智能阀门（精选8篇）
智能阀门 篇1
0 引言
火力发电厂的集散控制系统, 往往由成百上千个控制回路组成, 每一个控制回路都会接受或从内部产生干扰, 对过程变量产生决定性的影响。不同回路之间的相互作用也会产生影响过程变量的扰动。各种传感器和变送器收集过程变量的信息, 控制器接受这些信息并进行处理, 使得过程变量在负载扰动发生后恢复到它的正常范围。所有的测量、比较、计算工作完成后, 必须由终端控制元件来执行控制器所选择的控制策略。控制回路中特别常用的终端控制元件就是气动执行器。
气动执行器与新型智能阀门定位器配合使用, 可以提供很高的定位精度以及对过程干扰更加迅速地响应。基于微处理器的智能定位器, 为气动执行器提供了比常规机械式定位器更优越的动态性能, 并且具有零位、行程的自调整功能和自诊断功能等, 有助于确保最初的优良性能不会随着定位器长期使用而下降。
1 常规机械式定位器存在的主要问题
我公司1号机组除氧器上水气动调节阀、凝结水再循环气动调节阀等汽机侧重要调节阀使用的均为机械式定位器, 这种定位器由反馈凸轮、连杆、电气转换器等部件组成, 纯粹利用机械传动和弹性元件变形来工作。定位器内部的波纹管、反馈弹簧、喷嘴档板等核心部件在长期使用中, 由于受压缩空气中水分、油分和固态杂质、腐蚀性气体以及振动、高温等工作环境的影响容易老化变形, 导致定位器失效, 调节阀无法远控操作, 直接影响自动调节的品质, 同时造成整体系统不安全因素的上升。因此有必要选择一种可靠性高、安装方便, 能广泛适应压缩空气品质的智能定位器来替换现有的机械式定位器。根据我公司实际需要, 我们选定了SIEMENSSIPARTPS2智能定位器来替换常规机械式定位器。
2 智能定位器的工作原理、性能特点及结构组成
2.1 智能定位器的工作原理及性能特点
SIPARTPS2系列智能电气阀门定位器用于气动直行程或角行程执行机构的控制。其定位器采用微处理器对给定值和位置反馈进行比较。如果微处理器检测到偏差, 就通过一个五步开关程序来控制压电阀, 压电阀将控制指令转换为进入执行机构气室的压缩空气流量, 进而调节气动执行机构的位移变化量以消除位置偏差。而执行机构的位置反馈则是通过固定在直行程或角行程执行机构上的位置反馈组件中的导电塑料电位器的转换实现的。定位器的附加功能输入可用于锁定阀位或驱动阀门达到安全的位置。与常规产品相比, SIPARTPS2系列智能电气阀门定位器有许多独特而实用的性能特点:
1) 三个按键和双行LCD显示可实现简捷的操作和编程。
2) 具有零位和行程范围自动调整的功能。
3) 手动操作时无需另外的设备。
4) 具有可选的或可编程的输出特性。
5) 具有自诊断功能。
6) 耗气量极小。
7) 设定值和控制变量极限值可进行选择。
8) 可编程设置阀门“紧密关闭”功能。
2.2 智能定位器的结构组成
SIPARTPS2系列阀门定位器是一种采用高集成度微处理器的数字式现场设备。定位器主要由以下部件组成:
1) PCB印刷电路板组件。电路板安装架留有数个插槽, 按编号分别插入Iy模块、报警模块和限位开关触发器模块 (SIA) , 这些模块与基本单元之间在电气上都是隔离的, 以防止相互干扰。
2) 由压电阀组构成的气路控制及放大部分, 能控制进入执行器的压缩空气量。
(1) 带微处理器和输入电路的主板。
(2) 带LCD和按键的控制面板。
(3) 压电阀单元, 单作用定位器。
(4) 压电阀单元双作用定位器。
(5) Iy模块用于SIPARTPS2控制器。
(6) 报警模块用于3个报警输出和1个二进制输入注。
(7) SIA模块 (限位开关报警模块) 。
(8) 弹簧复位气动执行机构 (单作用) 。
(9) 无弹簧复位气动执行机构 (双作用) 。
注意:报警模块 (6) 和SIA模块 (7) 仅在二者中选择一插入。
3 智能定位器的调试及安装
3.1 安装
将定位器各部件包括反馈杆、气动模块、报警模块、反馈模块等预装完毕。用合适的连接件将定位器固定在执行机构的支架上。对于直行程执行机构要保持定位器的垂直, 并调整定位器的高度, 使反馈杆的水平位置与阀门杆行程的中心位置相对应;对于角行程执行机构注意使定位器与地面水平。
3.2 调试前的准备工作
1) 将定位器、执行器及其他气路元件用气源管连好, 并给上气源。
2) 将定位器的信号线和反馈线连接完毕。
3) 现在定位器处于手动模式, 在定位器显示窗口上方显示的为电位计的电压百分数。
4) 用定位器显示窗口下方的“+”和“-”两个按键, 使执行机构运动, 看整个机构能否自由走满行程。
5) 让执行器运动到行程的中间位置 (直行程的反馈杆处于水平位置) , 就可以进行初始化了。
3.3 参数设置
按功能键 (小手形) 5 s后就可以进行参数设置。SIEMENS定位器共有36组参数, 可以根据现场的实际情况进行设置。用“+”和“-”键可以在一组参数中进行选择, 选择完后可以按一下功能键进入第二组参数的设置, 若上一个参数设置有误, 可以按功能键同时按“-”键, 回到上一个参数再进行设置。
在这些参数中有以下几个是经常用到的:
1) YFCT (执行器类型) :直行程选WAY, 角行程选TURN。
2) YAGL (额定反馈角度) :一般情况下, 直行程设置成33°, 角行程设置成90°。
3) SDIR:给定方向上升RISE, 给定方向下降FALL。
4) YDIR (操作变量方向显示) :上升RISE, 下降FALL。
同时改变SDIR和YDIR这两组参数可改变执行器动作方向。
3.4 初始化
开始初始化时执行器必须处于行程的中间位置。参数设置完毕后用功能键切换到第四个参数, 显示为“4.INIT”, 按住“+”键约5 s定位器就自动进行初始化了。当初始化完成时屏幕上显示“FINISH”, 按一下功能键显示“4.INIT”。按功能键5 s后, 当屏幕显示有变化时松手, 此时定位器处于手动模式, 再按一下功能键定位器处于自动模式。初始化结束后定位器即进入正常工作状态。根据执行器的情况整个初始化过程<15 min。在日常使用时按一下功能键可在自动和手动之间切换。手动时按“+”“-”键使执行器运动。
4 智能定位器配套三断自锁装置工作原理
在实际应用中, 集散控制系统显然无法提供百分之百的保证。对于某些工艺过程, 为了避免在发生断气、断电或断信号故障时出现事故, 要求控制阀保持在故障前的最后一个位置上, 如安装在锅炉减温系统中的喷水减温调节阀, 它通过改变节流部位面积调节喷水量, 控制蒸汽温度, 保证锅炉正常运行。如果发生故障时, 阀门运行到全开或全关位置, 都会导致蒸汽温度过低或过高, 这就要求控制阀在设计上实现故障—安全的三断 (断气、断电、断信号) 保护措施。其工作原理如下:
4.1 断气源
单作用定位器可选用单通道气动保位阀, 当气源系统发生故障 (失气) 时, 气动保位阀自动切断定位器与气动控制阀之间的通道, 将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内, 输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡或两气室的压力平衡, 气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。该保位阀应设定在略低于气源的最小值时启动, 因西门子定位器正常工作的压力范围是0.14~0.7 MPa, 切换点可设为0.14 MPa。
4.2 断电源
电磁阀可选用二位二通220VAC单电控常闭型。当控制系统电源故障 (失电) 时, 电磁换向阀失电, 电磁换向阀内的滑阀在复位弹簧的作用下滑动, 电磁阀换向, 将气动保位阀的膜室压力排空, 气动保位阀执行相当于“断气“时的动作, 使气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。
4.3 断信号
电子开关可选用西门子定位器专用信号比较仪, 当控制系统信号故障 (失信号) 时, 电子开关检测到后, 断掉电磁换向阀的电压信号, 电磁阀执行相当于“断电”时的动作, 使气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。
5 结语
随着计算机技术、数字通信技术、新型传感器技术等的发展, 以微处理器为核心的智能定位器在工业控制领域的应用将会越来越广泛。
摘要：在电厂调节系统中, 气动执行器是特别常用的终端控制元件。为了适应电厂的安全生产和自动控制技术水平的不断发展, 气动执行器在精确性、灵敏性和稳定性等方面的性能也需要不断提高。文章通过许昌龙岗发电有限责任公司对常规机械式阀门定位器的改造实例, 使得新型智能阀门定位器在提升气动执行器的各方面性能上表现出明显的优越性。同时, 重点介绍了带有三断自锁装置的新型智能定位器的工作原理、调试方法、功能特点等。
关键词：智能阀门定位器,气动调节阀,控制精度,功能结构,调试方法
参考文献
[1]王鸿懿, 冯磊华, 陈前军, 等.热工控制系统及设备[M].北京:中国电力出版社, 2009.
[2]Siemens.FI-01.ElectropneumaticPositionerSIPARTPS2[G].北京:Siemens公司, 2009-02.
智能阀门 篇2
我国阀门行业为劳动密集型行业。在中国的出口产品中，劳动密集型产品仍然会在相当长的一段时间里占据主导地位，同时，也应该看到由于各种原因，劳动密集型出口截止阀产品的优势正在缓慢减弱。中国阀门业要想有长远的发展，必须调整和优化产业结构，既要继续充分发挥传统阀门产业的优势，又要大力发展知识、技术密集型产业和新兴产业，以推动阀门产业的升级。只有这样，才能尽快缩短中国阀门业与发达国家之间的差距。
我国的城市化进程带动了全国各地的大规模基础设施建设，大量的给排水工程，特别是污水处理工程规模浩大，包括管道、阀门在内的水处理设备制造业已形成强大的水务产业。蝶阀阀门产品也应依据设备应用领域的变化相应改变其性能和参数。当前城建系统由过去使用的低压铁制闸阀逐步转向环保型的胶板阀、平衡阀、金属密封蝶阀和密封蝶阀。此外，随着我国能源建设发展力度加大，我国目前已成为世界上拥有超超临界机组最多的国家。电站建设向大型化发展，要用大口径、高压的安全阀和减压阀，同时也要用快速启闭阀门，因此须发展蒸汽疏水阀，并向亚临界和超临界的高参数发展。冶金装备制造也需要大量的高温、高压阀门装置。这些都为我国的阀门行业发展走向高端提供了良好契机。
目前，我国阀门行业还是以量的扩张为主，形成了在国际市场中同一水平上的过度竞争，要改变这一发展方式，就要坚持创新的理念，在产品开发与技术改造方面创新，可以积极与科研单位、高等院校进行联合，共同开发新产品项目，努力开拓国内外市场，进而克服数量型增长，提升产品档次，提高产品的附加值，注重自主品牌建设，以提升我国阀门企业在全球产业分工中的地位，提高抗风险能力与自身的“议价”能力，进而增强阀门行业的可持续发展竞争力。我国阀门市场竞争非常激烈。就阀门市场的分布，主要是依据工程项目的建设，阀门的最大用户是石化行业、电力部门、冶金部门、核电行业、化工行业和城市建设部门。
石化行业主要应用API标准的闸阀、截止阀和止回阀；电力部门主要采用电站用高温压闸阀、截止阀、止回阀和安全阀及一部分给排水阀的低压蝶阀、闸阀；
化工行业主要采用不锈钢闸阀、截止阀、止回阀；冶金行业主要采用低压大
口径蝶阀、氧气截止阀和氧气球阀；城市建设部门主要采用低压阀，如城市自来水管道主要采用大口径闸阀，楼寓建设主要采用中线蝶阀，城市供热主要采用金属密封蝶阀；
输油管线主要采用平板闸阀和球阀；
制药行业主要采用不锈钢球阀；食品行业主要采用不锈钢球阀等。
核电行业，阀门在这个行业作为核电设备的基础设备，大致占有5-10%的容量。中国将继续其核电发展规划，在2015年和2020年核电装机容量分别达到40GW和75GW，中国将于2012年中期前后重启新核电项目的审批。所以在这个领域要不断的推出新产品、新设备来满足市场需求。
阀门在水处理行业中使用量较大，主要以低压阀门产品为主，如蝶阀、闸阀、止回阀。据了解，目前市场上具有一定规模的阀门企业有2000余家，大多数分布在江浙及中原一带。由于产品技术含量要求相对较低，因此，竞争更为激烈。
从80年代起，我国开始组织骨干企业引进国外同类产品的设计、工艺等先进技术和加工设备，使我国的阀门制造技术和产品质量得到了迅速的提高，已经基本达到国外80年代的水平。
西方发达国家用了几百年的时间探索企业重组，而我们从改革开放至今只有30年，须要走的路还很长。从企业发展出发，大部分企业家是想与多企业联合重组，但温州小企业老板“宁做鸡头，不做凤尾”的想法，使得众多企业即使面临融资难、没厂房、缺品牌的实际困难，仍顾虑和大企业联合重组后的自身利益。此外，很多企业的重组合作也只是“摸着石头过河”，双方仅仅就基本框架达成了合作协议，等到联合重组真正运行起来时新问题随之出现，比如双方企业文化、管理模式、发展理念能不能融合等问题。
目前，国内阀门生产骨干企业已能按ISO国际标准、DIN德国标准、AWWA美国标准等国际标准设计制造各种阀门，部分厂家的产品达到了国际先进水平。虽然过年阀门行业的整体水平有了较大的提高，但质量上还不够稳定，如跑、冒、滴、漏现象在国产阀门中经常出现。国内企业生产的各种阀门普遍存在着外漏、内漏、外观质量不高、寿命短、操作不灵活以及阀门电动装置和气动装置不可靠等缺点，部分产品只相当于上个世纪80年代初的国际水平。此外，我国阀门行
业在产业结构以及行业的专业化程度方面均与国外企业存在较大的差距。
另外，我国阀门的配套能力也与发达国家相比尚存在一定的差距。一方面，我国阀门产品面临着良好的发展机遇。随着石油开发向内地油田和海上油田的转移，以及电力工业由30万千瓦以下的火电向30万千瓦以上的火电及水电和核电发展，阀门产品也应依据设备应用领域变化相应改变其性能及参数。城建系统一般采用大量低压阀门，并且向环保型和节能型发展，即由过去使用的低压铁制闸阀逐步转向环保型的胶板阀、平衡阀、金属密封蝶阀及中线密封蝶阀过渡。输油、输气工程向管道化方向发展，这又需要大量的平板闸阀及球阀。
能源发展的另一面就是节能，所以从节约能源方面看，要发展蒸汽疏水阀，并向亚临界和超临界的高参数发展。电站的建设向大型化发展，所以需用大口径及高压的安全阀和减压阀，同时也需用快速启闭阀门。成套工程的需要，阀门供应由单一品种向多品种和多规格发展。一个工程项目所需的阀门，由一家阀门生产厂家全部提供的趋势越来越大。
但另一方面，我们不得不认真对待阀门市场中的许多问题。由于我国阀门市场已基本形成国营、集体、合资、股份及个体民营并存的局面。在激烈的市场竞争中要求得稳步发展，企业都在关注着以下问题：努力降低生产成本、着眼于提高产品性能和效率；开发上档次的高新产品或生产单件小批的非标产品；通过阀门产品的国际品质认证；阀门产品应向环保、节能方向发展。但难免有个别以赢利为目的，不惜损害他人利益的不法厂商，在扰乱着正常的阀门产品市场发展。
从总体来说，我国阀门市场价格比较平稳，每年虽然略有升降，但幅度都很小。从华北阀门市场看，就发现了许多企业为赢利以次充好，严重的扰乱了阀门市场。
阀门市场主要存在的问题为：
一、部分经营者购买无厂名厂址的阀门，打印知名厂家的名牌及合格证，对合格阀门企业的声誉造成严重危害。
二、翻新阀门，部分经营者通过对废旧阀门重新油漆后第二次销售，给工程质量带来严重的安全隐患。透过对阀门市场的分析不难发现，我国阀门产品市场有着良好的发展前景，但必须通过规范市场秩序和严格的管理，消除恶性竞争，这里呼唤同业者的良知和政府的质量监管。
三、目前缺乏专业人才已成为制约我国阀门行业进一步发展的瓶颈，这势必
会影响我国减压阀行业的国际竞争力。
基于STM32的智能阀门定位器 篇3
气动阀门执行器或电动阀门执行器, 均需要定位器进行阀门的开度控制。智能阀门定位器是调节阀的重要辅助附件之一, 广泛应用于电力、冶金、石化、供暖、食品、医药等行业[1,2]。近年来, 随着电子信息和自动化技术的发展, 互联智能阀门定位器作为新一代产品[3], 将传统型阀门定位器功能与数字通信技术结合起来。可以实现远程自动调整零位, 开度控制和阀门故障诊断等功能。同时可利用上位机的可视化监控界面直观显示阀门的工作状态。
在高大空间采暖中, 为了有效地进行温度调节, 采用了风阀驱动器进行风量和风向的调节。智能阀门定位器由于采用了以太网互联, 可以在控制室进行远程的手动或自动的调接。
1 硬件原理
智能阀门定位器通过网络获得上位机的指令, 然后根据指令给出DC4-20m A信号带动风阀驱动器调节开度, 风阀驱动器反馈给阀门定位器DC0-2V的信号。为了完成以上功能, 设计的智能阀门定位器的原理框图如图1所示.具体包括阀门反馈信号0-2V输入电路、DC4-20m A信号输出电路、4按键电路和LED显示以及以太网通信电路。
1.1 阀门反馈信号输入变换电路
阀门开度反馈信号为DC0-2V电压信号, 信号较大, 因此仅采用了电压跟随器U1A (LM258) 将信号引入AD转换芯片U2 (ADS1110) 的引脚 (1) 。
如图2所示。U2为ADS1110, 一种精密、可连续自校准的串行A/D转换器, 带有差分输入和高达16位的分辨率, 其接口为I2C总线型式;片内基准电压精度2.048 V+0.05%, 具有可编程增益放大器PGA和可编程的转换速率:15次/秒~240次/秒。由于接口采用I2C总线, I2C总线的双向性使得I2C若采用光电隔离电路变得复杂, 为了便于隔离, 采用U3 (ADUM1250) I2C磁隔离器件, 而采用ADUM1250磁隔离器件则接口电路非常简单。SDA, SCL为I2C总线的数据线和时钟线标号。
1.2 DC4-20m A输出信号变换电路
阀门开度采用DC4-20m A信号控制, 信号由MCU的PWM信号给出。同样, 为增强定位器的可靠性, 采用了光电隔离器件7U1 (6N137) 将PWM信号进行隔离, 如图3所示。隔离后的信号送往7U2与非门电路整形, 经7R3和7C1组成的滤波器将PWM信号变成DC0-5V的信号。DC0-5V电压信号, 经电压跟随7U3A跟随后, 送往后续的电压电流转换电路, 经B点送出DC4-20m A电流信号。
定位器采用的电压电流转换电路为共地变换电路。设电压跟随器7U3A (1) 脚输出的电压为错误!未找到引用源。, A, B两点的电压分别为错误!未找到引用源。, 错误!未找到引用源。, 则7U3B的第 (6) 引脚的电压为
错误!未找到引用源。 (1)
根据运算放大器的特点, 有
错误!未找到引用源。 (2)
由于运算放大器的输入阻抗很高, 流过7R4和7R5的电流相等。可得
错误!未找到引用源。 (3)
错误!未找到引用源。
因此流过7R9的电流,
错误!未找到引用源。 (5)
即输出电流只与电压信号有关, 当PWM给出的电压信号为0V时, 输出的电流为0m A, 当PWM给出电压信号为5V时, 输出的电流为25m A。即阀门定位器的输出信号电流范围为0-25m A。
1.3 以太网通信电路
以太网通信电路, 采用了ENC28J60带有行业标准串行外设接口 (Serial Peripheral Interface, SPI) 的独立以太网控制器。与STM32微控器的通信通过两个中断引脚和SPI实现, 数据传输速率高达10 Mb/s。如图1所示, 另有两个专用的引脚用于连接LED, 进行网络活动状态指示。输出采用H1102两个脉冲变压器。
1.4 微处理器单元电路
选用了STM32F103RBT6微处理器。为了简化说明, 仅将需要的引脚加以标号。电源等引脚所接的去耦电容图5均未画出。其中SDAC和SCLC为阀门反馈信号AD采样引脚;SWCLK和SWDIO为两线仿真引脚;FUNC、INCC、DECC和ESCC为按键引脚;LEDSERC、LEDCLKC和LEDRCLKC为MCU与HC595芯片三线串行数据引脚, 供LED指示用;MOSI、MISO、SCK和SS为MCU与以太网通信芯片ENC28J60的数据引脚。MCU的时钟采用默认的8MHz。
2 软件设计
2.1 下位机软件设计
软件进行了DC0-2V的信号的AD采样, DC4-20m A信号的PWM输出, LED显示、4按键输入及以太网通信的编程。其程序流程框图如图5所示。
2.2 上位机软件设计
上位机采用了MCGS的TPC1062KX触摸屏进行了界面设计。为了形象和准确表示阀门的开度, 采用了模拟和数字两种方式指示阀门的开度。如图7所示。
3 结束语
阀门在化工、石油、电力等企业使用广泛, 采用以太网进行组网管理、控制阀门、实现定位, 可及时获知阀门的运行状态及故障情况, 减少损失, 同时可提高整个管网的现代化管理水平。
参考文献
[1]李颀, 栾翔鹤.智能阀门定位器的研究与开发[J].化工自动化及仪表.2010, 37 (4) :64-66
[2]蔡明, 白雪莲, 章英.国产新型智能阀门定位器的设计[J].自动化仪表.2011, 32 (7) :73-75
智能阀门 篇4
1 常规定位器存在的不足
1) 常规定位器多利用机械力平衡原理, 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;而且喷嘴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。
2 智能阀门定位器的组成和原理
2.1 智能阀门定位器的组成
智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的智能阀门定位器, 由三部分组成:微处理器电子控制的模件, 包括HART通信模块和就地用户界面开关;电/气动转换器模件的压电阀;阀位传感器。
2.2 智能阀门定位器的工作原理
整个控制回路由两线、4 mA～20 mA信号控制。HART模件送出和接收叠加在4 mA～20 mA信号上的数字信息, 实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4 mA～20 mA信号传给微处理器, 与阀位传感器的反馈进行比较, 微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算 (一级控制) , 向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量, 同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路, 再次与微处理器的运算结果进行比较运算 (二级控制) , 通过两级控制输出信号到执行机构, 执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当阀门到达要求的位置 (进入死区) 时, 压电阀无脉冲输出, 定位器输出保持为零, 使阀门稳定在某一位置不动。
3 智能定位器的调校
1) 自动调校。
将“Quick_cal”DIP开关置于“自动”, 按住定位器就地界面板上的“Quick_cal”按钮约3 s, 定位器会全关阀门并登记0%位置, 然后, 打开阀门到停并登记100%位置, 反复进行两遍, 在这一过程中, 定位器要测量两个方向的定位速度, 以确定最小的定位增量 (第二遍过程中在50%略停检测阀位中点偏移) , 其间面板上状态指示灯会按“Y-R-G-G”的顺序闪亮, 表明校准正在进行中。当指示灯回到从绿灯开始的变化顺序时, 校准自动完成。
2) 手动调校。
将“Quick_cal”DIP开关置于“慢进”, 校准过程会在一开始时关闭阀门, 零点位置自动定在阀座处, 量程则需用户手动设定;当面板上状态指示灯按“Y-R-R-G”顺序闪亮, 使用“慢进↑”按钮, 手动把阀门调到约100%位置, 然后同时按两个“慢进”按钮, 阀门会进行开关行程, 当面板上状态指示灯再次按“Y-R-R-G”顺序闪亮时, 使用“慢进↑”按钮, 再次调节阀门到精确的100%, 然后再次同时按两个“慢进”按钮, 登记100%位置, 在之后完成校准的过程中, 再不需要操作。当指示灯回到从绿灯开始的顺序时, 完成校准。这个功能使调校工作方便快捷, 而且调校的线性好, 精度高, 响应速度和死区适中, 稳定性好。
4 阀门定位器的其他特点
1) 就地面板装有红黄绿三个发光二极管, 通过多种组合指示操作状态或警告工况, 具有诊断、监测功能;三个LCD闪亮顺序组合所表示的基本含义:任何以绿灯开始的闪亮顺序, 表明处于正常操作模式, 没有内部问题、错误和报警;任何以黄灯开始的闪亮顺序, 表明是在特殊校验或测试状态;任何以红灯开始的闪亮顺序, 表明存在操作问题或故障。2) 耗气量非常小, 在0.6 MPa稳定状态下, 仅为0.12 nm3/h, 不足常规定位器的8%;对气源压力的变化不敏感。3) 采用同一型号既可用于直行程又可用于角行程。4) “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”。5) 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
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, 由于定位器的输入阻抗较高, 当输入信号为20 mA时, 供电电压的最小要求值为12 VDC、带负荷能力不小于600 Ω, 否则定位器不能正常工作;最小输入电流不小于3.6 mA时, 才能确保其性能。
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来越频繁, 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宜过小;定位器设置更改后, 必须重新调校后才能生效。
3) 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, 若阀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。
4) 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, 如可以将阀芯作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) 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 结语
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。还有很多厂家生产的智能阀门定位器, 像SIEMENS的PS2, FISHER的DVC 5000, YAMATAKE的AVP100等在功能上大同小异, 性能上各有优劣, 而且也都在进一步开发软件功能, 使其得到充分应用, 提高过程控制品质, 提升企业管理水平。
参考文献
[1]刘宏涛.调节阀与阀门定位器[M].北京:中国石化出版社, 2009:10.
[2]明赐东.调节阀1000问[M].北京:化工出版社, 2008:1.
智能阀门 篇5
1 HART协议概述
HART既可传输模拟信号, 也可传输现场总线的数字信号, 从而实现与控制中心的信息交互。根据ISO的OSI参考模型, HART协议分为物理层、数据链路层和应用层。物理层涉及信号的传输方式和传输介质, 它是在4~20m A模拟信号上叠加正弦调制信号以实现数字通信, 规定数字信号“1”调制成频率为1 200Hz的信号, “0”调制成频率为2 200Hz的信号, 数字信号幅值为0.5m A, 平均值为0。数据链路层规定了通信数据结构和通信模式, 数据传输速率为1 200bit/s;11位数据格式包含一个起始位、8个数据位、一个校验位和一个停止位;字节奇校验。应用层则对各种命令代码作统一规范, 有通用命令、普通应用命令和设备专用命令3类。通用命令是所有HART现场设备都必须响应的命令;普通应用命令只被设备部分应用;设备专用命令是生产厂商根据需要制定的命令。
2 HART通信接口硬件设计与分析
2.1 定位器工作原理
基于HART通信协议的智能阀门定位器结构框图如图1所示。其中, 超低功耗电源电路用于将4~20m A电流信号转换成电压信号, 为HART通信接口电路、微处理器MCU单元和其他电路功能模块提供稳定的工作电压;智能阀门定位器作为通信的从机使用;HART通信接口是MCU控制单元与主机之间的桥梁;隔离电路可以提高系统可靠性[1,3]。
从图1可以看出, 基于HART通信协议的智能阀门定位器为二线制设计, 与主机的连接只有两条线, 4~20m A电流信号既是给定的阀门位置目标控制信号, 也是整个定位器硬件电路正常工作的电源。按照线性稳压电路输出的稳定电压为6.6V进行估算, 定位器从控制信号摄取的最小功率是26.4m W (6.6V×4m A) , 最大功率是132.0m W (6.6V×20m A) 。因此, 低功耗设计是定位器正常工作的首要因素, 要求各电路功能模块工作于超低功耗模式。
2.2 HART通信接口电路
HART通信接口电路主要由接收滤波与调制解调电路、隔离电路、发送驱动电路及微处理器接口等组成 (图2) [2,4,5]。通信接口电路所有有源部件均采用超低功耗芯片。调制解调电路的核心是一个HART Modem, 国产型号SD2015, 典型电流值在工作电压为3.3V时只有90μA, 其内部集成符合Bell202标准的调制器/解调器等相关电路, 简化了接口电路设计, 使系统更加可靠。图2中U5和R25组成精密稳压电路, 为SD2015和HART通信隔离电路提供直流偏置电压, 实现单电源供电电路对交流信号的处理。
从图2可以看出, 调制解调电路与HART数据传输线使用不同的地线 (负端) 。不同的地电势会产生共模干扰, 轻则会造成HART通信中断及4~20m A信号误差等故障, 重则会使设备端口器件损坏。只有采用有效的电气隔离方法才能解决上述问题, 笔者采用音频隔离变压器T1与隔直电容C13、C15实现HART主电路与4~20m A信号线的隔离。
调制解调电路芯片载波信号输出功率一般都比较小, 为此笔者特别增加了由运放U201构成的载波发送驱动电路, 较好地实现了通信网络低阻抗情况下的可靠通信。同时, HART通信是一种半双工通信模式, 必须配置发送/接收转换电路, 笔者采用场效应管Q2作为电子开关并配合SD2015的方法设计发送/接收转换电路。
调制解调电路与微处理器MCU的接口有5个I/O线。MCU通过串联通信端口TXD、RXD和SD2015的ITXD、ORXD进行数据通信。INRTS线控制发送/接收转换, 且低电平发送, 高电平接收。OCD线是外部载波信号检测输出线, MCU可以判断HART总线是否繁忙。XTAL是芯片SD2015工作时钟输入线, 需要460.8k Hz时钟源。由于460.8k Hz晶振在市场上不容易购买到, 因此笔者通过微控制器的PWM模块工作于CTC模式经软件编程分频实现, 具有很好的灵活性, 降低了生产成本。
3 软件设计与分析
HART通信协议是一种半双工通信模式, 由主控设备 (上位机) 发送通信请求, 智能阀门定位器作为从机响应。通信程序主要完成数据链路层和应用层规定的任务, 其中, 数据链路层的实现是HART通信软件设计的关键。
3.1 数据链路层协议规范
数据链路层规定了通信数据结构和通信模式。从软件设计的角度来看, 需要特别注意HART的通信帧格式 (表1、2) [5,6]。
其中, 前导符是5~20个FF十六进制字节, 这是为了使数据接收端在硬件电路上产生CD载波检测信号, 以实现数据通信的同步。定界符代表数据的传输方向, 同时指定了数据帧的帧类型 (长、短帧结构) , 主机到从机的短结构值为02, 长结构值为82;从机到主机的短结构值为06, 长结构值为86。地址字节的短结构占一个字节, 字节0~4位的表示值是0~15的从机地址;长结构占5个字节, 首字节的6位表示从机的生产厂商的代码, 第2个字节表示从机设备型号代码, 后3~5个字节表示从机的设备序列号, 构成唯一标志码。命令号也称为功能码, 用于指明一个数据帧的具体实现功能。数据长度指实际数据的数量 (如是从机, 则包含响应码) 。响应码用于报告通信中的错误、接收命令的状态和从机的操作状态。数据字节用于设置或读取指定从机的参数数据 (通信的最终结果) 。校验字节是从定界符到数据的所有字节的“异或”值, 用于检验通信数据帧的错误。
3.2 协议链路层的程序实现
依据HART协议的通信格式可以计算出传送一个字符的时间大约在9ms。如果采用延时等待连续发送方式, 一帧长数据就可能要消耗0.5~1.0s的CPU时间, 控制的实时性无法保证, 因此HART协议链路层程序设计的关键是每一个字节数据的收发都必须采用中断方式实现, 中断程序流程如图3所示。在接收中断程序中, 定位器对上位机数据帧进行识别和判断, 其判断依据是接收到的前导符0x FF个数和字符间隔是否超时。发送中断程序则是将已传入发送缓存的数据逐个发送。接收数据帧的解析和发送数据帧的打包在主程序中都可实现。
4 结束语
HART通信技术已成为工业控制领域中应用最广泛的现场通信协议之一, 在仪表领域有着广阔的应用空间。笔者开发的基于HART通信协议的智能阀门定位器具有良好的系统性能, 经过批量测试, 该智能阀门定位器即使在恶劣的环境下运行依然稳定、可靠。实践证明, 基于HART通信协议的智能阀门定位器的通信接口设计具有结构简单及易于实现等优点, 对相关产品的研制有重要的指导意义。
参考文献
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智能阀门 篇6
城市供水管网是结构复杂、规模巨大的管线网络系统,是城市赖以生存的血脉。近年来,随着技术进步和改造资金投入,多数供水企业建立了供水数据监测与控制系统(SCADA),实现了水源和原水输送系统监测、净水构筑物和工艺设备监控以及供水管网测压等功能,但阀门启闭和调节还必须依靠操作工人到现场手动完成。
管网阀门是供水系统中的重要设施,起到输送、关断、调节供水流量、压力和改变流向等管网调控作用,是供水系统畅通输配和管网抢修、维护、改造的重要保证措施。因此阀门作为管网中的一个重要设备,如何更好地管理,对搞好管网建设及运行管理显得越来越重要。
1 供水管网监控系统
通常供水管网监控系统由四部分组成(如图1所示):管网参数测量,阀门智能控制系统,管网监测中心,阀门电动执行机构。其原理是通过传感器远程采集管网系统运行的数据,经有线或无线等方式将信号传递到企业管网控制中心和阀门智能控制系统,阀门智能控制系统根据传送来的适时反馈监测数据,控制电动执行机构进行阀门调节。其中阀门智能控制系统是控制的核心部分。
2 管网参数测量
供水管网监测点一般要求测量压力、流量、流速、流向四路数据。所以现场需要配置压力、流量、流速、流向变送器,然后通过有线或无线的方式把参数信号发送到阀门智能控制终端或管网监测中心。对主管道应分段测量,如图2所示。
阀门V1的参数监测模块位于阀门V2前方,阀门V2的参数监测模块位于阀门V3前方。如此类推,这样参数监测模块才能准确地把主管道L1,L2,…段的参数,反馈给阀门智能控制系统和管网监测中心。
3 阀门智能控制系统
阀门智能控制系统可独立地对传递来的管网参数信号进行处理,根据处理后的结果向阀门电动执行机构发出执行信号,还可以把参数上传到管网监测中心。
阀门智能控制系统可由计算机系统、单片微型机系统、PLC系统等来实现。本文以单片机为控制核心并给出了针对某一测量点的设计方案。
3.1 硬件设计
阀门智能控制系统主要包括主控制器CPU、A/D、D/A、8255A、6264SRAM、按键输入电路、LED显示电路、报警电路、时钟和复位电路,其结构如图3所示。
系统以AT89C52单片机为核心,配合相应的传感器将检测到的压力、流量、流速、流向四路数据经变送器处理后,转换成0～5 V标准信号,送ADC0809芯片进行A/D转换,单片机每隔500 ms循环采样一次,采样5次后进行中值滤波,经数据变换后,在LED上显示各参数的实际值(工程量),并将信息发送到管网监测中心。同时检测值与给定值进行比较,根据比较结果输出控制信号经D/A转换器转换后输出控制电压,驱动阀门电动执行机构实现对阀门的自动调节。
为了增加系统的灵活性,设计了一个4×4的矩阵式键盘。键码0～9为输入的数字量,按“A”键,显示压力;按“B”键,显示流量;按“C”键,显示流速;按“D”键,显示流向;按“E”键,撤销报警;按“F”键,投入报警。
3.2 软件设计
系统应用程序由主程序及中断服务程序两大部分组成。
3.2.1 主程序
主程序程序框图如图4所示。包括三个主要环节:一是实现各种初始化,包括设置堆栈指针、8255A芯片初始化、定时器/计数器0初始化、以及开中断、定时器/计数器启动等。二是实现显示(按照人机对话功能显示各种不同参数)。三是不断进行键盘扫描,判断是否有键按下,若无键按下,则返回显示;如有键按下,则根据所按键实现相应的人机对话功能[1]。
3.2.2 中断服务程序
中断服务程序主要包括采样、数据处理、报警、控制算法及控制值输出等环节,均以调用子程序实现[1],程序框图如图5所示。
4 管网监测中心
管网监测中心的信息处理系统可由计算机系统实现。通过RS 422/RS 485/Lonworks等不同的网络接口[2],使阀门终端接入网络中。管网监测中心根据传递来的管网参数,通过后台监控软件可实现对数据的记录、分析处理、在控制中心的显示屏上实时显示出管网运行状态及各种所需数据,并提供出解决方案。如果数据异常,可发出报警提示职守人员。管网监测中心对阀门电动执行机构的控制权高于阀门智能控制系统。
5 阀门电动执行机构
阀门电动执行机构中的阀门采用电磁阀。电磁阀是用电磁控制的工业设备,用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀里有密闭的腔,在的不同位置开有通孔,每个孔都通向不同的油管,腔中间是阀,两面是两块电磁铁,哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边。通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔,然后通过油的压力来推动油刚的活塞,活塞又带动活塞杆,活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。另外,阀门还需配置手动调节的手柄,以备系统出现故障时以手动调节阀门。
6 结 语
城市供水管网检测及阀门智能控制系统的主要目的是解决自来水公司对供水管道中各监测点的数据采集、监控以及阀门开关的自动控制。便于及时迅速地了解及控制管道及阀门,降低了故障率和检修时间,减少停水次数,提高了供水企业的服务水平,从而实现了城市供水的信息化、现代化。
参考文献
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智能阀门 篇7
针对目前市场上使用的液压阀门控制器存在的体积庞大、控制精度较低, 难于现场标定和维修等问题。我们采用先进的信息化处理技术, 设计了一种基于ARM的液压阀门定位器控制系统, 满足了液压阀门控制器的开启、关闭精度。这对于形成我国自己生产的新型智能电动阀门执行机构产品具有重要的现实意义。
1 系统结构
1.1 基本原理
该系统采用低功耗ARM9 S3C2410为控制电路的核心, 工作时, 通过HART通信模块先输入设定的阀门开度电流信号, 工作开始后该信号通过JTAG调试电路与液压阀门控制器反馈的实际开度信号进行比较, 通过参数整定算法调节偏差和偏差变化率信号, 输出相应宽度的脉冲信号, 控制电磁阀的开启和关闭, 从而实现液体的精确输出。
本液压阀门控制器为典型的计算机控制系统, 系统控制原理如图1所示。
1.2 硬件系统基本组成
硬件系统基本组成如图2所示。它包括控制电路的核心32位ARM微处理器S3C2410, JTAG调试电路, 光耦驱动电路, LCD显示, 信号反馈、温度、复位电路、I/V转换电路等接口以及电源部分组成。
在阀位控制电路中, 设计了一个开度电位器输出的0.5-4.5V直流信号来代表阀门开度的位置信号, 因此, 对这一位置信号的采样过程, 将直接影响到阀门开度的控制精度。为了消除这一信号过程中的高频干扰, 提高控制精度, 我们采用数字滤波方法来实现。
2 软件功能和算法的实现
本液压阀门控制器的参数整定包括零点、行程和灵敏度的参数整定。采用12位的A/D转换器来完成正定参数的调整。, 其分辨率为1/4096。本系统把各相对值统一转换为单位是0.00025的数字进行比较。
在软件编程中, 我们把零点调整的25﹪, 按零点值范围为0~1023换算处理, 而反馈电位器的电压变换范围按0-4095进行处理。在控制过程中还需加入灵敏度调节, 满足零点值和反馈值相等而使电机停止转动的条件。
为了防止系统振动, 本协议、本系统设定的灵敏度可调整范围是0~0.5%。即开度值和远程给定值的差值在0.5%的变化范围内认为开度值与给定值一致。在软件编程中我们将000H~0FFFH, 即0~4095表示对应的A/D转换值, 通过公式PROP=PROP×40/4095实现灵敏度A/D的转换, 简化了计算步骤。
在零点调整基础之上同时还需要进行行程调整, 调整范围是20%~100%, 换算处理后数值范围是819-4096, 对应于开度值20%~100%。系统设计了液晶显示器, 可以通过液晶显示行程调整的过程。
3 小结
这种基于ARM的智能液压阀门电动执行机构, 以ARM核32位嵌入式RISC微处理器为核心, 采用改进的整定参数算法满足了液压阀门控制器的开启、关闭精度。与传统的液压阀门电动执行机构相比, 控制的精度、可靠性得到了进一步提高。实际应用表明, 具有一定的实用价值。
摘要：针对目前市场上使用的液压阀门控制器存在的体积庞大、控制精度较低, 难于现场标定和维修等问题。设计了一种以ARM核32位嵌入式RISC微处理器为核心的智能液压阀门电动执行机构。实际应用结果与传统的液压阀门电动执行机构相比, 使工业过程控制的精度、可靠性得到了进一步提高。具有体积小、可靠性高、精度高、成本低的特点。
关键词：液压阀门控制器,ARM,参数整定
参考文献
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智能阀门 篇8
关键词：调节阀,智能阀门定位器,调校
1 概述
调节阀又名控制阀, 在工业自动化过程控制领域中, 通过接受调节控制单元输出的控制信号, 借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。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。
2 常规定位器存在的不足
2.1 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;
2.2 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;
2.3 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 福斯520智能阀门定位器的组成和原理
3.1 福斯520智能阀门定位器的组成
福斯520智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的智能阀门定位器, 由三部分组成:微处理器电子控制的模件, 包括HART通信模块和就地用户界面开关;电/气动转换器模件的压电阀;阀位传感器。
3.2 福斯520智能阀门定位器的工作原理
整个控制回路由两线、4~20m A信号控制。HART模件送出和接收叠加在4~20m A信号上的数字信息, 实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4~20m A信号传给微处理器, 与阀位传感器的反馈进行比较, 微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算 (一级控制) , 向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量, 同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路, 再次与微处理器的运算结果进行比较运算 (二级控制) , 通过两级控制输出信号到执行机构, 执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当控制偏差很大时, 压电阀发出宽幅脉冲信号, 使定位器输出一个连续信号, 大幅度的改变至执行机构的信号压力驱动阀门快速动作;随着阀门接近要求的位置, 命令要求的位置与测得位置的差值变小, 压电阀输出一个较小脉宽的脉冲信号, 断续、小幅度的改变至执行机构的信号压力, 使执行机构接近新命令位置的动作平缓。当阀门到达要求的位置 (进入死区) 时, 压电阀无脉冲输出, 定位器输出保持为零, 使阀门稳定在某一位置不动。
4 福斯520智能定位器的调校
通过就地用户界面DIP设置开关, 可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允许自动调校等基本设置;在不增加工具的条件下, 能够进行自动或手动校准定位器;并且可以通过就地用户界面手动控制按钮, 实现手动控制调节阀。
4.1 自动调校
将“Quick_cal”DIP开关置于“自动”, 按住定位器就地界面板上的“Quick_cal”按钮约三秒钟, 定位器会全关阀门并登记0%位置, 然后, 打开阀门到停并登记100%位置, 反复进行两遍, 在这一过程中, 定位器要测量两个方向的定位速度, 以确定最小的定位增量 (第二遍过程中在50%略停检测阀位中点偏移) , 其间面板上状态指示灯会按“Y-R-G-G”的顺序闪亮, 表明校准正在进行中。当指示灯回到从绿灯开始的变化顺序时, 校准自动完成。
4.2 手动调校
将“Quick_cal”DIP开关置于“慢进”, 校准过程会在一开始时关闭阀门零点位置自动定在阀座处, 量程则需用户手动设定;当面板上状态指示灯按“Y-R-R-G”顺序闪亮, 使用“慢进↑”按钮, 手动把阀门调到约100%位置, 然后同时按两个“慢进”按钮, 阀门会进行开关行程, 当面板上状态指示灯再次按“Y-R-R-G”顺序闪亮时, 使用“慢进↑”按钮, 再次调节阀门到精确的100%, 然后再次同时按两个“慢进”按钮, 登记100%位置, 在之后完成校准的过程中, 再不需要操作。当指示灯回到从绿灯开始的顺序时, 完成校准。
这个功能使调校工作方便快捷, 而且调校的线性好, 精度高, 响应速度和死区适中, 稳定性好。
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, 由于福斯520定位器的输入阻抗较高, 当输入信号为20m A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3.6m A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 福斯520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, 若阀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 福斯520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 福斯520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。
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。还有很多厂家生产的智能阀门定位器, 像SIEMENS的PS2、FISHER的DVC5000、YAMATAKE的AVP100等在功能上大同小异, 性能上各有优劣, 而且也都在进一步开发软件功能, 使其得到充分应用, 提高过程控制品质, 提升企业管理水平。
参考文献
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