电动调节阀的稳定性浅析

张肇军 王娅玲

【摘要】输气生产自动化和物联网在产业领域的逐渐普及，在减轻输气站场员工工作量的同时，也对“平安輸气”提出了更高的要求，那么其中了解用于代替人工操作以达到平稳输供气的“电动调节阀”与自控系统协作的原理及相关的一些问题就很重要了。

【关键词】 电动调节阀 自动控制

随着输气生产自动化、网络化技术的普及与提高，物联网的产业化和用户对稳定气源的需求也更加迫切。而其中用于代替人工操作起到平稳输供气角色的“电动调节阀”的稳定性则至关重要，既然这么重要，我们凭什么信任它，又要怎样才能信任它呢？下面让我们就目前站场上电动调节阀与自控系统的协作的原理及现状做个了解。

1电动调节阀的自动控制原理

电动调节阀自控系统采集调节阀下游的压力信号并与设定压力值进行对比，然后根据对比的结果发出开度指令，调节阀的电驱头根据接收的指令通过执行机构控制调节阀开度，达到升压和降压的目的，这就是电动调节阀自动控制的工作原理。

2电动调节阀自动控制的工作现状

电动调节阀的自动控制在实际使用中，我们遇到了一些非常严重的问题，具体如下：

2.1电力因素引发的问题

在一次站上的员工都在工艺区维护保养设备的过程中，市电突然停电了，一名员工发现停电了，于是前往调压区准备将调节阀至于就地状态，就在前住的路途中，这名员工听见气流声突然变大了，于是迅速到位观察，发现调节阀后压力迅速上升，调节阀正在全开。由于大家处置及时，避免了一起事故的发生。造成这起事件的原因是：由于UPS的电力供应，自控系统是一直在运行的，不会受停电的影响，也就是说，如果停电了，并且阀后压力值与设定值的偏差达到了需要调节的差值，那么自控系统会发出调节开度信号，由于阀门电机没有电无法动作，阀后压力就不会得到调节，致使自控系统为了达到目的不断加强调节信号到（4或20mA），如果操作员工此时仍没有将电动调节阀置于就地或OFF模式，那么突然的来电就会导致阀门全开关。全关导致用户停车，全开会导致安全阀起跳放空，甚至安全事故。

2.2变送器故障引发的问题

在一次值班中，值班室生产电脑突然报警，值班人员发现是用户出站压力低限报警，自控采样压力高限报警，出站压力下降很快，当时调压阀是处于远程自动状态，于是值班人员立即调出调压阀控制界面，发现调压阀正在自动关闭。值班员工反应迅速，立即将调压阀切换为远程手动状态并调节调压阀开度，恢复至用户正常生产压力。而导致这一事件的真凶就是采样点的压力变送器故障。

2.3 电调阀驱动机构电路故障引发的问题

一次生产过程中，外电突然停电，然后值班人员将BIFFI驱动头上的三位选择开关置于OFF档位，目的是防止阀门误动作。当外电恢复时，该调节阀却自己开始执行关阀操作。由于当时现场的人员发现的及时，立即切断送电开关，避免了事故的发生。

3对协作方式的浅析

造成上述问题的出现的根本原因是目前电动调节阀自动控制方式存在以下问题：

3.1 采样点单一

目前电动调节阀自控系统只使用了一个变送器的采样信号作为压力调节的依据，如果这个变送器出现故障，则会导致自控系统发出错误的指令，造成调节阀错误动作。

3.2 没有检测外电机制

前面说过，因为停电，电动调节阀是不会动作的，但是在UPS的保证下，自控系统是正常工作着的，因为它不知道停电了，所以它会不断检测采样点的压力，从而不断地发出调节指令，这时的突然来电则会导致调节阀的全开全关。

3.3 三位选择器的弊端

BIFFI的三位选择器是无接触式的位置开关，它利用的是霍尔效应原理（磁电效应）来实现三位的切换。这可能会因为磁场干扰或电路板原件被磁化引起三位选择的误判。

4缺陷修复方案

知道了目前电动调节阀自动控制系统的缺陷，我们就可以从对应的两个方面入手解决：

4.1 从单一的采样点改为三个采样点

原理：自控系统分别从调节阀下游的三个压力变送器获得压力信号，如果其中两个信号基本一致，则将该两个压力信号的平均值作为依据并与设定压力值对比，从而决定调节阀的开度指令。这样就可以修复采样点单一的缺陷。

4.2 自控系统增加外电检测机制

配合相应的硬件辅助，自控系统中增加对外电是否正常的检测机制，当外电异常（比如停电）时，自控系统及时发现并不发出阀门开度指令，同时报警。这就修复了外电异常可能引起的阀门误动作问题。

5 结论

自控系统是电动调节阀这一机器人的神经中枢和大脑，它的发育是否健全，思维是否慎密直接决定了机器人的行为。完善的自控系统使得输气工人得以从繁重的劳动中解放出来，而存在缺陷的自控系统则可能导致调节阀的误动作引发事故。一起严重的生产事故就足以让输气工人陷入牢狱之灾。正所谓“一念天堂，一念地狱”。因此在通向自动化，网络化的道路上，我们要慎之又慎，避免系统缺陷，走好物联网的产业化之路。

参考文献：

[1]电动阀门控制器基于参数可调的数字PID算法研究[J]. 何季平，邹明雷，张诚，尹凯.  中国设备工程. 2019（10）

[2]基于单神经元PID的并联机构稳定控制研究[J]. 荣志刚，张硕，杨丽娜，雷阳，徐静.  信息技术. 2019（02）

[3]电动阀门的智能化现状及其发展趋势[J]. 刘嘉益.  中国石油和化工标准与质量. 2018（10）

[4]阀门电动装置智能速度控制器研究与仿真[J]. 刘少兵，税爱社，陈骏平，周锐，龙华.  后勤工程学院学报. 2011（02）

[5]模糊神经PID控制在工业炉冶金阀门位置控制系统中的应用[J]. 陈新元，曾良才，李远慧，张小明.  武汉科技大学学报（自然科学版）. 2007（02）

中国石油西南油气田分公司输气管理处合江输气作业区  重庆市渝北区  401120