電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)定性淺析

張肇軍 王婭玲

【摘要】輸氣生產(chǎn)自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的逐漸普及，在減輕輸氣站場員工工作量的同時(shí)，也對(duì)“平安輸氣”提出了更高的要求，那么其中了解用于代替人工操作以達(dá)到平穩(wěn)輸供氣的“電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”與自控系統(tǒng)協(xié)作的原理及相關(guān)的一些問題就很重要了。

【關(guān)鍵詞】 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 自動(dòng)控制

隨著輸氣生產(chǎn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的普及與提高，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化和用戶對(duì)穩(wěn)定氣源的需求也更加迫切。而其中用于代替人工操作起到平穩(wěn)輸供氣角色的“電動(dòng)調(diào)節(jié)閥”的穩(wěn)定性則至關(guān)重要，既然這么重要，我們憑什么信任它，又要怎樣才能信任它呢？下面讓我們就目前站場上電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與自控系統(tǒng)的協(xié)作的原理及現(xiàn)狀做個(gè)了解。

1電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)控制原理

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自控系統(tǒng)采集調(diào)節(jié)閥下游的壓力信號(hào)并與設(shè)定壓力值進(jìn)行對(duì)比，然后根據(jù)對(duì)比的結(jié)果發(fā)出開度指令，調(diào)節(jié)閥的電驅(qū)頭根據(jù)接收的指令通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制調(diào)節(jié)閥開度，達(dá)到升壓和降壓的目的，這就是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制的工作原理。

2電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制的工作現(xiàn)狀

電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)控制在實(shí)際使用中，我們遇到了一些非常嚴(yán)重的問題，具體如下：

2.1電力因素引發(fā)的問題

在一次站上的員工都在工藝區(qū)維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備的過程中，市電突然停電了，一名員工發(fā)現(xiàn)停電了，于是前往調(diào)壓區(qū)準(zhǔn)備將調(diào)節(jié)閥至于就地狀態(tài)，就在前住的路途中，這名員工聽見氣流聲突然變大了，于是迅速到位觀察，發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥后壓力迅速上升，調(diào)節(jié)閥正在全開。由于大家處置及時(shí)，避免了一起事故的發(fā)生。造成這起事件的原因是：由于UPS的電力供應(yīng)，自控系統(tǒng)是一直在運(yùn)行的，不會(huì)受停電的影響，也就是說，如果停電了，并且閥后壓力值與設(shè)定值的偏差達(dá)到了需要調(diào)節(jié)的差值，那么自控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出調(diào)節(jié)開度信號(hào)，由于閥門電機(jī)沒有電無法動(dòng)作，閥后壓力就不會(huì)得到調(diào)節(jié)，致使自控系統(tǒng)為了達(dá)到目的不斷加強(qiáng)調(diào)節(jié)信號(hào)到（4或20mA），如果操作員工此時(shí)仍沒有將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥置于就地或OFF模式，那么突然的來電就會(huì)導(dǎo)致閥門全開關(guān)。全關(guān)導(dǎo)致用戶停車，全開會(huì)導(dǎo)致安全閥起跳放空，甚至安全事故。

2.2變送器故障引發(fā)的問題

在一次值班中，值班室生產(chǎn)電腦突然報(bào)警，值班人員發(fā)現(xiàn)是用戶出站壓力低限報(bào)警，自控采樣壓力高限報(bào)警，出站壓力下降很快，當(dāng)時(shí)調(diào)壓閥是處于遠(yuǎn)程自動(dòng)狀態(tài)，于是值班人員立即調(diào)出調(diào)壓閥控制界面，發(fā)現(xiàn)調(diào)壓閥正在自動(dòng)關(guān)閉。值班員工反應(yīng)迅速，立即將調(diào)壓閥切換為遠(yuǎn)程手動(dòng)狀態(tài)并調(diào)節(jié)調(diào)壓閥開度，恢復(fù)至用戶正常生產(chǎn)壓力。而導(dǎo)致這一事件的真兇就是采樣點(diǎn)的壓力變送器故障。

2.3 電調(diào)閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電路故障引發(fā)的問題

一次生產(chǎn)過程中，外電突然停電，然后值班人員將BIFFI驅(qū)動(dòng)頭上的三位選擇開關(guān)置于OFF檔位，目的是防止閥門誤動(dòng)作。當(dāng)外電恢復(fù)時(shí)，該調(diào)節(jié)閥卻自己開始執(zhí)行關(guān)閥操作。由于當(dāng)時(shí)現(xiàn)場的人員發(fā)現(xiàn)的及時(shí)，立即切斷送電開關(guān)，避免了事故的發(fā)生。

3對(duì)協(xié)作方式的淺析

造成上述問題的出現(xiàn)的根本原因是目前電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制方式存在以下問題：

3.1 采樣點(diǎn)單一

目前電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自控系統(tǒng)只使用了一個(gè)變送器的采樣信號(hào)作為壓力調(diào)節(jié)的依據(jù)，如果這個(gè)變送器出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致自控系統(tǒng)發(fā)出錯(cuò)誤的指令，造成調(diào)節(jié)閥錯(cuò)誤動(dòng)作。

3.2 沒有檢測外電機(jī)制

前面說過，因?yàn)橥ｋ姡妱?dòng)調(diào)節(jié)閥是不會(huì)動(dòng)作的，但是在UPS的保證下，自控系統(tǒng)是正常工作著的，因?yàn)樗恢劳ｋ娏耍运鼤?huì)不斷檢測采樣點(diǎn)的壓力，從而不斷地發(fā)出調(diào)節(jié)指令，這時(shí)的突然來電則會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的全開全關(guān)。

3.3 三位選擇器的弊端

BIFFI的三位選擇器是無接觸式的位置開關(guān)，它利用的是霍爾效應(yīng)原理（磁電效應(yīng)）來實(shí)現(xiàn)三位的切換。這可能會(huì)因?yàn)榇艌龈蓴_或電路板原件被磁化引起三位選擇的誤判。

4缺陷修復(fù)方案

知道了目前電動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制系統(tǒng)的缺陷，我們就可以從對(duì)應(yīng)的兩個(gè)方面入手解決：

4.1 從單一的采樣點(diǎn)改為三個(gè)采樣點(diǎn)

原理：自控系統(tǒng)分別從調(diào)節(jié)閥下游的三個(gè)壓力變送器獲得壓力信號(hào)，如果其中兩個(gè)信號(hào)基本一致，則將該兩個(gè)壓力信號(hào)的平均值作為依據(jù)并與設(shè)定壓力值對(duì)比，從而決定調(diào)節(jié)閥的開度指令。這樣就可以修復(fù)采樣點(diǎn)單一的缺陷。

4.2 自控系統(tǒng)增加外電檢測機(jī)制

配合相應(yīng)的硬件輔助，自控系統(tǒng)中增加對(duì)外電是否正常的檢測機(jī)制，當(dāng)外電異常（比如停電）時(shí)，自控系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并不發(fā)出閥門開度指令，同時(shí)報(bào)警。這就修復(fù)了外電異常可能引起的閥門誤動(dòng)作問題。

5 結(jié)論

自控系統(tǒng)是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥這一機(jī)器人的神經(jīng)中樞和大腦，它的發(fā)育是否健全，思維是否慎密直接決定了機(jī)器人的行為。完善的自控系統(tǒng)使得輸氣工人得以從繁重的勞動(dòng)中解放出來，而存在缺陷的自控系統(tǒng)則可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的誤動(dòng)作引發(fā)事故。一起嚴(yán)重的生產(chǎn)事故就足以讓輸氣工人陷入牢獄之災(zāi)。正所謂“一念天堂，一念地獄”。因此在通向自動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)化的道路上，我們要慎之又慎，避免系統(tǒng)缺陷，走好物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化之路。

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