火电厂中减温水调节门采用ABB定位器发生阀位震荡的原因分析及处理办法

赵晨

摘 要：ABB智能定位器由于其工作状况稳定，故障率低，功能多，调节特性灵敏等特点，被广泛应用于几乎所有自动化工业领域，但是在其调试过程中也存在一些问题，阀位震荡的问题及处理方法一直是其中的难点和重点。文章通过笔者在火电厂的现场调试经验并查阅相关资料对此类问题做出详细阐述。

关键词：ABB智能定位器；阀位；震荡；火电厂

中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）17-0125-02

Abstract： ABB intelligent locator is widely used in almost all fields of automation industry because of its stable working condition， low failure rate， many functions and sensitive adjusting characteristics. However， there are some problems in its debugging process. The problem of valve position oscillation and its treatment methods are always the difficulties and emphases. Through the author's on-site commissioning experience in the thermal power plant and consult the relevant information to make a detailed description of this kind of problems.

Keywords： ABB Intelligent locator； valve position； oscillation； thermal power plant

引言

火力發电是我国主要的发电方式，而在火力发电厂自动控制系统中，调节阀的选用对整个系统的运行至关重要，它通过智能定位器对执行机构阀位的调节使得系统的重要运行参数（温度，压力，流量等）达到一个可控的范围，满足规范要求，保证安全生产。由我公司参与建设的宁夏煤制油自备电厂的减温水调节阀选用了ABB公司的TZID系列智能定位器，v3.0软件版本，该定位器采用微处理控制，具有运行精度高，操作简单易行，就地修改运行参数等特点。本文结合了调试人员在调试减温减压器减温水调节门时发生震荡的问题，对造成此类现象的原因和解决办法做出了详细阐述。

1 ABB定位器引起阀位震荡的原因分析及处理方法

1.1 漏气造成的阀门震荡

1.1.1 气源管到定位器的连接处或定位器到阀门的管路漏气

在手动控制的模式下，发现阀门阀位震荡，应取一个装满肥皂水的喷壶喷涂到气源管到定位器的连接处或定位器到阀门的管路各处，并将阀门打开到中间位置，观察是否有漏点，如有漏点，及时做好密封处理，之后保持阀门在中间位置1min，观察阀门是否稳定。

1.1.2 定位器本身的I/P模块质量问题，自身漏气

确认各连接处无漏点后，发现阀门依然震荡，将定位器输出端管路拆下，给定定位器某一个阀位值，等待1min，观察定位器是否能够稳压，输出端是否有气流，如果发生此类情况，更换定位器内部的I/P模块，问题将得到解决。

1.2 安装和接线问题

1.2.1 反馈杆松动

目测或用手波动一下反馈杆，使调节阀动作，然后松开，如果调节阀能回到原位，说明反馈杆正常，否则为反馈杆松动，需要重新安装反馈杆。

1.2.2 定位器电路板接线柱松脱，管线或调节阀震荡时，突然间断电，瞬间又恢复

轻轻拨动接线看是否有虚接松动等现象，此类定位器的接线端子是焊接到电路板上的，焊点较少，有时也会由于运输或接线时的不小心导致焊点脱开，接线端子虚接，如果出现这两种情况，需要重新接线和更换电路板，这种情况并不多见。

1.2.3 调节阀盘根比较紧

调节阀盘根比较紧可能会造成调节阀小信号不动作，等调节阀动作，已经超出所给信号，阀位震荡一次后才能回到给定位置，引起调节阀震荡，需要联系机务人员配合调节阀体，直到一个合适的位置。

1.3 PID参数设置问题

1.3.1 DCS整定PID参数不合适，导致阀位震荡

如果调节阀在自动控制的模式下震荡，切换到手动模式以后不震荡，一旦改为自动模式又震荡，说明DCS整定PID参数不合适，需要找相关人员适当调节DCS控制参数PID值，问题将得到解决。

1.3.2 定位器本身PID参数设置不合适

如果调节阀在自动控制的模式下震荡，切换到手动模式依然震荡，在排除以上的原因后，则可能需要调节定位器本身的PID参数，由于智能定位器的PID参数调整非常复杂和繁琐，需要花费大量的时间，反复实验，所以在这里重点说一下。

在之前的ABB定位器v2.0版本中，可以设置GOPLS值，即微分调节，调整该参数可以提高瞬态响应，对于普通调节阀可以不用，引入此参数反而可能会引起震荡，一般设置为0。定位器v3.0版本中已经取消了这个参数的设置，主要通过调节P7.0-P7.5的值来达到控制作用。

P7.0和P7.1的KP值分别为开向和关向的比例系数调整，它是控制器的增益，KP值会影响控制调节的稳定性，其值越大，调节速度越快。KP值如果过大，调节力度太强，将导致调节过头，调节时间加长，发生震荡。对于大多数执行器，KP值在2.0到10.0之间可获得满意的控制动作。并且为了补偿受控系统中存在的不对称情况，应分别朝两个方向（开向和关向）设置KP值。

P7.2和P7.3的TV值分别为开向和关向的积分时间调整，其值会影响速度与稳定性，进而动态影响KP值，TV值增加会降低控制的速度。为了补偿受控系统中存在的不对称情况，应分别朝两个方向（开向和关向）设置TV值。

P7.4和P7.5Y-OFS值（v2.0版本中为P7.6和P7.7）分别为开向和关向的位置偏置调节，“输出信号偏移”将所用的I/P模块行为线性化，即便是很小的控制偏差也会快速调控。该值的下限由一个最小值决定，该偏移量足以影响控制偏差小于5%的调控速度。在手动模式P1.2和P1.3下，该偏移量用于I/P模块进行精密调节。对于大型，动作缓慢的执行器来说，自动调节可能性确定大于80%的数值。在此情况下，手动模式下的粗调与细调没有明显的不同。为了补偿受控系统中存在的不对称情况，应分别朝两个方向（开向和关向）设置偏移值。对于大多数执行器来说，偏移值在40%到80%之间就可获得满意的控制动作。如果设定值的控制稳定性小于2%过调节，则应减少两个偏移值。

笔者在调试减温水调节门的过程中，发现定位器在得到指令后总是调节过头，认为造成阀门震荡的主要原因是由于定位器的调节力度过大，故减小KP值，放慢了阀门的调节速度，震荡情况得到好转，但是需要较长的响应时间，比如给定一个20%的指令，阀门在得到指令后不会立即动作，几秒钟之后阀门开始动作，即将到达20%的阀位时速度又会变得缓慢，一点点接近既定的阀位值。由于减温水调节阀需要达到实时控制温度的目的，需要一定调节速度，所以又增加了一些KP值，阀门又开始震荡。适当增加了TV值后，发现震荡变化不明显，一直将该值放大到340左右，震荡情况依然无明显改善，由于该值主要是用于消除稳态误差，提高控制精度，即达到某一既定阀位时的误差找正，直到误差为0，所以在其他值设定不好的情况下设置该值进行测试就会给人造成一种“该值不起作用”的假象，但该值实际上是必须的，如果该值设置不好，其副作用很难通过积分作用本身迅速地修正，该值设置的太小，会使系统输出的动态性能变差，致使系统不稳定，该值太大则会使消除稳态误差的时间过长，笔者通常将该在240-360之间进行调整，认为是一个比较合理的范围。继续调整其他参数，在调整偏移量时，发现将该值变化一个5%的幅度就会引起一个很大的变化，有时会使阀门发生高频率的“哮喘”，故以0.5%的变化幅度减小该值，多次测试阀门，发现阀门震荡明显减弱时再以0.1%的变化幅度微调，直至阀门不再震荡，分别测试阀门的开向行程和关向行程，如阀门运行稳定，则保存退出，若阀门运行到某点依然有震荡现象，则继续平衡以上三个参数，直至阀门在各点都能保持稳定。

1.4 其他可能的原因

1.4.1 定位器使用自适应模式长期工作，匹配失准导致阀位震荡

自适应控制方式是远程控制的一种，用以消除过调或者频繁调整，该控制方式接收DCS发出的4-20mA信号进行自动调节，并且可以自学习、修正定位器内部参数，定位器的控制参数会自动根据工作状态进行微量调整，达到最佳状态。但是由于自适应模式在工作期间会受到多种因素的影响，因此长期工作会导致匹配失准，建议该工作模式只使用几个小时（DCS的给定信号变化频繁时）或者不超过一周的时间（DCS的给定信号变化不频繁时），然后将定位器切换到固定控制模式。

1.4.2 由于减温水阀前阀后的压差太大，导致阀位震荡

如果以上方法依然不能解决阀位震荡的问题，那么就要考虑阀门的选型是否有问题，应采用一些阀体结构能有效多级降压的阀门，比如迷宫阀等。阀门的选型都是之前设计阶段就确定了，一般不会更换，所以这种情况有所了解就好。

2 結束语

综上所述，导致ABB定位器发生阀位震荡的原因五花八门，解决此类问题是一件十分复杂和繁琐的事情，尤其在参数调整时更是要花费大量时间。为此，必须要掌握调试的技术要点，熟悉ABB定位器的结构特点和各种功能，在实际工作中积累足够的经验，反复实践，多思考，以缩短解决此类问题的时间，确保火电厂整个系统运行的稳定性。

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