浅析智能阀门定位器在化工装置的应用

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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摘要：介绍智能阀门定位器的组成、工作原理、特点及其应用。阐述在化工控制过程中利用智能阀门定位器可实现高品质调节，增加过程控制的精确性和稳定性。
关键词：智能阀门定位器压电阀调校
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。运用智能阀门定位器，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。下面以美国FLOWSERVE公司生产的Logix520智能阀门定位器在我厂的应用为例，介绍智能阀门定位器。
1．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专用设备、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．Logix520智能阀门定位器的组成和原理
2.1 Logix520智能阀门定位器的组成
Logix520智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的智能阀门定位器，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 Logix520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．Logix520智能定位器的调校

通过就地用户界面DIP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。
3.1自动调校

将“Quick_cal”DIP开关置于“自动”，按住定位器就地界面板上的“Quick_cal”按钮约三秒钟，定位器会全关阀门并登记0％位置，然后，打开阀门到停并登记100％位置，反复进行两遍，在这一过程中，定位器要测量两个方向的定位速度，以确定最小的定位增量（第二遍过程中在50％略停检测阀位中点偏移），其间面板上状态指示灯会按“Y-R-G-G”的顺序闪亮，表明校准正在进行中。当指示灯回到从绿灯开始的变化顺序时，校准自动完成。

3.2手动调校

将“Quick_cal”DIP开关置于“慢进”，校准过程会在一开始时关闭阀门，零点位置自动定在阀座处，量程则需用户手动设定；当面板上状态指示灯按“Y-R-R-G”顺序闪亮，使用“慢进↑”按钮，手动把阀门调到约100％位置，然后同时按两个“慢进”按钮，阀门会进行开关行程，当面板上状态指示灯再次按“Y-R-R-G”顺序闪亮时，使用“慢进↑”按钮，再次调节阀门到精确的100％，然后再次同时按两个“慢进”按钮，登记100％位置，在之后完成校准的过程中，再不需要操作。当指示灯回到从绿灯开始的顺序时，完成校准。

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