反向定位器存在的問題及在線處理

摘要：通過處理分程控制中反向調節閥的問題，分析反向定位器在實際供應中存在的危害，提出了運行中解決這一問題的簡單方法。

關鍵詞：反向定位器；故障；轉換器；反向

中分類號：TH703.65 文獻標識碼：B 文章編號：1000-3932（2001）06-0074-02

1、簡述

我廠70年代由外引進的化肥供應裝置，采用CO2汽提法供應尿素。在尿素供應裝置中，原設計的控制儀表均采用氣動單元組合儀表控制。由于供應的要求，采用了一些當時比較的控制方案，其中包括0.4mpa低蒸汽系統的壓力控制PIC915。PIC915采用了三臺調節閥實現分程控制，1閥進汽包，2閥放空，3閥透平注汽。由于是氣動儀表，三閥均采用定位器分程。

2、出現的問題現象及原因分析

2.1 問題現象

2000-09，由于長期使用，尿素裝置DCS硬件產生故障，造成PIC915控制回路硬件沒有輸出。現場PIC915-1/2閥均是氣開閥，事故時兩閥本應全關保證安全供應。但由于反向定位器的作用，進氣的1閥不但不關反而全開，放空的2閥正常關閉，因此造成蒸汽系統壓力超，給尿素裝置供應造成波動。

2.2原因分析

PIC915分程方案見圖1。圖1為PIC915分程調節閥性能圖。

由于原調節器是氣動單元組合儀表，實現分程只能采用定位器分程。原調節閥1和2均采用氣開閥，3閥為氣關閥，原氣動調節器為正向。當流量增加時，調節器輸出增加，氣開調節閥就要打開。因此入口1閥采用了反向定位器。由于1閥采用了反向定位器，雖然調節閥是氣開閥，但從定位器信號端看，由于使用了反向定位器，使得調節閥變成了“氣關閥”（氣開調節閥+反向定位器=氣關閥）。2閥與3閥采用正向定位器。

圖1 分程調節閥性能圖

1987年隨著化肥廠節能改選，尿素裝置引進DCS控制后，PIC915仍然沒改變調節閥的工作方式。在DCS組態時將1閥定義為“氣關閥”。當 DCS給0（指示）時，實際電流輸出為20mA，經電/氣轉換器后輸出為0.1MPa，再經過反向定位器后，輸出為0.02MPa，氣開調節閥關閉。

隨著DCS設備的老化，整個系統性能變差。2000-09的一天，由于DCS硬件故障，造成PIC915沒有輸出（0mA），PIC915-1閥全開，出現了前文所說的情況。因DCS系統設備（或線路）問題，造成電流信號輸出，出事故時本應關閉的閥打開了，造成了供應波動。

3、問題處理方法及體實施步驟

在正常供應時，由于條件不備（調節閥平時關閉），無法對調節閥定位器進行*調整。在既要保持定位器反向，又要消除來自控制系統故障的影響，就采用了改變電/氣轉換器的作用反向的方法解決此供應問題。將轉換器改為反作用方式工作。即，轉換器輸入信號為4mA時，對應輸出0.1mpa；輸入信號 20mA時，對應輸出0.02MPa。這樣，氣開調節閥+反向定位器+反向轉換器=氣開閥。

在體實施中，由于沒有現成的反向電/氣轉換器，就在原有的轉換器上進行調整。采用原HONYEWELL的電/氣轉換器（試驗過FISHER的不行），體方法是：

·將轉換器信號線正負極對換；

·給轉換器4mA信號，調整零點使輸出為0.1MPa；

·給轉換器20mA信號，調整量程使輸出為0.02MPa；

·反復調整，確認零點、量程均達到度。

通過對電/氣轉換器進行上述調整，并在DCS組態中將1閥作用反向改回“氣開”式，調節器也做相應調整后，此控制回路投用正常。

4、反向定位器問題的討論

4.1反向定位器存在的隱患

*，在設計控制回路時，先要根據供應情況，按照事故（多指停儀表風）安全的原則選用調節閥的作用方向（氣開式或氣關式）。

采用反向定位器實現分程時，從定位器的信號上看，調節閥的作用方向與原設計要求的作用方向正相反。另外，定位器多數都安裝在調節閥上，因此，從調節閥輸出到現場調節閥定位器之間的任何一臺設備（特別是電動信號設備，如：DCS、調節器、轉換器、接線箱端子、線路等），出問題都有可能造成調節閥處于嚴重威脅安全供應的閥位。如：本應關閉的氣開閥全開了，本應打開的氣關閥關閉了。可見其嚴重性。

4.2隱患的在線消除

在實際工作中，為了消除定位器反向造成的危害，采用將轉換器反向的方法不失為一種既簡單又實用的方法。由于電/氣轉換器多數（也應該）安裝在現場，轉換器與調節閥間是氣信號連接且距離較短，出現問題的概率較低。因此采用轉換器反向可消除轉換器到控制室間的故障因素，從而提安全供應的可＊性。

在實際操作中，由于沒有反向轉換器只有現場改裝。利用機械調量程的轉換器可以實現反向功能，它只改變了磁鋼（噴嘴）的移動方向。由于轉換器的氣動放大器輸出與噴嘴擋板間距離是固定的負反饋，無需調整。而電流輸入信號（擋板位置）相當于外部給定一樣。

4.3隱患的避免

老式氣（電）動單元組合儀表實現的分程系統也存在反向定位器的問題。但有其特殊性，且危險相對較小。

先，由于老式儀表沒有其它實現分程控制的方法，只有采用定位器分程。為了實現分程控制只能采用反向定位器。其次，大多數的老式儀表調節器距離調節閥定位器較近，另外多數調節器采用氣動信號，因此發生故障的可能性較小。

對于DCS等控制系統來講就不同了。先，控制系統可以在不改變調節閥作用方式的條件下很方便地在軟件中實現分程控制。另外，集中控制器的控制器與現場調節閥的距離較遠，且都是電信號，出現故障的可能性及危害性比氣動儀表要大得多。
反向定位器的問題對于新建的供應裝置問題不大，但是對于改造裝置就必須引起度重視。由于原設計大量采用氣（電）動單元組合儀表，實現分程控制時都采用了定位器分程。由于控制方案的要求，就有可能采用反向定位器。在日常工作中并不能體現出來。隨著技術進步、技術改造，采用集散控制系統等控制設備，此時，如不對反向定位器加以改進將造成前文所述的實際問題。

采用轉換器反向并不能*清除此類問題，只有當此問題得到重視后，采用控制方案在DCS中分程，將閥門定位器改為正向后，才從根本上解決了問題。