī)電氣閥門定位器 精度僅為2—5%），并具有遠(yuǎn)距離組態(tài)，調(diào)試，診斷，數(shù)據(jù)管理等操作。經(jīng)過一年多的運(yùn)行，與普通閥門定位器的性能、使用情況、性能價(jià)格比等方面進(jìn)行了比較，如表1所列。

    3. 豐富的軟件功能

    智能閥門定位器具有豐富的軟件功能，如自動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)和滿量程；組態(tài)需要的閥門特性，配上軟件如FISHE的智能定位器的VAVLELINK軟件； NELE的智能定位器的VAVLEMANAGE TM，軟件九具備了動(dòng)態(tài)診斷功能，將閥門的機(jī)械性能指標(biāo)和控制系統(tǒng)的指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，判斷閥門損壞情況具體如圖三。

    4. 智能閥門定位器與DCS連接的阻抗匹配問題

    常規(guī)電氣定位器一般輸入阻抗為250歐姆，而智能定位器的輸入阻抗均大于250歐姆，品牌不同，型號(hào)不同，阻抗不同，表達(dá)式不同。阻抗越大，要求DCS帶載能力越大，使系統(tǒng)運(yùn)行受到影響 ，在我廠三聚氰胺裝置的回路聯(lián)動(dòng)調(diào)校時(shí)發(fā)現(xiàn)DCS的輸出卡只能驅(qū)動(dòng)NELES ND8221/S1定位器調(diào)節(jié)閥僅動(dòng)作 28%的行程，具體解決辦法，更換驅(qū)動(dòng)較大的安全珊（內(nèi)阻較小）減小了安全珊在調(diào)節(jié)回路的分壓增加了對(duì)智能定位器輸出功率。下面列出一些品牌的智能閥門定位器的輸入阻抗。

    5 裝置及傳送智能閥門定位器的閥位檢測(cè)

    的閥位信號(hào)，是控制系統(tǒng)的重要參數(shù)，是構(gòu)成動(dòng)態(tài)診斷功能的重要參數(shù)。因此需要閥位檢測(cè)的高精度測(cè)量和傳送。各品牌，型號(hào)不同閥位檢測(cè)裝置，反饋傳送信號(hào)不同，具體見表二。

    6 智能閥門定位器的智能特性 

    1.2.1 實(shí)時(shí)信息控制、提高安全性和減少開支 

    1）改善控制：雙向數(shù)字通訊把閥門當(dāng)前情況的信息帶給你，你可以依靠閥門工作信息有根據(jù)地對(duì)過程控制進(jìn)行管理決定，確保及時(shí)控制。 

    2）提高安全性：可以從現(xiàn)場(chǎng)接線盒、端子板或在控制室這樣的安全地區(qū)使用手操器、PC機(jī)或系統(tǒng)工作站選取信息，將你面對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境的機(jī)會(huì)減到zui小，并且不必親臨現(xiàn)場(chǎng)。 

    3）保護(hù)環(huán)境：可以把閥門泄漏檢測(cè)儀或限位開關(guān)接到智能數(shù)字式閥門控制器的輔助端子，免得額外增加現(xiàn)場(chǎng)布線，若發(fā)生超限該儀表將會(huì)報(bào)警。 

    4）節(jié)省硬件開支：當(dāng)FIELDVUE系列數(shù)字式閥門定位器用在集成系統(tǒng)時(shí)，由于FIELDVUE數(shù)字式閥門控制器替代調(diào)節(jié)器可以節(jié)省硬件和安裝費(fèi)用。 FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器使布線投資、端子和I/O需求投資節(jié)省50%。同時(shí)FIELDVUE儀表采用二線制供電，不要求單獨(dú)而價(jià)高的供電導(dǎo)線。它們替換掉現(xiàn)有的配裝于閥門的模擬儀表，節(jié)省了單獨(dú)敷設(shè)電源線和信號(hào)線的高額費(fèi)用。

    7. 智能閥門定位器常見故障及現(xiàn)場(chǎng)處理

   （1）控制信號(hào)變化，調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作（排除閥體因素）是智能定位器DVC5000運(yùn)行過程常見故障，處理辦法，重點(diǎn)檢查閥位傳位器是否運(yùn)轉(zhuǎn)自如，電氣連續(xù)性等

   （2）閥位難以控制，小信號(hào)不動(dòng)作，大信號(hào)時(shí)要不全開要不全關(guān)，經(jīng)多次調(diào)校仍不正常，更換新的定位器仍不正常，更換新的定位器仍不正常，zui后發(fā)現(xiàn) ND800智能定位器的反饋桿與定位器內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換部分為非接觸感應(yīng)連接。反饋桿可以360度任以旋轉(zhuǎn)，造成反饋桿與閥桿連接相差180度，重新安裝調(diào)校功工作正常

   （3）小開度振蕩。調(diào)節(jié)閥工作在小開度易造成振蕩。解決方法是避免小開度工作，流閉型改流開型，比較麻煩。而智能定位器解決此類問題顯得較為輕松只需簡(jiǎn)單設(shè)定一下參數(shù)，振蕩現(xiàn)象得到較大改善。現(xiàn)以DVC5000為例加以說(shuō)明用HART275手操器調(diào)校DVC5000定位器上，在線狀態(tài)，通過快捷鍵選擇 STABILIZE/OPTIMIZE，選擇DECREASE RESPONSE（降低響應(yīng)靈敏度0，即選擇較低的整定參數(shù)組，加以改善

   （4）智能閥門定位器與HART275型手操器不能正常通訊。常見原因檢查現(xiàn)場(chǎng)有效電壓是否大于12V，輸出阻抗是否低于250歐姆，導(dǎo)線電容是否太高，輸入信號(hào)小于4mA等。

    8. 應(yīng)用和維護(hù) 

    DVC5000智能閥門定位器于2002年4月安裝使用于我公司三聚氰胺裝置使用于100多臺(tái)。 

    使用手操器對(duì)其進(jìn)行了組態(tài)和校驗(yàn)，其線性度可達(dá)99%，零點(diǎn)和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內(nèi)，控制極其穩(wěn)定且抗干擾的能力也特別強(qiáng)，*工藝控制的要求。 

    FIELDVUE定位器維護(hù)量極少，基本上無(wú)需維護(hù)。其現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性特強(qiáng)。但為了保證長(zhǎng)期、穩(wěn)定地運(yùn)行，儀表人員應(yīng)作好以下幾個(gè)方面的工作。 

    1）為保證其良好的工作環(huán)境，防止意外損壞，應(yīng)定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境。同時(shí)保證其工作氣源的穩(wěn)定和潔凈，減少外界因素造成的儀表波動(dòng)和故障。 

    2）儀表人員應(yīng)每周檢查閥門和定位器的泄露和工作情況，及時(shí)消除隱患。每月使用手操器對(duì)定位器進(jìn)行特性曲線檢查，檢查零點(diǎn)、量程、線性和回差等參數(shù)，并對(duì)其優(yōu)化和調(diào)整，保證其工作質(zhì)量。 

    3）定期對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行檢修和維護(hù)，確保閥門工作質(zhì)量。同時(shí)對(duì)DCS調(diào)節(jié)控制回路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保與定位器互相工作的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。 

    4）由于DCS方面和其它原因，其現(xiàn)場(chǎng)總線和軟件功能我們沒有*得到開發(fā)和利用，對(duì)智能維護(hù)和診斷功能無(wú)法*使用，但還是大大減輕了日常維護(hù)量。 

    通過近兩年在三聚氰胺裝置的使用效果來(lái)看，智能型閥門控制器性能穩(wěn)定、調(diào)校方便。