Fisher智能閥門定位器在化工裝置中的應用

張進美 王 旭 張文萍

(河南煤業化工集團中原大化儀表公司,河南濮陽 457004)

Fisher智能閥門定位器在化工裝置中的應用

張進美 王 旭 張文萍

(河南煤業化工集團中原大化儀表公司,河南濮陽 457004)

主要闡述Fisher智能閥門定位器原理和特性及在實踐中遇到的故障及故障處理。

Fisher智能閥門定位器;調節閥;故障

0 引 言

在自動化程度越來越高的化工行業中,調節閥起著至關重要的作用,一旦其發生故障,將直接影響裝置的安全運行,對生產過程影響非常大。運用智能閥門定位器,能夠改善調節閥的流量特性和性能,可以通過與DCS或總線設備進行數字信息通訊,提升企業生產控制能力,為裝置的安全穩定生產提供保障。河南煤業化工集團中原大化公司化工裝置中主要運用了Fisher公司生產的FisherDVC6000系列智能閥門定位器,實踐證明,FIELDVUE智能定位器的性能、使用情況等方面都遠遠優于普通定位器。

1 常規定位器存在的問題

1)常規定位器多為力平衡式電-氣閥門定位器,它采用噴嘴擋板機構,其內部可動部件較多,易受溫度波動、外界振動等干擾的影響,適應環境性差;彈簧的彈性系數在惡劣環境下易發生改變,造成調節閥非線性,從而使控制質量下降;外界振動傳到力平衡機構,會造成可動部件磨損及零點和量程漂移,也造成定位器難以正常工作。

2)由于噴嘴本身的特性,執行器在穩定狀態時要大量消耗壓縮空氣,如果使用執行器數量較多,能耗就較大;并且噴嘴本身是一個潛在故障源,容易被灰塵或污物顆粒堵住,使定位器不能正常工作。尤其是在儀表空氣不夠干凈的情況下更容易出現堵塞的情況。

3)常規定位器常采用手動調整零點和量程來提高其使用性能,必須使用專用設備、并且要隔離控制回路,同時零點和量程的調整相互影響,須反復調校,此種方式費時費力,精度等級低,非線性嚴重時,則更難調整。并且常規定位器的這種手動調校方法受操作人員的調校水平影響比較大。

2 FisherDVC6000智能閥門定位器的工作原理和特性

2.1 工作原理

DVC6000系列數字式閥門定位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;氣動放大器;指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合。如圖1所示。

圖1 DVC6000數字式閥門定位器的模塊圖

DVC6000系列智能定位器是回路供電的儀表。它提供與來自控制室的輸入信號成比例的閥位控制。輸入信號經過一個雙絞線進入端子盒,然后進入印刷電路板組件子模塊,在那里被微處理器讀取,經過數字算法處理并且轉換成模擬量的I/P驅動信號。

當輸入信號增大時,去I/P轉換器的驅動信號增大,I/P的輸出氣壓增大。I/P的輸出氣壓被送到氣動放大器子模塊,該放大器與輸入氣源相連接,把從I/P來到氣信號放大,氣動放大器接收放大的氣源信號,并提供兩路氣壓輸出,隨著信號(4～20mA)的增加,輸出A的氣壓也會增加,而B的氣壓會減少。輸出A的氣壓被用于雙作用和單作用的正作用場合,而輸出B的氣壓被用于雙作用和單作用的反作用場合,輸出A的氣壓的增加會驅動執行機構的閥桿向下運動,閥門行程傳感器通過反饋連桿檢測閥桿的位置變化,閥門行程傳感器與印刷電路板組件子模塊與電信號相連,閥桿繼續向下移動直到正確的位置,在正確的位置上,印刷電路板組件使I/P驅動信號穩定下來,這會阻止噴嘴壓力進一步增加。當輸入信號減小時,去I/P轉換器子模塊的驅動信號減小,于是減少了噴嘴的壓力,氣動放大器會減小輸出A的氣壓而增加輸出B的氣壓,閥桿向上移動直到正確的位置,在這一點位置上,印刷電路板組件使I/P驅動穩定下來,這會使定位擋板阻止噴嘴壓力進一步的減少。

2.2 工作特性

2.2.1 實時信息控制、提高安全性

DVC6000智能定位器是一種雙向數字通訊,能實時地傳送當前的狀況信息,工藝和儀表人員可以及時的調整數據,使工藝生產更高效、順利的進行。DVC智能定位器支持遠距離操作,用HART通訊器在現場接線盒或控制室的安全區域都可以訪問設備信息,從而提高操作人員的安全性。

2.2.2 自診斷和控制能力

(1)現場總線的通信

所有DVC6000智能閥門控制器都包含現場總線通訊能力,包括A0功能塊及下列診斷:

關鍵閥門使用跟蹤參數;儀表健康狀態參數;預定格式閥門性能階躍維護測試。

(2)標準控制與診斷

所有DVC6000智能閥門控制器都包含標準的控制與診斷。標準控制包括A0與PID功能塊。標準診斷包括下列診斷測試:動態誤差帶;驅動信號;輸出信號。

(3)先進診斷

具有先進診斷的儀表可完成標準診斷所包含的動態掃描測試內容加上第4個動態掃描測試,即閥門特征測試以及4個階躍診斷測試。閥門特征測試可讓您確定閥門/執行機構的摩擦力、臺架測試壓力信號范圍、彈簧剛度及閥座關閉力。

2.2.3 性能優化整定

由于性能優化整定能在閥門行程表現出不穩定之前檢測到閥門內部的不穩定,因此它比手動調整更有效,我們用HART275進入Auto Setup(自動設置)菜單中選擇Performance Tuner(性能優化整定)。然后按照HART275的提示就能完成數字式閥門控制器的整定。

3 應用中的常見故障及故障分析

我公司最早是在三聚氰胺裝置中應用Fisher智能閥門定位器,在多年的應用和維護中總結常見故障如下:

3.1 調節閥突然不動作(定位器有信號,無輸出)

2007年,儀表維護人員巡檢時發現氨洗滌塔C3105入口調節閥PV 31254突然沒有開度,我們儀表人員及時和工藝人員取得聯系,做好工藝生產的安全措施,對PV 31254進行檢查,由于調節閥不動作的原因有很多,依照多年來的經驗,首先檢查該閥的儀表風氣源,氣源壓力正常,然后檢查從定位器輸出到PV 31254的膜頭管線,發現該氣路管線上無氣源,也就是定位器沒有輸出,經過檢查FisherDVC6000智能定位器,發現該定位器的噴嘴擋板不過氣,儀表人員判斷是其恒截流孔堵塞,拆下用氣源吹掃,回裝后該調節閥正常運行。

3.2 調節閥閥位不準

2008年,工藝人員反映FV 31088現場閥位與主控顯示不一致,主控開到100%,現場只能開到50%,工藝人員將該閥切出后,儀表維護人員首先將定位器和閥斷開連接,給調節閥加強制信號,該閥能全開,說明該閥沒有問題,由此判斷該調節閥失去線性,用HART275重新進行調校后該調節閥可正常投入使用。關于調節閥閥位不準的問題,特別是在調節閥解體或者是在初始安裝的時候,調節閥的閥位常出現閥位不準,這種情況下往往是定位器到反饋桿的支點位置沒有調整好,用HART275調校,找準反饋桿位置后該閥正常。

3.3 調節閥喘振

化工生產中,LV 39003曾發生喘振現象,由于產生振蕩的原因是多方面的,因此具體問題具體分析,得出結論,該閥有可能阻尼系數不合適,于是使用HART275重新調整系數之后,喘振想象消除,保障了工藝生產的安全穩定運行。

3.4 調節閥關不死(定位器無信號,有輸出)

在儀表的日常維護中經常遇到調節閥關不死的問題,在確認閥芯閥座無磨損、閥芯閥座間無異物卡、調節閥膜頭無漏氣、零點彈簧預緊力正常、閥桿長度也合適、調節閥前后壓差也正常的情況下,檢查閥門定位器,發現定位器輸出端沒有信號,輸出端壓力表卻有壓力值,由此可分析定位器故障原因有兩個,一個是放大器球閥卡死。檢查,清洗放大器即可;另一個是噴嘴與擋板關不嚴。調整噴嘴位置后正常。

3.5 調節閥動作遲鈍

造成調節閥動作遲鈍的直接原因是定位器輸出壓力緩慢或不正常。對于DVC6000數字式智能定位器首先我們采用HART275進行校驗,如果還是動作遲鈍,我們還可以用HART275進入Auto Setup(自動設置)菜單中選擇Performance Tuner(性能優化整定)或者Stabilize/Optimize(穩定/優化)來改善調試結果,如果調節閥動作仍然遲鈍,則可判斷定位器本身產生了故障,此種情況的故障原因有四種:

(1)定位器到轉動部分卡死,造成無反饋力。解決辦法是將轉動部分加表面油潤滑,解除卡死。

(2)定位器里的放大器球閥受贓物影響關不嚴。解決辦法是檢查、清洗放大器。

(3)定位器到輸出或者輸入管道漏氣。解決辦法是檢查氣路密封性,消除漏氣。

(4)調節閥膜頭漏氣。解決辦法是檢查膜室,更換膜片。

4 結 語

由于采用微處理器和新型元件,智能定位器的性能有了很大的提高,即可使用于有彈簧的單作用執行機構,也適用于無彈簧的雙作用執行機構;其工作電源全部取自4～20mA信號電源,不需要增加輔助電源;FisherDVC6000智能定位器為平安防爆型,用于防爆場所要加配安全柵。還有很多廠家生產的智能閥門定位器,像SIEM ENS的PS2、YAMATAKE的AVP100等在功能上大同小異,性能上各有優劣,而且也都在進一步開發軟件功能,使其得到充分應用,提高過程控制品質,提升企業管理水平。

[1] 施引萱.儀表維修工.北京:化學工業出版社,2001.

[2] 王森.儀表工試題集.北京:化學工業出版社,2002.

TQ055.8+1

A

1003-6490(2010)02-0017-03

2010-02-01

張進美,女,漢族,助理工程師,2005年畢業于中原工學院自動化專業,一直從事化工自動化儀表維修及研究工作。E-mail: jinmei0371@163.com。