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調節閥中智能定位器介紹

[來源:原創] [作者:admin] [日期:15-04-29] [點擊:]

在生産過程中,調節閥是控制系統的終端,一旦其發生故障,将直接影響裝置的安全運行,對生産過程影響非常大。運用智能調節閥定位器,能夠改善調節閥的流量特性和性能,可以通過與DCS或總線設備進行數字信息通訊,提升企業生産控制能力,為裝置的安全穩定生産提供保障。
1. 常規定位器存在的不足
  1) 常規定位器多為機械力平衡原理,它采用噴嘴擋闆機構,可動件較多,容易受溫度波動、外界振動等幹擾的影響,耐環境性差;彈簧的彈性系數在惡劣環境下能發生改變,會造成調節閥非線性,導緻控制質量下降;外界振動傳到力平衡機構,易造成部件磨損以及零點和行程漂移,也使定位器難以工作;
  2) 由于噴嘴本身的特性,執行器在穩定狀态時也要大量消耗壓縮空氣,若使用執行器數量較多,能耗較大;而且噴咀本身是一個潛在故障源,易被灰塵或污物顆粒堵住,使定位器不能正常工作;
  3) 常規定位器手動調校時需要使用專用設備、不隔離控制回路是不可能的,且零點和行程的調整互相影響,須反複整定,費時費力,非線性嚴重時,則更難調整。
2.智能閥門定位器的組成和原理
  2.1 智能閥門定位器的組成
智能閥門定位器是一種具有HART通信協議的閥門定位器,由三部分組成:微處理器電子控制的模件,包括HART通信模塊和就地用戶界面開關;電/氣動轉換器模件的壓電閥;閥位傳感器。
  2.2 智能閥門定位器的工作原理
整個控制回路由兩線、4~20mA信号控制。HART模件送出和接收疊加在4~20mA信号上的數字信息,實現與微處理器的雙向數字通信。模拟量的4~20mA信号傳給微處理器,與閥位傳感器的反饋進行比較,微處理器根據偏差的大小和方向進行控制計算(一級控制),向壓電閥發出電控指令使其進行開、閉動作。壓電閥依據控制指令脈沖的寬度對應于氣動放大器輸出壓力的增量,同時氣動放大器的輸出又被反饋給内控制回路,再次與微處理器的運算結果進行比較運算(二級控制),通過兩級控制輸出信号到執行機構,執行機構内空氣壓力的變化控制着閥門行程。當控制偏差很大時,壓電閥發出寬幅脈沖信号,使定位器輸出一個連續信号,大幅度的改變至執行機構的信号壓力驅動閥門快速動作;随着閥門接近要求的位置,命令要求的位置與測得位置的差值變小,壓電閥輸出一個較小脈寬的脈沖信号,斷續、小幅度的改變至執行機構的信号壓力,使執行機構接近新命令位置的動作平緩。當閥門到達要求的位置(進入死區)時,壓電閥無脈沖輸出,定位器輸出保持為零,使閥門穩定在某一位置不動。
3.智能定位器的調校
通過就地用戶界面設置開關,可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允許自動調校等基本設置;在不增加工具的條件下,能夠進行自動或手動校準定位器;并且可以通過就地用戶界面手動控制按鈕,實現手動控制調節閥。
4.智能閥門定位器的其他特點
  1)通過多種組合指示操作狀态或警告工況,具有診斷、監測功能;  
  2) 耗氣量非常小,在0.6 MPa穩定狀态下,僅為0.12NM3/h,不足常規定位器的8 %;對氣源壓力的變化不敏感;
  3) 采用同一型号既可用于直行程又可用于角行程;通過選配雙作用模件,可以實現控制雙作用活塞缸執行器;
  4) 使用HART通訊協議,與定位器進行雙向通信;
5.在實際使用中應該注意的問題
5.1 對調節信号的帶負載能力有較高的要求
在實際使用過程中,智能定位器的輸入阻抗較高,當輸入信号為20mA時,供電電壓的最小要求值為12VDC、帶負荷能力不小于600Ω,否則定位器不能正常工作;最小輸入電流不小于3.6mA時,才能确保其性能。
5.2 應合理設置定位器的動作死區
定位器死區設置越小,定位精度越高,這就給人們造成一個誤區,以為死區越小越好,但這樣會使壓電閥及反饋杆等運動部件的動作越頻繁,有時會引起閥門振蕩,影響定位器和閥門的使用壽命,故定位器的死區設置不易過小;定位器設置更改後,必須重新調校後才能生效;
5.3 定位器的安裝
定位器的安裝有一個重要原則就是,定位器、閥杆、反饋杆三部分要構成閉環負反饋。
安裝時可以這樣檢驗:定位器安裝後,閥杆和反饋杆不連接,用手轉動反饋杆,若閥杆動作方向與反饋杆動作方向相反,則說明已構成閉環負反饋;此時要将調節閥閥位置于50%,并使反饋杆處于水平位置,然後将反饋杆和閥杆固定,這樣可以保證定位器工作在最佳線性段。定位器安裝不平正,也會增加其線性偏差。
5.4 定位器流量特性的選擇
調節閥的流量特性是由閥芯的加工特性所決定的,如果工藝要求與其相符,則定位器的輸出特性應選擇線性輸出;在實際使用中,若閥芯特性與工藝要求不符,則可以通過定位器輸出特性的設置來改變閥門的整體流量特性,如可以将閥芯為線性特性的調節閥通過把定位器輸出特性設置為等百分比特性,即可将具有線性閥芯的閥門變為等百分比流量特性的閥門來使用。
5.5 定位器的維修
定位器不同的功能模塊損壞,造成定位器無法使用時,如果整體更換,費用高昂;這時可以利用無故障的模塊對定位器進行重新組裝,但組裝後要根據不同的調節閥進行重新設置,由于使用定位器的調節閥(行程等)變了,利用自動調校可能達不到使用要求,這時可以先手動調校确定其行程,然後再用自動調校校準。這樣可以使調節閥定位精準、具有合适的響應速度,從而滿足過程控制的要求。

 

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