西門子智能閥門定位器裝置和故障分析

[摘要]介紹智能定位器的結構原理。性能，功能，調試日常維護過程中出現的典型故障

    [關鍵詞]智能閥門定位器，阻抗匹配

    引言

    智能閥門定位器是新一代產品，其工作原理，結構特點，較以往常規電氣閥門定位器 有很大不同，因而在使用中遇到了一些新問題本文結合我單位三聚氰胺裝100多臺FISHER公司 和20多臺NELES公司制造的智能閥門定位器的成功應用和典型故障， 探討智能化（模擬信號疊加數字信號）閥門定位器的如下幾個問題。

    1.結構原理 

   新一代智能閥門定位器是基于微處理器讀取輸入信號（mA），位置傳感器的位置信號，和壓力傳感器輸出壓力信號經運算處理，產生驅動信號，使執行器動作。現選擇比較有代表意義滑桿型的DVC5000和旋轉型的ＮＤ800來加以詳細說明．

    2.DVC5000數字式閥門控制器有一個獨立的模塊基座，它可以很方便地在現場更換而不必拆現場的導線或導管。這個模塊基座包括一些子模塊：I/P轉換器；PWB（印刷電路板）組件；氣動中繼器；指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合。FIELDVUE系列數字式閥門控制器通過進入端子盒的一對雙絞線接受輸入信號和電能，輸入信號同時到PWB組件子模塊，在那里它被附加許多參數，例如多段折線性化中的節點坐標，極限值和其他數值。然后PWB組件子模塊送信號給I/P轉換器子模塊。I/P轉換器轉變輸入信號成為氣壓信號。該氣壓信號送到氣動中繼器，加以放大并作為輸出信號送到執行機構。該輸出信號也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受。用于閥門執行機構的診斷信息。閥門和執行機構的閥桿位置當作輸入信號引入PWB子模塊，用作數字式閥門控制器的反饋信號，同時和輸入信號值比較，若存在偏差，微處理器通過運算處理產生新的電流值來修正偏差，直至調節閥的閥位信號與輸入信號一致，偏差為零。

    ND800型則為微處理器（?C）通過改變前置級（PR）線圈的控制電流， 前置級閥門降低滑閥（SV）終端的控制壓力閥柱向低壓方向移動，打開到執行結構氣缸頂部的氣流，且打開來自活塞另一側的氣流，增加活塞上的差壓使活塞移動。微處理器用控制計算一種新的控制電流，直至執行機構的新位置信號與輸入信號一致為止。穩定狀態下使滑閥（SV）就位，前置級（PR）閥門關閉。

    2. 性能

    由于智能閥門定位器，是基于微處理器的新一代產品具有高精度的閥門位置信號傳感器輸出壓力傳感器等，因而具有較高的控制精度達到（0 .5—1%），（常規電氣閥門定位器 精度僅為2—5%），并具有遠距離組態，調試，診斷，數據管理等操作。經過一年多的運行，與普通閥門定位器的性能、使用情況、性能價格比等方面進行了比較，如表1所列。

    3. 豐富的軟件功能

    智能閥門定位器具有豐富的軟件功能，如自動調整零點和滿量程；組態需要的閥門特性，配上軟件如FISHE的智能定位器的VAVLELINK軟件； NELE的智能定位器的VAVLEMANAGE TM，軟件九具備了動態診斷功能，將閥門的機械性能指標和控制系統的指標結合起來，判斷閥門損壞情況具體如圖三。

    4. 智能閥門定位器與DCS連接的阻抗匹配問題

    常規電氣定位器一般輸入阻抗為250歐姆，而智能定位器的輸入阻抗均大于250歐姆，品牌不同，型號不同，阻抗不同，表達式不同。阻抗越大，要求DCS帶載能力越大，使系統運行受到影響 ，在我廠三聚氰胺裝置的回路聯動調校時發現DCS的輸出卡只能驅動NELES ND8221/S1定位器調節閥僅動作 28%的行程，具體解決辦法，更換驅動較大的安全珊（內阻較小）減小了安全珊在調節回路的分壓增加了對智能定位器輸出功率。下面列出一些品牌的智能閥門定位器的輸入阻抗。

    5 裝置及傳送智能閥門定位器的閥位檢測

    的閥位信號，是控制系統的重要參數，是構成動態診斷功能的重要參數。因此需要閥位檢測的高精度測量和傳送。各品牌，型號不同閥位檢測裝置，反饋傳送信號不同，具體見表二。

    6 智能閥門定位器的智能特性 

    1.2.1 實時信息控制、提高安全性和減少開支 

    1）改善控制：雙向數字通訊把閥門當前情況的信息帶給你，你可以依靠閥門工作信息有根據地對過程控制進行管理決定，確保及時控制。 

    2）提高安全性：可以從現場接線盒、端子板或在控制室這樣的安全地區使用手操器、PC機或系統工作站選取信息，將你面對危險環境的機會減到zui小，并且不必親臨現場。 

    3）保護環境：可以把閥門泄漏檢測儀或限位開關接到智能數字式閥門控制器的輔助端子，免得額外增加現場布線，若發生超限該儀表將會報警。 

    4）節省硬件開支：當FIELDVUE系列數字式閥門定位器用在集成系統時，由于FIELDVUE數字式閥門控制器替代調節器可以節省硬件和安裝費用。 FIELDVUE系列數字式閥門控制器使布線投資、端子和I/O需求投資節省50%。同時FIELDVUE儀表采用二線制供電，不要求單獨而價高的供電導線。它們替換掉現有的配裝于閥門的模擬儀表，節省了單獨敷設電源線和信號線的高額費用。

    7. 智能閥門定位器常見故障及現場處理

   （1）控制信號變化，調節閥不動作（排除閥體因素）是智能定位器DVC5000運行過程常見故障，處理辦法，重點檢查閥位傳位器是否運轉自如，電氣連續性等

   （2）閥位難以控制，小信號不動作，大信號時要不全開要不全關，經多次調校仍不正常，更換新的定位器仍不正常，更換新的定位器仍不正常，zui后發現 ND800智能定位器的反饋桿與定位器內部信號轉換部分為非接觸感應連接。反饋桿可以360度任以旋轉，造成反饋桿與閥桿連接相差180度，重新安裝調校功工作正常

   （3）小開度振蕩。調節閥工作在小開度易造成振蕩。解決方法是避免小開度工作，流閉型改流開型，比較麻煩。而智能定位器解決此類問題顯得較為輕松只需簡單設定一下參數，振蕩現象得到較大改善。現以DVC5000為例加以說明用HART275手操器調校DVC5000定位器上，在線狀態，通過快捷鍵選擇 STABILIZE/OPTIMIZE，選擇DECREASE RESPONSE（降低響應靈敏度0，即選擇較低的整定參數組，加以改善

   （4）智能閥門定位器與HART275型手操器不能正常通訊。常見原因檢查現場有效電壓是否大于12V，輸出阻抗是否低于250歐姆，導線電容是否太高，輸入信號小于4mA等。

    8. 應用和維護 

    DVC5000智能閥門定位器于2002年4月安裝使用于我公司三聚氰胺裝置使用于100多臺。 

    使用手操器對其進行了組態和校驗，其線性度可達99%，零點和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內，控制極其穩定且抗干擾的能力也特別強，*工藝控制的要求。 

    FIELDVUE定位器維護量極少，基本上無需維護。其現場適應性特強。但為了保證長期、穩定地運行，儀表人員應作好以下幾個方面的工作。 

    1）為保證其良好的工作環境，防止意外損壞，應定期檢查定位器周圍的工作環境。同時保證其工作氣源的穩定和潔凈，減少外界因素造成的儀表波動和故障。 

    2）儀表人員應每周檢查閥門和定位器的泄露和工作情況，及時消除隱患。每月使用手操器對定位器進行特性曲線檢查，檢查零點、量程、線性和回差等參數，并對其優化和調整，保證其工作質量。 

    3）定期對調節閥進行檢修和維護，確保閥門工作質量。同時對DCS調節控制回路參數進行優化，以確保與定位器互相工作的協調性和穩定性。 

    4）由于DCS方面和其它原因，其現場總線和軟件功能我們沒有*得到開發和利用，對智能維護和診斷功能無法*使用，但還是大大減輕了日常維護量。 

    通過近兩年在三聚氰胺裝置的使用效果來看，智能型閥門控制器性能穩定、調校方便。