电子式智能调节阀调节阀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。本文结合尿素装置智能阀门定位器的应用和典型故障,探讨了智能化阀门定位器在应用中应注意的几个问题。
工作原理(1)智能阀门定位器是基于微处理器读取输入信号、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。现选择滑杆型的和旋转型的ND800智能阀门定位器加以详细说明,它们的工作原理分别见图1和图2。
(2)520MD数字式阀门定位器有1个独立的模块基座,可以很方便地在现场更换而不必拆除现场的导线或导管。该模块基座包括I/P转换器、气动中继器及指示表等子模块,可以通过更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,信号同时输入到PWB组件子模块,在此被附加许多参数,如多段折线性化中的节点坐标、极限值和其它数值。然后PWB组件子模块送信号给I/P转换器子模块,将输入信号转变为气压信号。该气压信号送入气动中继器加以放大并作为输出信号送到执行机构,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,同时与输入信号值比较,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,即偏差为零。
3200MD智能阀门定位器则为微处理器(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,打开到执行机构气缸顶部的气流,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
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及输出压力传感器等,因而具有较高的控制精度(0.5%~1.0%),而常规电气阀门定位器精度仅为2%~5%;具有远距离组态、调试、诊断、数据管理等功能。
经过1年多的实际运行,智能阀门定位器与普通阀门定位器的性能、使用情况、性价比等方面的比较见表1。
表1 两种阀门定位器的比较
3 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,具备动态诊断功能,可将阀门的机械性能指标和控制系统的指标结合起来,以判断阀门损坏情况(图3)。
注:变差间隙δ1,δ2太大———摩擦力大,填料紧。
变差间隙δ1,δ2太小———摩擦力小,填料松。
调节阀平均动态误差超过5%(δ1+δ2>5%),要维护。
调节阀动态线性度超过1%,要重新标定。
图3 阀门定位器动态诊断
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250Ω,而智能定位器的输入阻抗均大于250Ω,品牌和型号不同,阻抗不同,表达式也不同。阻抗越大,要求DCS带载能力越大,使系统运行受到影响。在本公司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。具体解决办法是更换驱动较大的安全栅(内阻较小),降低了安全栅在调节回路的分压,相应增加了对智能定位器的输出功率。