智能定位器的應用

劉亞

摘要：介紹智能閥門定位器的組成、工作原理、特點及其應用。闡述在化工控制過程中利用智能閥門定位器可實現高品質調節，增加過程控制的精確性和穩定性。

關鍵詞：智能閥門定位器 壓電閥 調校

調節閥是控制系統的終端，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。下面以德國公司生產的SIEMENS智能閥門定位器的應用為例，介紹智能閥門定位器。

1.常規定位器存在的不足

1）常規定位器多為機械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機構，可動件較多，容易受溫度波動、外界振動等干擾的影響，耐環境性差；彈簧的彈性系數在惡劣環境下能發生改變，會造成調節閥非線性，導致控制質量下降；外界振動傳到力平衡機構，易造成部件磨損以及零點和行程漂移，也使定位器難以工作；

2）由于噴嘴本身的特性，執行器在穩定狀態時也要大量消耗壓縮空氣，若使用執行器數量較多，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）常規定位器手動調校時需要使用專用設備、不隔離控制回路是不可能的，且零點和行程的調整互相影響，須反復整定，費時費力，非線性嚴重時，則更難調整。

3.SIEMENS智能定位器的調校

1.安裝：安裝之前先通氣，使擺動氣缸處于完全關閉狀態，同時閥門也要 處于關閉狀態，這時將氣路斷開將擺動氣缸與閥門安裝固定；

2.調整確定氣路：將定位器進氣管和出氣管與擺動氣缸連接，接通氣源， 將氣壓調整到0.4-0.6之間，此時閥門應處于關閉狀態，否則將擺動氣缸兩條 氣路對換，調整好后氣路無需再次更換。此步操作為確保閥門斷電時處于關閉狀態；

3.改變行程：打開定位器端蓋，將比率開關位置調整到90°；

4.手動檢查：接通4-20mA電流（端子6，8；6+，8-），在組態方式下內（通過長按方式鍵進入和退出組態方式，正常顯示時短按方式鍵切換手動自動方式）將參數1改為turn，退出組態方式，進入手動方式，按+鍵閥門應該逐漸打開，按-鍵閥門應該逐漸關閉。（若相反，應改變參數1為ncsl）在閥門全 行程范圍內應轉動靈活，無卡阻現象和異響；

5.確定顯示：手動方式進行檢查時，閥門全開時，閥門開度顯示值應最大，閥門全關時，閥門開度顯示值應最小，否則改變參數386.確定自動控制方向：切換至自動方式，送入4mA電流閥門應關閉，送入20mA電流閥門應打開，否則改變參數7；

7.初始化：通過上述操作，定位器基本信息都已確定。進入組態方式，在參數4狀態下，長按+鍵，進行自動初始化，初始化完畢會顯示finish（期間可能會提示調整量程下限，調整轉差離合調整輪，使顯示處于8 左右后短按+鍵，初始化會繼續完成），短按方式鍵退出組態方式，長按方式鍵退出組態方式。

8.開關量確定：將儀表預給料觸點接至（端子9，10）將定位器參數 42改為DOWN，停止預給料，閥門應全部關閉。

9.輸出電流測試：若配置輸出電流反饋板，將電流板安裝連接好，測試在 不同開度電路輸出值均正確（至少測試四個點）方可。

10.調試結果檢查：進入自動方式，送入4mA閥門應完全關閉同時顯示為最小值，送入12mA閥門應處于半開狀態同時顯示為量程的一半左右，送入20mA閥門應處于完全打開狀態同時顯示為最大值，此時斷電閥門在氣壓作用下應完全關閉。若完全符合上述情況，拆除外連接導線，上好端蓋，調試結束。

4.SIEMENS閥門定位器的其他特點

1）耗氣量非常小，在0.6MPa穩定狀態下，僅為0.12NM3/h，不足常規定位器的8%；對氣源壓力的變化不敏感；

2）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，可以實現控制雙作用活塞缸執行器；

3）“緊閉”功能默認設置起始風壓，確保執行機構對閥座適宜的定位壓力，使調節閥在不同工況下保證零位“緊密關閉”；

4）使用HART通訊協議，與定位器進行雙向通信；

5.在實際使用中應該注意的問題

5.1 對調節信號的帶負載能力有較高的要求

在實際使用過程中，由于SIEMENS定位器的輸入阻抗較高，當輸入信號為20mA時，供電電壓的最小要求值為12VDC、帶負荷能力不小于600Ω，否則定位器不能正常工作；最小輸入電流不小于3.6mA時，才能確保其性能。

5.2 應合理設置定位器的動作死區

定位器死區設置越小，定位精度越高，這就給人們造成一個誤區，以為死區越小越好，但這樣會使壓電閥及反饋桿等運動部件的動作越頻繁，有時會引起閥門振蕩，影響定位器和閥門的使用壽命，故定位器的死區設置不易過小；定位器設置更改后，必須重新調校后才能生效；

5.3 SIEMENS定位器的安裝

定位器的安裝有一個重要原則就是，定位器、閥桿、反饋桿三部分要構成閉環負反饋。安裝時可以這樣檢驗：定位器安裝后，閥桿和反饋桿不連接，用手轉動反饋桿，若閥桿動作方向與反饋桿動作方向相反，則說明已構成閉環負反饋；此時要將調節閥閥位置于50%，并使反饋桿處于水平位置，然后將反饋桿和閥桿固定，這樣可以保證定位器工作在最佳線性段。定位器安裝不平正，也會增加其線性偏差。

5.4 SIEMENS定位器流量特性的選擇

調節閥的流量特性是由閥芯的加工特性所決定的，如果工藝要求與其相符，則定位器的輸出特性應選擇線性輸出；在實際使用中，若閥芯特性與工藝要求不符，則可以通過定位器輸出特性的設置來改變閥門的整體流量特性，如可以將閥芯為線性特性的調節閥，通過把定位器輸出特性設置為等百分比特性，即可將具有線性閥芯的閥門變為等百分比流量特性的閥門來使用。

5.5 SIEMENS定位器的維修

定位器不同的功能模塊損壞，造成定位器無法使用時，如果整體更換，費用高昂；這時可以利用無故障的模塊對定位器進行重新組裝，但組裝后要根據不同的調節閥進行重新設置，由于使用定位器的調節閥（行程等）變了，利用自動調校可能達不到使用要求，這時可以先手動調校確定其行程，然后再用自動調校校準。這樣可以使調節閥定位精準、具有合適的響應速度，從而滿足過程控制的要求，也節約了大量的資金。

6.SIEMENS閥門定位器在我廠的實際應用

2016年4月，熱控維護人員巡檢時發現#3爐給壓給水調節閥的SIEMENS閥門定位器LCD屏顯示報警，由此檢查出減壓閥輸出變小，調節閥供氣壓力不足，無法滿足行程要求。維護人員檢查后發現減壓閥損壞，及時更換了減壓閥并按額定要求恢復氣源壓力，避免了操作過程中因調節不到位而影響過程控制和產品質量。

7.結束語

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，適用范圍更廣，使用更加簡便、可靠。endprint