帶智能閥門定位器調(diào)節(jié)閥在自控系統(tǒng)中的使用和維護

　　介紹了帶智能閥門定位器調(diào)節(jié)閥在自控系統(tǒng)中的應用工作原理及主要特點。并結(jié)合多年切身工作經(jīng)驗，闡述了帶智能閥門定位器調(diào)節(jié)閥在衡陽華菱鋼管有限公司(以下簡稱衡鋼)各軋管和冶煉自控系統(tǒng)中的應用實例出現(xiàn)的一些問題和和故障處理方面應具備的一些技巧和方法。

　　智能化是工業(yè)控制和自動化當前和今后發(fā)展的方向之一，它已經(jīng)成為工業(yè)控制和自動化領域的各種新技術(shù)、新方法、新產(chǎn)品的發(fā)展趨勢和顯著標志。正是由于智能閥門定位器在控制精度、對環(huán)境的適應性、投運、維護及操作費用等方面都優(yōu)于常規(guī)閥門定位器，它的實際應用日益廣泛，所以在現(xiàn)場配智能閥門電位器的調(diào)節(jié)閥調(diào)校中出現(xiàn)的問題也開始增加。如何處理好這些問題，使智能閥門定位器得到更好的應用，是我們這些現(xiàn)場安裝調(diào)試、維護人員所必需面對的問題。

1、智能閥門電位器的工作原理

　　智能化閥門電位器一般采用模塊化設計，其內(nèi)部有一個獨立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場更換模塊而不必拆現(xiàn)場的導線和導管。這個模塊基座中可以安裝一些子模塊：I/P轉(zhuǎn)換器、電子和微處理單元組件、氣動繼能器、閥位傳感器、壓力指示表等，其中的一些子模塊如壓力指示表等為可選件。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

圖1 智能閥門定位器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　智能閥門定位器內(nèi)裝高集成度的微控制器，采用電平衡(數(shù)字平衡)原理代替?zhèn)鹘y(tǒng)的力平衡原理，將控制系統(tǒng)來的輸入信號通過微處理器I/P轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成氣動定位增量信號來實現(xiàn)閥位控制，利用數(shù)字式開、關(guān)、停的信號來驅(qū)動氣動執(zhí)行機構(gòu)的動作，閥位反饋信號直接通過高精確度的位置傳感器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后輸入微處理器進行反饋比較，實現(xiàn)電/氣轉(zhuǎn)換功能和閥門精確定位的功能。智能閥門定位器中集成的壓力傳感器用來采集閥門定位器輸出至閥門執(zhí)行機構(gòu)的氣源壓力信號，用來進一步提高閥門的定位精度和智能定位器的自診斷提供依據(jù)。智能閥門定位器的電平衡原理如圖2所示：

圖2 智能閥門定位器電平衡原理圖

2、智能閥門定位器的主要特點

　　主要特點有：(1)高輸出力和動作速度；(2)調(diào)節(jié)精確度高(最小分辨率可達±0.05%)，實現(xiàn)正確定位；(3)安裝簡單，高度自動化調(diào)校；(4)幾乎免維護運行，這意味著節(jié)省時間，應用方便；(5)具有零位和行程范圍的手動和自動校準功能；(6)具有可選的或可編程的輸出特性；(7)相對傳統(tǒng)的閥門定位器耗氣量節(jié)省很多；(8)具有很強的自診斷功能；(9)設定值和控制變量極限值可進行選擇設置；(10)可進行調(diào)節(jié)閥的死區(qū)設置；(11)在線自適應程序意味著即使在惡劣的環(huán)境下也能高質(zhì)量地實現(xiàn)控制；(12)智能閥門定位器內(nèi)固化的隱含參數(shù)可提供許多功能；(13)智能閥門定位器可進行靈活簡單的組態(tài)，例如：閥門特性、行程限定等；(14)溫度和氣源壓力的變化對智能閥門定位器的影響極小。因閥門動作有3種特性曲線：第一條為快開特性曲線，第二條為線性特性曲線，第三條為等百分比特性曲線。對智能閥門電位器的編程設定可以實現(xiàn)上述3種閥門動作特性曲線并且精度高，反應快速靈敏。

3、智能閥門定位器的調(diào)校問題及解決方法

　　目前帶智能閥門定位器調(diào)節(jié)閥越來越廣泛地應用在衡鋼各軋管和冶煉系統(tǒng)的溫度、壓力、流量及物位等自控系統(tǒng)中，主要有西門子PS2、韓國YT、ABB公司TZID-C等系列產(chǎn)品。在多年對智能閥門定位器的調(diào)校和使用維護過程中，遇見了一些問題和故障，總結(jié)了如下的一些常見問題的解決方法。

　　3.1、智能閥門定位器不能完成自動校準

　　通常校準智能閥門定位器時，直接使用手操器中的自動校準功能即可完成調(diào)節(jié)閥的校準工作，但有時會出現(xiàn)自動校準不能通過的情況，這時可以使用一下手操器中的手動校準功能，當手動校準通過后，再進行自動校準一般就沒有問題了。

　　3.2、智能閥門定位器不能完成自動校準和手動校準

　　當智能閥門定位器的自動校準和手動校準都不能通過時，主要應該按以下步驟檢查處理：

　　(1)確認氣源壓力足夠，氣路沒有問題，閥門定位器氣路沒有堵塞。

　　(2)檢查是否由于安裝等問題使閥門在開關(guān)過程中有卡澀現(xiàn)象。

　　(3)檢查智能閥門定位器中設置的閥門參數(shù)是否正確無誤，如閥門的型號和尺寸等應和實際相一致，特別需要注意的是閥門的型號應與實際使用的相一致，因為閥門的型號中包含了廠家對該閥門的許多隱含設置參數(shù)，如果在手操器的設置中選錯了閥門的型號，就會造成一些不可預見的錯誤。

　　(4)閥門電位器反饋桿安裝位置不合適也會造成智能閥門定位器不能完成自動和手動校準。通常由于運輸或其他的原因，使智能閥門定位器反饋桿上的鎖緊螺母松動，造成閥門定位器反饋桿偏離了原先的安裝位置，這時需要重新調(diào)整反饋桿安裝位置。一般智能調(diào)節(jié)閥上都要專門的反饋桿定位孔，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥氣源，直接通過反饋桿定位孔來確定反饋桿的位置就可以了。由于智能閥門定位器具有很強的適應性，一般反饋桿安裝位置偏移一些不會造成智能閥門定位器故障，但如果偏差太大就會造成閥門定位器不能完成自動和手動校準。

　　反饋連桿連接松動或有間隙、閥門膜頭或氣缸氣滲氣量大、舊閥芯積垢或閥芯磨損現(xiàn)象存在、定位器的壓電閥內(nèi)滲入了油污或灰塵，使壓電閥受到損害等都是影響智能閥門定位器不能完成自動校準和手動校準的原因。

　　3.3、故障實例處理方法

　　(1)在有的場所因閥門膜頭或氣缸容量過大，定位器供氣不足，還可建議加裝繼動器以加速供氣。2009年在處理衡鋼煉鋼分廠大管坯弧形連鑄4流結(jié)晶器冷卻水比例調(diào)節(jié)閥時因閥門膜頭或氣缸氣滲氣量大造成定位器供氣不足使得閥門動作緩慢，我們通過加裝繼動器解決了此問題。

　　(2)衡鋼煉鐵分廠電動鼓風站送風防喘閥是保證高爐送風壓力、流量的自控重點設備，2011年因定位器的壓電閥內(nèi)滲入了油污發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)供定位器的氣源不是很干凈，建議公司能源分廠更改使用氮氣作為氣源使問題得到根治。

　　(3)2007年發(fā)生在衡鋼套管加工分廠2#線淬火爐加熱3段煤氣調(diào)節(jié)閥不能調(diào)節(jié)，該閥門是伯雷閥配西門子PS2智能閥門定位器使用，在處理過程中始終不能完成電位器初始化。通過拆閥體發(fā)現(xiàn)是閥座連接墊片損壞造成閥門卡澀，更換新墊片后得以恢復。

　　3.4、調(diào)節(jié)閥泄漏量大，調(diào)校后問題依然存在

　　調(diào)節(jié)閥在出廠前都經(jīng)過廠家嚴格的調(diào)校和測試過程，在現(xiàn)場安裝完后，在確認工業(yè)管道比較干凈，閥內(nèi)件沒有被卡住或損壞的情況下，再經(jīng)過一次智能閥門定位器的自動校準后，一般不會出現(xiàn)漏量較大的情況。如果在現(xiàn)場安裝智能閥門定位器與調(diào)節(jié)閥，閥門在自動校準后問題依然存在，可以采用如下的方法

　　(1)對于氣關(guān)閥可以先輸入20mA的信號，使閥門處于完全關(guān)閉狀態(tài)，然后用閥桿上的兩個鎖緊螺母來調(diào)整閥桿，使閥桿向下移動，直至不能使閥桿向下移動為止。然后輸入12mA左右的信號，用閥桿上的兩個鎖緊螺母調(diào)整閥桿向下移動1/4圈。

　　(2)對于氣開閥可以先輸入4mA的信號，使閥門處于完全關(guān)閉狀態(tài)，然后用閥桿上的兩個鎖緊螺母來調(diào)整閥桿，使閥桿向下移動，直至不能使閥桿向下移動為止。然后輸入12mA左右的信號，用閥桿上的兩個鎖緊螺母調(diào)整閥桿向下移動1/4圈。以上的方法已在多個場合得到良好的應用，解決了由于調(diào)節(jié)閥漏量大造成控制回路無法投用的問題，并且該調(diào)校方法在使用非智能閥門定位器的調(diào)節(jié)閥上同樣可以使用。

　　3.5、閥門定位器震蕩

　　3.5.1、調(diào)節(jié)閥安裝問題

　　(1)閥門安裝問題造成閥桿卡澀。調(diào)節(jié)閥沒有垂直安裝，造成閥桿卡澀，這樣就可能造成調(diào)節(jié)閥震蕩的現(xiàn)象。

　　(2)氣路連接不正確。在大口徑智能調(diào)節(jié)閥中，閥門定位器前有一個氣源放大器，由于沒有安裝圖紙，安裝時錯誤把智能閥門定位器的氣源輸入連接到氣源放大器的排氣口上，由于氣源放大器排氣口在閥門的運動過程中的供氣量不足，造成了閥門在調(diào)節(jié)過程中的震蕩現(xiàn)象。

　　3.5.2、工藝管道問題

　　工藝管道上是否有容量放大器等會使流體產(chǎn)生脈動流的設備，如果有這些設備，應該把它們調(diào)好后再校準調(diào)節(jié)閥，否則也會引起調(diào)節(jié)閥震蕩。

　　3.5.3、調(diào)整智能閥門電位器的靈敏度

　　最后可以通過手操器調(diào)整閥門定位器中的閥門反應靈敏度、閥門死區(qū)和閥門增益的設置參數(shù)來解決閥門定位器震蕩問題。當然，在許多時候，即使安裝和工藝管道有問題，也可以通過直接修改閥門定位器中的閥門反應靈敏度、閥門死區(qū)和閥門增益的設置參數(shù)來處理閥門的震蕩問題，但這樣做閥門雖然也可以使用，但長期運行必會對閥門本身造成較大的損害，影響閥門使用壽命。

　　另外，閥門定位器的氣路堵塞也會造成定位器不能完成校準或閥門定位器震蕩的現(xiàn)象，在處理前要首先給予排除。

4、結(jié)束語

　　隨著企業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進步，帶智能閥門電位器的調(diào)節(jié)閥在生產(chǎn)過程中的應用日益廣泛。作為流程工業(yè)自動化自動控制系統(tǒng)中的重要的環(huán)節(jié)，在選用好帶智能閥門電位器(“三斷”性能好、具有三斷自鎖保護裝置、機械性能好)的閥門的基礎上如何正確使用和維護就成了一個關(guān)鍵的問題。因此自動化儀表專業(yè)人員在具備一定的專業(yè)知識的前提下，有必要掌握帶智能閥門電位器的調(diào)節(jié)閥的正確使用和維護技巧和方法，唯有如此，才能滿足企業(yè)要求，使其在各類自控系統(tǒng)中發(fā)揮出更重要的作用。