智能定位器的应用

刘亚

摘要：介绍智能阀门定位器的组成、工作原理、特点及其应用。阐述在化工控制过程中利用智能阀门定位器可实现高品质调节，增加过程控制的精确性和稳定性。

关键词：智能阀门定位器 压电阀 调校

调节阀是控制系统的终端，一旦其发生故障，将直接影响装置的安全运行，对生产过程影响非常大。运用智能阀门定位器，能够改善调节阀的流量特性和性能，可以通过与DCS或总线设备进行数字信息通讯，提升企业生产控制能力，为装置的安全稳定生产提供保障。下面以德国公司生产的SIEMENS智能阀门定位器的应用为例，介绍智能阀门定位器。

1.常规定位器存在的不足

1）常规定位器多为机械力平衡原理，它采用喷嘴挡板机构，可动件较多，容易受温度波动、外界振动等干扰的影响，耐环境性差；弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变，会造成调节阀非线性，导致控制质量下降；外界振动传到力平衡机构，易造成部件磨损以及零点和行程漂移，也使定位器难以工作；

2）由于喷嘴本身的特性，执行器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气，若使用执行器数量较多，能耗较大；而且喷咀本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定位器不能正常工作；

3）常规定位器手动调校时需要使用专用设备、不隔离控制回路是不可能的，且零点和行程的调整互相影响，须反复整定，费时费力，非线性严重时，则更难调整。

3.SIEMENS智能定位器的调校

1.安装：安装之前先通气，使摆动气缸处于完全关闭状态，同时阀门也要 处于关闭状态，这时将气路断开将摆动气缸与阀门安装固定；

2.调整确定气路：将定位器进气管和出气管与摆动气缸连接，接通气源， 将气压调整到0.4-0.6之间，此时阀门应处于关闭状态，否则将摆动气缸两条 气路对换，调整好后气路无需再次更换。此步操作为确保阀门断电时处于关闭状态；

3.改变行程：打开定位器端盖，将比率开关位置调整到90°；

4.手动检查：接通4-20mA电流（端子6，8；6+，8-），在组态方式下内（通过长按方式键进入和退出组态方式，正常显示时短按方式键切换手动自动方式）将参数1改为turn，退出组态方式，进入手动方式，按+键阀门应该逐渐打开，按-键阀门应该逐渐关闭。（若相反，应改变参数1为ncsl）在阀门全 行程范围内应转动灵活，无卡阻现象和异响；

5.确定显示：手动方式进行检查时，阀门全开时，阀门开度显示值应最大，阀门全关时，阀门开度显示值应最小，否则改变参数386.确定自动控制方向：切换至自动方式，送入4mA电流阀门应关闭，送入20mA电流阀门应打开，否则改变参数7；

7.初始化：通过上述操作，定位器基本信息都已确定。进入组态方式，在参数4状态下，长按+键，进行自动初始化，初始化完毕会显示finish（期间可能会提示调整量程下限，调整转差离合调整轮，使显示处于8 左右后短按+键，初始化会继续完成），短按方式键退出组态方式，长按方式键退出组态方式。

8.开关量确定：将仪表预给料触点接至（端子9，10）将定位器参数 42改为DOWN，停止预给料，阀门应全部关闭。

9.输出电流测试：若配置输出电流反馈板，将电流板安装连接好，测试在 不同开度电路输出值均正确（至少测试四个点）方可。

10.调试结果检查：进入自动方式，送入4mA阀门应完全关闭同时显示为最小值，送入12mA阀门应处于半开状态同时显示为量程的一半左右，送入20mA阀门应处于完全打开状态同时显示为最大值，此时断电阀门在气压作用下应完全关闭。若完全符合上述情况，拆除外连接导线，上好端盖，调试结束。

4.SIEMENS阀门定位器的其他特点

1）耗气量非常小，在0.6MPa稳定状态下，仅为0.12NM3/h，不足常规定位器的8%；对气源压力的变化不敏感；

2）采用同一型号既可用于直行程又可用于角行程；通过选配双作用模件，可以实现控制双作用活塞缸执行器；

3）“紧闭”功能默认设置起始风压，确保执行机构对阀座适宜的定位压力，使调节阀在不同工况下保证零位“紧密关闭”；

4）使用HART通讯协议，与定位器进行双向通信；

5.在实际使用中应该注意的问题

5.1 对调节信号的带负载能力有较高的要求

在实际使用过程中，由于SIEMENS定位器的输入阻抗较高，当输入信号为20mA时，供电电压的最小要求值为12VDC、带负荷能力不小于600Ω，否则定位器不能正常工作；最小输入电流不小于3.6mA时，才能确保其性能。

5.2 应合理设置定位器的动作死区

定位器死区设置越小，定位精度越高，这就给人们造成一个误区，以为死区越小越好，但这样会使压电阀及反馈杆等运动部件的动作越频繁，有时会引起阀门振荡，影响定位器和阀门的使用寿命，故定位器的死区设置不易过小；定位器设置更改后，必须重新调校后才能生效；

5.3 SIEMENS定位器的安装

定位器的安装有一个重要原则就是，定位器、阀杆、反馈杆三部分要构成闭环负反馈。安装时可以这样检验：定位器安装后，阀杆和反馈杆不连接，用手转动反馈杆，若閥杆动作方向与反馈杆动作方向相反，则说明已构成闭环负反馈；此时要将调节阀阀位置于50%，并使反馈杆处于水平位置，然后将反馈杆和阀杆固定，这样可以保证定位器工作在最佳线性段。定位器安装不平正，也会增加其线性偏差。

5.4 SIEMENS定位器流量特性的选择

调节阀的流量特性是由阀芯的加工特性所决定的，如果工艺要求与其相符，则定位器的输出特性应选择线性输出；在实际使用中，若阀芯特性与工艺要求不符，则可以通过定位器输出特性的设置来改变阀门的整体流量特性，如可以将阀芯为线性特性的调节阀，通过把定位器输出特性设置为等百分比特性，即可将具有线性阀芯的阀门变为等百分比流量特性的阀门来使用。

5.5 SIEMENS定位器的维修

定位器不同的功能模块损坏，造成定位器无法使用时，如果整体更换，费用高昂；这时可以利用无故障的模块对定位器进行重新组装，但组装后要根据不同的调节阀进行重新设置，由于使用定位器的调节阀（行程等）变了，利用自动调校可能达不到使用要求，这时可以先手动调校确定其行程，然后再用自动调校校准。这样可以使调节阀定位精准、具有合适的响应速度，从而满足过程控制的要求，也节约了大量的资金。

6.SIEMENS阀门定位器在我厂的实际应用

2016年4月，热控维护人员巡检时发现#3炉给压给水调节阀的SIEMENS阀门定位器LCD屏显示报警，由此检查出减压阀输出变小，调节阀供气压力不足，无法满足行程要求。维护人员检查后发现减压阀损坏，及时更换了减压阀并按额定要求恢复气源压力，避免了操作过程中因调节不到位而影响过程控制和产品质量。

7.结束语

由于采用微处理器和新型元件，智能定位器的性能有了很大的提高，适用范围更广，使用更加简便、可靠。endprint