阀门定位器概述及传统与智能阀门定位器比较分析

发布时间:2011-04-11  点击数:2771
一、定位器的使用场合
    1、摩擦力大,需要精确定位的场合。例如高温、低温调节阀或采用柔性石墨填料的调节阀
    2、需要改变调节阀流量特性的场合。
    3、调节器比例带很宽,但又要求阀对小信号有响应时。
    4、缓慢过程需要提高调节阀响应速度的场合。例如温度、液位、分析等参数的调节系统。
    5、需要提高执行机构输出力和切断能力的场合。
    例如,公称通径DN≥25mm的单座调节阀,公称通径DN>100mm的双座调节阀,阀两端压降ΔP>10×100kPa或入口压力P1>100×100kPa的场合。
    6、分程调节系统和调节阀运行中有时需要改变气开、气关形式的场合。
    7、采用无弹簧执行机构的调节阀。例如,比例式气动活塞执行机构等。
二、阀门定位器的作用
    1、提高输出力。主要用于高压差,高压介质,高温,低温和大口径调节阀场合。
    2、提高调节阀质量和运动速度。主要由于有放大器和足够的气源压力保证。
    3、电气转换。目前多数调节阀与计算机相配套,计算机输出多数为4~20mA电流信号,可采用电气阀门定位器来满足要求。
    4、分程调节。两台调节阀分别操作一套设备,一台调节阀接收4~12mA电信号,另一台阀门接收12~20mA电信号。
    5、改变流量特性,原有阀门固有流量特性可通过定位器来实现。
    6、用于两位动作变成比例动作。
    7、用于阀门的反向动作。
三、传统电气阀门定位器
    1、原理
    由调节器或输出安全栅送来的4~20mADC电流输入线圈时,使位于线圈之中的动铁(即杠杆)磁化。因为动铁位于永久磁钢所产生的磁场中,因此,两磁场相互作用,对动铁(杠杆)产生偏转力矩,使它以支点为中心偏转。如信号增加,则杠杆左侧应向下运动。这时固定在杠杆上的挡板便靠近喷嘴,使放大器背压增高,经放大后的输出气压作用于调节阀的膜头上,使其阀杆下移。阀杆的位移通过拉杆转换为反馈轴和反馈压板的角位移,再通过调量程支点使反馈机体运动。固定在杠杆另一端上的反馈弹簧被拉伸,产生一个负反馈力矩(与输入信号产生的力矩方向相反),使杠杆平衡,同时阀杆也稳定在一个相应的确定位置上,从而实现了信号电流与位置之间的比例关系。
    2、缺点及原因分析


四、新型智能型电气阀门定位器
    1、智能型电气阀门定位器特点
    智能型阀门定位器是以微处理器为基础的新一代阀门定位器,有微处理器(CPU)、A/D和D/A转换器、压电控制的气动阀等部件组成。它的主要特点如下:
    A、改善调节阀和控制系统的性能
    智能阀门定位器的控制精度很高,可以实现调节阀的精确控制,从而提高系统的控制水平。可以设置阀门特性曲线,也可以通过自定义特性曲线功能进行阀门特性曲线的设置。
    B、智能化的通信方式
    如果采用HART通信(最常用,其他通信方式也可以),通过相应的软件和硬件,可以把全厂的智能阀门定位器的所有参数信息保存到计算机中,当需要对智能阀门定位器进行维护或更换时,可以从信息库中检索到仪表参数并快速下载到阀门定位器中。
    C、接受二进制输入,联锁开关阀门
    D、方便快捷地设置分程调节
    根据实际需要,可以很方便的通过软件或手动设置分程调节的起点和终点。
    E、初始化过程非常简单
    对大多数智能阀门定位器,初始化过程基本上非常简单。以西门子PS2为例,只需按4下按钮并设置几个简单参数,就可以自动完成初始化过程。
    F、丰富的故障诊断功能
    故障诊断功能是智能阀门定位器非常重要的功能。诊断阀门泄漏量,阀填料,阀磨损等,是大部分智能定位器生产厂家提供的功能。
    G、节约能耗和降低成本,省气,保持公网压力的稳定
    在正常工况下可以节省仪表风0.3标立/小时。由于用气量极少,使总耗气量大大降低,从而保持仪表风公网压力的稳定,保证装置的安全可靠生产。
    2、智能阀门定位器的选型
    A、满足现场工况,实现智能化的要求
    在满足现场工况的条件下,智能化是我们重要的指标。智能包括其通信功能、在线或离线故障诊断功能等。
    B、现场操作方便
    对某些智能阀门定位器产品,由于设定比较复杂,影响了产品在实际使用中的效果。所以,首选操作方便的产品。
    C、性价比高,节约能耗和成本
    D、要求现场显示
    对某些智能阀门定位器产品,由于没有现场液晶显示,所以在现场调节时必须借助手操器调节。另外,对LCD液晶显示,要注意其在极低环境温度下的显示效果。
    E、在某些情况下,保证远距离安装的正常工作
    由于现在大型石化企业采用联合中控室的越来越多,所以从控制室到现场智能阀门定位器的距离可能很远,电缆电压降的问题必须考虑,否则智能阀门定位器不能正常工作。
    3、智能阀门定位器常见故障处理
    A、控制信号变化,调节阀不动作(排除阀体因素)是智能定位器运行过程中常见故障。处理办法,重点检查阀位传送器是否运转自如,电信号是否连续等。
    B、阀位难以控制。例如小信号不动作,大信号时全开或全关,经多次调校仍不正常,最后发现ND800智能定位器的反馈杆与定位器内部信号转换部分为非接触感应连接,反馈杆可以360度任意旋转,造成反馈杆与阀杆连接相差180度,重新安装调校后工作正常。
    C、小开度振荡。调节阀工作在小开度易造成振荡,解决方法是避免小开度工作,流闭型改流开型,比较麻烦。而智能定位器解决此类问题显得较为轻松只需简单设定一下参数,振荡现象得到较大改善。
    D、智能阀门定位器手操器不能正常通讯。常见原因:检查现场有效电压是否大于12V,输出阻抗是否低于250Ω,导线电容是否太高,输入信号小于4mA等。
五、结论
    为了适应自动控制技术水平的不断发展,传统电气定位器在精确性、灵敏性和稳定性等方面也有了较大的提高,但是目前应用的国产电气阀门器在这些方面与国外智能定位器还有差距。与传统的电气转换式定位器相比,智能型阀门定位器在控制阀的控制精度、响应速度、功能扩展、提高阀门自动化控制水平等方面有着更为广泛的应用和市场前景。所以,智能型阀门定位器被看作未来阀门定位器的发展方向。