ABB智能定位器在180萬(wàn)噸/年汽油加氫裝置中的應(yīng)用

楊海軍

摘 要 本文闡述了ABB智能定位器的原理、調(diào)試方法，分析了在使用中遇到的故障及其處理辦法。

【關(guān)鍵詞】ABB智能定位器 調(diào)試 故障分析和處理

蘭州石化煉油化工裝置中調(diào)節(jié)閥的選用直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量及裝置的安全生產(chǎn)，而要達(dá)到一個(gè)高效可靠的自動(dòng)控制要求，則閥門(mén)定位器則起著決定性的作用。目前裝置中多采用的定位器是一種純粹利用機(jī)械傳動(dòng)和彈性元件變形來(lái)工作的定位器，雖然是一種比較精密的儀表，但是長(zhǎng)期使用受壓縮空氣中水分、油分和固態(tài)雜質(zhì)、腐蝕性氣體以及振動(dòng)工作環(huán)境的影響，很容易使定位器發(fā)生故障，無(wú)法遠(yuǎn)程操作調(diào)節(jié)閥。幾年前裝置中重要控制回路的調(diào)節(jié)閥開(kāi)始使用智能定位器，這種定位器機(jī)械部件少，可靠性高，安裝方便，調(diào)校簡(jiǎn)單，能良好適應(yīng)壓縮空氣品質(zhì)。2011年新建的180萬(wàn)噸/年汽油加氫裝置中調(diào)節(jié)閥定位器全部采用ABB公司生產(chǎn)的智能定位器，效果較好。目前使用智能定位器已經(jīng)變成一種趨勢(shì)，但是儀表維護(hù)人員對(duì)智能定位器的相關(guān)知識(shí)還很欠缺，下面我以180萬(wàn)噸/年汽油加氫裝置使用的ABB-TZID-C智能定位器為例，對(duì)它的工作原理、調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)故障分析及處理等方面進(jìn)行論述及分析。

1 TZID-C智能閥門(mén)定位器的工作原理

TZID-C智能定位器由三部分組成：CPU、I/P模塊和位置傳感器。微處理器CPU是核心部件，CPU的供電直接取自4～20 mA輸入信號(hào)，它可以根據(jù)需求嵌入不同功能的模塊，如模擬位置反饋模塊、數(shù)字位置反饋模塊、安全位置關(guān)閉等模塊，輸入信號(hào)及位置反饋經(jīng)過(guò)4000步12位，20 ms采樣的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理后供CPU調(diào)用，EEPROM存儲(chǔ)相應(yīng)的自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)校程序，通過(guò)設(shè)定值和位置反饋信號(hào)的偏差進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，從而保證了信號(hào)處理的精度及快速性。I/P模塊顧名思義是電氣轉(zhuǎn)換模塊，這里的氣信號(hào)是通過(guò)三位三通放大器的電氣轉(zhuǎn)換器將定位電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)去驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，三位三通放大器鎖定在中間位置，以保證閥位的穩(wěn)定。其系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1。

2 TZID-C智能閥門(mén)定位器的調(diào)試

180萬(wàn)噸/年汽油加氫裝置中控制閥的控制均采用的是模擬量輸入、輸出信號(hào)，所以只用了1、8、9三組端子，控制信號(hào)接到11（+）、12（-），通過(guò)位置傳感器檢測(cè)閥位后通過(guò)31（+）、32（-）送回到操作室顯示，接地線接到第9組的端子上。

2.1 調(diào)試步驟

安裝TZID-C定位器、并進(jìn)行氣路與電氣連接后，開(kāi)始調(diào)試：

2.1.1 接通氣源前

先將氣源管放空一段時(shí)間以排除管路中可能存在的灰塵、雜質(zhì)、水、油等。檢查減壓閥后壓力是否符合執(zhí)行器的銘牌參數(shù)要求。

2.1.2 接通 4---20mA 輸入信號(hào)

（1）按住 MODE 鍵。

（2）并同時(shí)點(diǎn)擊↑或↓鍵，直到操作模式代碼1.3 顯示出來(lái)。

（3）松開(kāi) MODE 鍵。

（4）使用↑或↓鍵操作，使執(zhí)行器分別運(yùn)行到兩個(gè)終端位置，記錄兩終端角度

（5）兩個(gè)角度應(yīng)符合下列推薦角度范圍（最小角位移20 度）

直行程應(yīng)用范圍在 -28?--- +28? 之內(nèi)。

角行程應(yīng)用范圍在 -57?--- +57? 之內(nèi)。

全行程角度應(yīng)不小于25?

若角度未符合上述要求，則需通過(guò)調(diào)節(jié)反饋桿、聯(lián)軸器或者定位器的安裝位置使得角度值滿足上述要求。

2.1.3 啟動(dòng)自動(dòng)調(diào)整程序

方法1：用于直行程控制閥

（1）按住 MODE 鍵5 秒，直到出現(xiàn)“ADJ_LIN”

（2）松開(kāi) MODE 鍵

（3）再按住 MODE 鍵直到顯示器上計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)到0

（4）松開(kāi) MODE 鍵，自動(dòng)調(diào)整程序開(kāi)始運(yùn)行（顯示器顯示正在進(jìn)行的程序語(yǔ)句號(hào)）。

（5）自動(dòng)調(diào)整程序大約需要5 分鐘左右，順利結(jié)束后定位器會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)上述自動(dòng)調(diào)整得到的參數(shù)，并自動(dòng)切換控制方式到1.1 CTRL_FIX

方法2：用于角行程控制閥

（1）按住 ENTER 鍵5 秒，直到出現(xiàn)“ADJ_ROT”

（2）松開(kāi) ENTER 鍵

（3）再按住 ENTER 鍵直到顯示器上計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)到0

（4）松開(kāi) ENTER 鍵，自動(dòng)調(diào)整程序開(kāi)始運(yùn)行（顯示器顯示正在進(jìn)行的程序語(yǔ)句號(hào)）。

（5）自動(dòng)調(diào)整程序大約需要5 分鐘左右，順利結(jié)束后定位器會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)上述自動(dòng)調(diào)整得到的參數(shù)，并自動(dòng)切換控制方式到1.1 CTRL_FIX在自動(dòng)調(diào)整過(guò)程中如果遇到故障，程序?qū)⒈黄冉K止并顯示出故障代碼，根據(jù)故障代碼即可檢查出故障原因。也可以人為地強(qiáng)制中斷自動(dòng)調(diào)整程序。所進(jìn)行的自動(dòng)調(diào)整中所測(cè)得的參數(shù)將存儲(chǔ)在EEPROM 中。

自動(dòng)調(diào)整成功后，調(diào)試結(jié)束。

3 智能定位器常見(jiàn)故障及現(xiàn)場(chǎng)處理

由于智能定位器與常規(guī)定位器有很大不同，故而在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試過(guò)程中會(huì)遇到一些新問(wèn)題。現(xiàn)結(jié)合實(shí)例匯總幾種突出的故障問(wèn)題，分析產(chǎn)生故障現(xiàn)象的原因，并總結(jié)相應(yīng)解決措施。

3.1 案例一

故障現(xiàn)象： 調(diào)節(jié)閥震蕩明顯，造成流量很大波動(dòng)，操作不穩(wěn)定。

解決方法： 首先將DCS改為手動(dòng)控制，確定DCS輸出是否穩(wěn)定并檢查各接線點(diǎn)是否有虛接現(xiàn)象，其次檢查定位器的輸入是否穩(wěn)定，是否屏蔽層破損或接地不可靠，造成外界干擾使信號(hào)持續(xù)震蕩，以上因素都排除后可以確認(rèn)調(diào)節(jié)閥震蕩是由現(xiàn)場(chǎng)原因引起。首先檢查氣路環(huán)節(jié)，即檢查風(fēng)壓是否達(dá)到要求且風(fēng)壓穩(wěn)定，放大器是否漏氣等。排除漏氣情況后，可使用定位器的自整定功能，自整定結(jié)束后震蕩現(xiàn)象消失。

結(jié)論：當(dāng)調(diào)節(jié)閥振蕩時(shí)，在排除其他原因后可直接使用智能定位器的自整定功能進(jìn)行調(diào)整。

3.2 案例二

故障現(xiàn)象： 調(diào)節(jié)閥接受調(diào)節(jié)信號(hào)不動(dòng)作

解決方法： 首先將DCS改為手動(dòng)控制，檢查DCS是否有輸出，其次檢查定位器的輸入端是否有信號(hào)且與DCS輸出是否一致。其次通過(guò)增大（減小）定位器的輸出來(lái)檢查控制閥本身是否有卡澀現(xiàn)象發(fā)生，若上述因素均排除后，可利用替換法對(duì)可能出現(xiàn)故障的部件進(jìn)行更換，最后通過(guò)更換位置傳感器后，故障現(xiàn)象消除。

結(jié)論： 定位器的位置傳感器是定位器對(duì)閥位的一個(gè)測(cè)量與反饋的機(jī)構(gòu)，它故障使得閥位信號(hào)無(wú)從測(cè)得，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)此種故障現(xiàn)象。

3.3 案例三

故障現(xiàn)象： 調(diào)節(jié)閥只能開(kāi)到70%。

解決方法： 首先將DCS改為手動(dòng)控制，檢查DCS輸出是否能達(dá)到100%，其次檢查定位器的輸入端是否有信號(hào)且與DCS輸出是否一致。其次檢查控制閥本身是否有卡澀現(xiàn)象發(fā)生，若上述因素均排除后，若通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)定位器的輸出達(dá)不到100%，則需要重新安裝校驗(yàn)定位器，首先調(diào)整反饋杠桿的安裝位置，再調(diào)整上面的角度指示箭頭，使其指示水平位置。最后使用定位器的自整定功能進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)束后閥門(mén)正常動(dòng)作，問(wèn)題得到解決。

4 結(jié)論

此故障是由于定位器安裝不當(dāng)，使定位器輸出達(dá)不到100%，造成閥門(mén)無(wú)法達(dá)到最大開(kāi)度。

4 結(jié)束語(yǔ)

ABB-TZID-C智能定位器在180萬(wàn)噸/年汽油加氫裝置應(yīng)用后，極大地提高了控制的精準(zhǔn)度，大大減輕了日常維護(hù)量，為生產(chǎn)裝置的安全平穩(wěn)操作提供一個(gè)可靠的環(huán)境。通過(guò)對(duì)使用中的問(wèn)題加以總結(jié)，為今后的維護(hù)操作提供了一些經(jīng)驗(yàn)。

作者單位

中國(guó)石油蘭州石化設(shè)備維修公司 甘肅省蘭州市 730060