調(diào)節(jié)閥是控制系統(tǒng)的終端,一旦其發(fā)生故障,將直接影響裝置的安全運(yùn)行,對生產(chǎn)過程影響非常大。運(yùn)用智能閥門定位器,能夠改善調(diào)節(jié)閥的流量特性和性能,可以通過與DCS或總線設(shè)備進(jìn)行數(shù)字信息通訊,提升企業(yè)生產(chǎn)控制能力,為裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。
1. 常規(guī)定位器存在的不足
1) 常規(guī)定位器多為機(jī)械力平衡原理,它采用噴嘴擋板機(jī)構(gòu),可動件較多,容易受溫度波動、 外界振動等干擾的影響,耐環(huán)境性差;彈簧的彈性系數(shù)在惡劣環(huán)境下能發(fā)生改變,會造成調(diào)節(jié)閥非線性,導(dǎo)致控制質(zhì)量下降;外界振動傳到力平衡機(jī)構(gòu),易造成部件磨損以及零點(diǎn)和行程漂移,也使定位器難以工作;
2) 由于噴嘴本身的特性,執(zhí)行器在穩(wěn)定狀態(tài)時也要大量消耗壓縮空氣,若使用執(zhí)行器數(shù)量較多,能耗較大;而且噴咀本身是一個潛在故障源,易被灰塵或污物顆粒堵住,使定位器不能正常工作;
3) 常規(guī)定位器手動調(diào)校時需要使用專用設(shè)備、不隔離控制回路是不可能的,且零點(diǎn)和行程的調(diào)整互相影響,須反復(fù)整定,費(fèi)時費(fèi)力,非線性嚴(yán)重時,則更難調(diào)整。
2.智能閥門定位器的組成和原理
2.1智能閥門定位器的組成
智能閥門定位器是一種具有HART通信協(xié)議的閥門定位器,由三部分組成:微處理器電子控制的模件,包括HART通信模塊和就地用戶界面開關(guān);電/氣動轉(zhuǎn)換器模件的壓電閥;閥位傳感器。
2.2智能閥門定位器的工作原理
整個控制回路由兩線、4~20mA信號控制。HART模件送出和接收疊加在4~20mA信號上的數(shù)字信息,實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向數(shù)字通信。模擬量的4~20mA信號傳給微處理器,與閥位傳感器的反饋進(jìn)行比較,微處理器根據(jù)偏差的大小和方向進(jìn)行控制計(jì)算(一級控制),向壓電閥發(fā)出電控指令使其進(jìn)行開、閉動作。壓電閥依據(jù)控制指令脈沖的寬度對應(yīng)于氣動放大器輸出壓力的增量,同時氣動放大器的輸出又被反饋給內(nèi)控制回路,再次與微處理器的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較運(yùn)算(二級控制),通過兩級控制輸出信號到執(zhí)行機(jī)構(gòu),執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)空氣壓力的變化控制著閥門行程。當(dāng)控制偏差很大時,壓電閥發(fā)出寬幅脈沖信號,使定位器輸出一個連續(xù)信號,大幅度的改變至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號壓力驅(qū)動閥門快速動作;隨著閥門接近要求的位置,命令要求的位置與測得位置的差值變小,壓電閥輸出一個較小脈寬的脈沖信號,斷續(xù)、小幅度的改變至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號壓力,使執(zhí)行機(jī)構(gòu)接近新命令位置的動作平緩。當(dāng)閥門到達(dá)要求的位置(進(jìn)入死區(qū))時,壓電閥無脈沖輸出,定位器輸出保持為零,使閥門穩(wěn)定在某一位置不動。
3.智能定位器的調(diào)校
通過就地用戶界面設(shè)置開關(guān),可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允許自動調(diào)校等基本設(shè)置;在不增加工具的條件下,能夠進(jìn)行自動或手動校準(zhǔn)定位器;并
且可以通過就地用戶界面手動控制按鈕,實(shí)現(xiàn)手動控制調(diào)節(jié)閥。
4.智能閥門定位器的其他特點(diǎn)
1)通過多種組合指示操作狀態(tài)或警告工況,具有診斷、監(jiān)測功能;
2) 耗氣量非常小,在0.6 MPa穩(wěn)定狀態(tài)下,僅為0.12NM3/h,不足常規(guī)定位器的8 %;對氣源壓力的變化不敏感;
3) 采用同一型號既可用于直行程又可用于角行程;通過選配雙作用模件,可以實(shí)現(xiàn)控制雙作用活塞缸執(zhí)行器;
4) 使用HART通訊協(xié)議,與定位器進(jìn)行雙向通信;
5.在實(shí)際使用中應(yīng)該注意的問題
5.1 對調(diào)節(jié)信號的帶負(fù)載能力有較高的要求
在實(shí)際使用過程中,智能定位器的輸入阻抗較高,當(dāng)輸入信號為20mA時,供電電壓的小要求值為12VDC、帶負(fù)荷能力不小于600Ω,否則定位器不能正常工作;zui小輸入電流不小于3.6mA時,才能確保其性能。