调节阀智能定位器作用

                            调节阀智能定位器作用

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之前介绍平板闸阀的工作原理，现在介绍调节阀智能定位器作用在生产过程中，调节阀是控制系统的终端，一旦其发生故障，将直接影响装置的安全运行，对生产过程影响非常大。运用智能调节阀定位器，能够改善调节阀的流量特性和性能，可以通过与DCS或总线设备进行数字信息通讯，提升企业生产控制能力，为装置的安全稳定生产提供保障。电－气阀门定位器是工业自动化中气动执行器的主要配套仪表，可用来提高阀门位置的线性度、克服阀杆的摩擦力和消除调节阀不平衡力的影响等，从而保证阀门位置按调节仪表传来的0-10MA。DC或4-20MA，DC的电流信号成比例关系，实现正确定位。电－气阀门定位器既可配气动薄膜执行机构，也可配气动活塞执行机构；并且上海赛泰泵阀泵阀的电－气阀门定位器具有电－气转换器和气动阀门定位器双重功能。因此，它广泛应用于石油、化工、冶金、电站、轻纺、造纸等工业自动化中，是工业自动化仪表中*的一种产品。电－气阀门定位器是工业自动化中气动执行器的主要配套仪表，可用来提高阀门位置的线性度、克服阀杆的摩擦力和消除调节阀不平衡力的影响等，从而保证阀门位置按调节仪表传来的0-10MA。DC或4-20MA，DC的电流信号成比例关系，实现正确定位。电－气阀门定位器既可配气动薄膜执行机构，也可配气动活塞执行机构；并且上海赛泰泵阀泵阀的电－气阀门定位器具有电－气转换器和气动阀门定位器双重功能。因此，它广泛应用于石油、化工、冶金、电站、轻纺、造纸等工业自动化中，是工业自动化仪表中*的一种产品。


1．调节阀智能定位器作用 常规定位器存在的不足
1) 常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差；弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变，会造成调节阀非线性，导致控制质量下降；外界振动传到力平衡机构，易造成部件磨损以及零点和行程漂移，也使定位器难以工作；
2) 由于喷嘴本身的特性，执行器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气，若使用执行器数量较多，能耗较大；而且喷咀本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定位器不能正常工作；
3) 常规定位器手动调校时需要使用设备、不隔离控制回路是不可能的，且零点和行程的调整互相影响，须反复整定，费时费力，非线性严重时，则更难调整。
2．智能阀门定位器的组成和原理


2.1 智能阀门定位器的组成
智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的阀门定位器，由三部分组成：微处理器电子控制的模件，包括HART通信模块和就地用户界面开关；电/气动转换器模件的压电阀；阀位传感器。
2.2 智能阀门定位器的工作原理
整个控制回路由两线、4～20mA信号控制。HART模件送出和接收叠加在4～20mA信号上的数字信息，实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4～20mA信号传给微处理器，与阀位传感器的反馈进行比较，微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算（一级控制），向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量，同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路，再次与微处理器的运算结果进行比较运算（二级控制），通过两级控制输出信号到执行机构，执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当控制偏差很大时，压电阀发出宽幅脉冲信号，使定位器输出一个连续信号，大幅度的改变至执行机构的信号压力驱动阀门快速动作；随着阀门接近要求的位置，命令要求的位置与测得位置的差值变小，压电阀输出一个较小脉宽的脉冲信号，断续、小幅度的改变至执行机构的信号压力，使执行机构接近新命令位置的动作平缓。当阀门到达要求的位置（进入死区）时，压电阀无脉冲输出，定位器输出保持为零，使阀门稳定在某一位置不动。


3．智能定位器的调校
通过就地用户界面设置开关，可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允许自动调校等基本设置；在不增加工具的条件下，能够进行自动或手动校准定位器；并且可以通过就地用户界面手动控制按钮,实现手动控制调节阀。


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4．智能阀门定位器的其他特点
1)通过多种组合指示操作状态或警告工况，具有诊断、监测功能；
2) 耗气量非常小，在0.6 MPa稳定状态下，仅为0.12NM3/h，不足常规定位器的8 ％；对气源压力的变化不敏感；
3) 采用同一型号既可用于直行程又可用于角行程；通过选配双作用模件，可以实现控制双作用活塞缸执行器；
4) 使用HART通讯协议，与定位器进行双向通信；
阀门定位器选型的好坏，将直接影响调节阀及调节系统的性能和品质。因此如何正确合理地选用调节阀门定位器在控制领域将很重要。 在管道阀门系统的控制应用场合中，阀门定位器是调节阀重要的附件之一。尤其是对于某个特定的工况应用场合，如果要选择一个适用的(或者说的)阀门定位器，至少应注意考虑以下因素：



1. 阀门定位器能否实现分程?实现“分程(Split_ranging)”是否容易、方便?具备“分程”功能就意味着阀门定位器只对输入信号的某个范围(如：4～12mA或0.02～0.06MPaG)有响应。因此，如果能“分程”的话，就可以根据实际需要，只用一个输入信号实现先后控制两台或多台调节阀。

2. 零点和量程的调校是否容易、方便?是不是不用打开盒盖就可以完成零点和量程的调校?但值得注意的是：有时候为了避免不正确的(或非法的)操作，这种随意就可进行调校的方式需要被禁止。 
 
3. 零点和量程的稳定性如何?如果零点和量程容易随着温度、振动、时间或输入压力的变化而产生漂移的话，那么阀门定位器就需要经常地被重新调校，以确保调节阀的行程动作准确无误。
 4. 调节阀定位器如何?在理想情况下，对应某一输入信号，调节阀的内件(Trim Parts,包括阀芯、阀杆、阀座等)每次都应准确地定位在所要求的位置，而不管行程的方向或者调节阀的内件承受多大的负载。
 5. 阀门定位器对空气质量的要求如何?由于只有极少数供气装置能提供满足ISA标准(有关仪表用空气质量的标准：ISA标准F7.3)所规定的空气，因此，对于气动(或电-气)阀门定位器，如果要经受得住现实环境的考验，就必须能承受一定数量的尘埃、水汽和油污。 
6. 零点和量程的标定两者是相互影响还是相互独立?如果相互影响，则零点和量程的调校就需要花费更多的时间，这是因为调校人员必须对这两个参数进行反复调整，以便逐步地达到准确的设定。
 7. 调节阀定位器是否具备旁路?可允许输入信号直接作用于调节阀?这种“旁路(Bypass)”有时可简化或者省去执行机构装配设定(Actuator Settings)的校验，如：执行机构的“支座组件(Benchset)设定”和“弹簧座负载(Seat Load)设定”――这是因为在许多情况下，一些气动调节器的气动输出信号与执行机构的“支座组件设定”*吻合匹配，用不着对其再进行设定(其实，在这种情况下，阀门定位器*可以省去不用。当然，如果选用了，那么也可利用阀门定位器的“旁路”使气动调节器的气动输出信号直接作用于调节阀)。另外，具备“旁路”有时也可允许在线的对阀门定位器进行有限度的调校或维修维护(即利用阀门定位器的“旁路”使调节阀继续保持正常工作，无须强制调节阀离线)。
 8. 阀门定位器的作用是否快速?空气流量(Airflow)愈大(阀门定位器不断的比较输入信号和阀位，并根据它们之间的偏差，调节其本身的输出。如果阀门定位器对这种偏差响应快速，那么单位时间里空气的流动量就大)，调节系统对设定点(Setpoint)和负载变化的响应就愈快―这意味着系统的误差(滞后)愈小，控制品质愈佳。
 9. 调节阀定位器的频率特性(或称频率响应，Frequency Response――即G(jω)，系统对正弦输入的稳态响应)是什么?一般来说，频率特性愈高(即对频率响应的灵敏度愈高)，控制性能就愈好。但必须注意：频率特性应采用稳定的实验方法(Consistent Test Methods)而非理论方法来确定，并且在评估测定频率特性时，应将阀门定位器和执行驱动机构合并起来考虑。 
10. 阀门定位器的大额定供气压力是多少?例如：有些阀门定位器的大额定供气压力只标定为501b／in2(即：50psi,lpsi=0.070kgf/cm2≈6.865kPa)，如果执行机构的额定操作压力高于501b／in2，那么阀门定位器就成了执行机构输出推动力的制约因素。
 11. 调节阀门定位器的定位分辨率如何?当调节阀与阀门定位器装配组合后，定位分辨率(Positioning Resolution)对调节系统的控制品质有非常明显的作用，因为分辨率越高，调节阀的定位就越接近理想值，因调节阀过调(Overshooting)而造成的波动变化就可以得到扼制，从而终达到限制被调节量周期性变化的目的。 
12. 阀门定位器的正反作用转换是否可行?转换是否容易?有时这个功能是必要的。例如，要把一个“信号增加―阀门关”的方式改为“信号增加―阀门开”的方式，就可使用阀门定位器的正反作用转换功能。 
13. 阀门定位器内部操作和维护的复杂程度如何?*，调节阀定位器部件越多，内部操作结构越复杂，对维护(修)人员的培训就越多，而且库存的备品备件就越多。 
14. 阀门定位器的稳态耗气量是多少?对于某些工厂装置，稳态耗气量(Steady-state Air Consumption)参数很关键，而且可能是一个限制因素。
 15. 在评价和选用阀门定位器时的其他因素也应考虑。譬如：阀门定位器的反馈连杆机构(Feedback Linkage)要能真实的反应阀芯的位置；另外，阀门定位器必须坚固耐用，具备抗环境保护和防腐能力，而且安装连接简易方便。
5．在实际使用中应该注意的问题
5.1 对调节信号的带负载能力有较高的要求
在实际使用过程中，智能定位器的输入阻抗较高，当输入信号为20mA时，供电电压的小要求值为12VDC、带负荷能力不小于600Ω，否则定位器不能正常工作；小输入电流不小于3.6mA时，才能确保其性能。


5.2 应合理设置定位器的动作死区
定位器死区设置越小，定位精度越高，这就给人们造成一个误区，以为死区越小越好，但这样会使压电阀及反馈杆等运动部件的动作越频繁，有时会引起阀门振荡，影响定位器和阀门的使用寿命，故定位器的死区设置不易过小；定位器设置更改后，必须重新调校后才能生效；


5.3 定位器的安装
定位器的安装有一个重要原则就是，定位器、阀杆、反馈杆三部分要构成闭环负反馈。
安装时可以这样检验：定位器安装后，阀杆和反馈杆不连接，用手转动反馈杆，若阀杆动作方向与反馈杆动作方向相反，则说明已构成闭环负反馈；此时要将调节阀阀位置于50％，并使反馈杆处于水平位置，然后将反馈杆和阀杆固定，这样可以保证定位器工作在线性段。定位器安装不平正，也会增加其线性偏差。


5.4 定位器流量特性的选择
调节阀的流量特性是由阀芯的加工特性所决定的，如果工艺要求与其相符，则定位器的输出特性应选择线性输出；在实际使用中，若阀芯特性与工艺要求不符，则可以通过定位器输出特性的设置来改变阀门的整体流量特性，如可以将阀芯为线性特性的调节阀通过把定位器输出特性设置为等百分比特性，即可将具有线性阀芯的阀门变为等百分比流量特性的阀门来使用。


5.5 定位器的维修
定位器不同的功能模块损坏，造成定位器无法使用时，如果整体更换，费用高昂；这时可以利用*的模块对定位器进行重新组装，但组装后要根据不同的调节阀进行重新设置，由于使用定位器的调节阀（行程等）变了，利用自动调校可能达不到使用要求，这时可以先手动调校确定其行程，然后再用自动调校校准。这样可以使调节阀定位、具有合适的响应速度，从而满足过程控制的要求。与本产品相关论文：超高温烟道蝶阀阀杆断裂处理