西门子定位器（精选3篇）
西门子定位器 篇1
1 现状简介
鸭河口电厂一期2台350 MW机组为进口机组, 绝大部分调节性阀门和挡板的执行机构均为气动执行机构, 以前是采用ABB公司的AV2气动定位器, 近几年来, 我们已经把多数AV2气动定位器改造更换为德国西门子公司的SIPART PS2智能阀门定位器。这是一种带微处理器的智能阀门定位器, 目前在世界气动阀门定位器市场都是处于绝对领先地位的产品。
2 西门子智能阀门定位器与常规定位器的比较
ABB公司的AV2气动定位器是一种常规定位器, 它采用机械力平衡原理, 即喷咀一档板技术。该产品的主要缺点是:
耐环境性差。采用机械力平衡原理的定位器易受外界振动影响。
可动部件多, 易损坏。
喷咀易被灰尘或污物颗粒堵住, 使定位器不能正常工作。
调整不方便, 零点和行程的调整分别用手动调整, 须反复调整, 很费时间。
西门子智能阀门定位器完全克服了常规定位器的上述缺点。与常规产品相比, 西门子智能阀门定位器有许多独特而实用的优点, 例如:
安装简单, 自动初始化 (零位和行程范围自动调整) 。
操作简便。
使用三个按键和双行LCD显示可实现简捷的操作和编程。
通过SIMATICPDM编程;高质量控制归功于在线自适应程序。
稳态操作时耗气量可忽略。
“紧密关闭”功能 (确保对阀座的最大定位压力) 。
通过简单的组态可以实现众多功能 (例如参量化和极限值) 。
用于阀和执行器的自诊断。
直行程和角行程执行机构采用同一型号的阀门定位器。
可动部件少, 因此对振动不敏感。
在极端的外界环境中, 可以选择外部非接触式位置传感器。
控制部分和反馈部分可分离安装。
3 西门子智能阀门定位器工作原理及特点
西门子公司SIPART PS2系列智能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。它由微处理器 (CPU) 、A/D、D/A转换器、电磁阀和压电控制阀即双气动系统等部分组成。
智能电气阀门定位器的工作原理完全不同于过去的喷咀档板式定位器, 采用微处理器对给定值和位置反馈作比较。如果微处理器检测到偏差, 它就用一个五步开关程序来控制压电阀, 压电阀进而调节进入执行机构气缸的气流量, 从而实现了对阀门的准确定位。
双气动系统是SIPARTPS智能定位器的主要部件之一, 其操作原理如下:
通过刚性的、不振荡的连杆, 把调节阀的行程或转角转换成电信号, 参数设定采用电位器, 西门子公司所采用的电位器不是常规电位器, 而是一种装有球轴承和非常耐用的电阻薄片, 电阻薄片用特殊的不磨损的导电塑料材质做成的。因此, 电位器用于各种场合, 连续动作都不会损坏。
电位器产生一个阀门动作信号并送到微控制器, 调节器或控制系统发出给定值信号, 微控制器比较这两个信号, 得到一个系统偏差。考虑到动态情况, 要计算下游气动阀动作的响应。一个阀装在执行器供气入口管线上, 另一个阀装在排气管线上。此阀开时, 执行器排放空气。两个气动阀只有开或关两种状态, 均由微控制器的输出信号控制。
采用电磁阀和带有压电导向控制的气动阀优点是:压电式气动阀动作速度快, 所需电流非常小。因此, 智能定位器采用二线制, 不需增加辅助电源。德国PTB已批准防爆等级为本安防爆, 可用于防爆现场.压电气动阀另一个优点是质量很小, 既使受到很大振动, 也可正常操作。
在稳定状态下, 执行器操作的耗气量很小, 仅是喷咀档板式定位器耗气量的2%, 节约能耗。
4 西门子智能阀门定位器的安装与调试
4.1 安装要按照其说明书进行, 主要顺序是:
(1) 定位器机械连接; (2) 供电连接; (3) 供气连接; (4) 调试投运。
4.2 安装需要注意的几点:
(1) 注意定位器的放置方向, 要有利于防水和便于操作检修。
(2) 遇有振动较大、太高或太低的环境温度、核辐射等恶劣环境, 可将控制单元和位置传感器分开安装。
(3) 定位器与气缸杆之间的连杆要尽量与定位器的转轴垂直, 并且调节连杆的长度使挡板开度为50%时定位器的拐臂也位于其可动范围的中间位置。
4.3 调试前的准备工作
(1) 定位器安装完毕, 气源管路连接正确且已投入; (2) 定位器远方控制指令线和反馈信号线连接正确; (3) 阀门动作比较灵活; (4) 按实际要求设置好定位器的转换比选择器。
4.4 几个重要参数的设定
除以下几个参数外, 其他的参数选出厂时的默认值, 不需要再设定。
参数1:Y F C T。
参数说明:执行机构的形式。
直行程执行机构 (WAY) , 角行程执行机构 (TURN) , 如果选择1.YFCT=WAY.则由于线性位移转换为角位移产生的非线性通过定位器得到补偿.如果采用外接线性定位器作为直行程执行机构的位置检测, 则1.YFCT必须设置为LWAY。我们现场设备一般是气缸的线性位移转换为定位器的角位移的, 所以都选择W A Y。
参数2:Y A G L。
参数说明:反馈轴额定转角。
如果选择1.Y F C T=T U R N, 则角行程执行机构的转角自动设置为90度.对直行程执行程机构 (1.YFCT=WAY) , 则可设定为33度或90度, 这都取决于行程范围.
33度行程<=20 mm;90度行程>20 mm;如采用35 mm的行程杆, 则两种转角都可以;长杆臂 (>35 mm行程) 仅采用设定90度转角。
注意:定位器上转换比选择器的设置必须符合2.YAGL所选的角度值。
参数4:INITA。
参数说明:自动初始化。
如果选择“Strt”并按上升键 (>5 s) , 则开始自动初始化。
注意:自动初始化前应将挡板开到50%左右。
参数5:INITM。
参数说明:手动初始化。
如果选择“Strt”并按上升键 (>5 s) , 则开始手动初始化。
参数7:SDIR。
参数说明:设置方向。
可选参数RISE, FALL;参数设置:默认设置RISE。
参数38:YDIR。
参数说明:操作变量的方向显示。
用于设置显示动作方向 (位置反馈增加或减少) ;可选参数:RISE, FALL。
参数设置:默认设置RISE。
注意:当调试结束, 挡板动作方向和反馈显示与实际相反时, 可同时改变参数7和参数38即可。
4.5 调试
由于有多种应用, 所以定位器装配后必须与执行机构相适应, 这个过程叫做初始化。初始化常用以下两种方式进行:
(1) 自动初始化。
初始化是自动进行的, 定位器顺序测定作用方向, 行程或转角、执行器的行程时间, 并配以执行器动态工况时的控制参数。
操作方法:
(1) 按模式键 (操作键[1]) , 进入手动模式。 (2) 按上下降键 (下升键 (操作键[3]) ) , 使阀门全关, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为1 3%以下。 (3) 按操作键[2], 使阀门全开, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为65%以上。 (4) 继续按以上两个步骤操作, 旋转调整轮, 使阀门在全关时的位置反馈低于13%, 而全开时的位置反馈显示为65%以上。如果不能满足此条件, 则需调整反馈杆的位置, 直至满足。原则上反馈杆水平时, 定位器显示反馈值为50%。 (5) 按按上升键 (操作键[2]) 或[3], 使阀门开至50%左右。 (6) 连续按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 5S, 进入组态方式。 (7) 按上升键 (操作键[2]) 和[3]依次选择定位器内部各种参数和功能, 如需改动某项, 按操作键1激活该项, 再按上升键 (操作键[2]) 和[3]改变功能或重新设定值。 (8) 各参数和功能确定后, 按 (操作键[2]) 或[3]选择自动调试程序“INITA” (参数代号为4) 按操作键[1]确定, 再按上升键 (操作键[2]) 保持5S, 即开始执行自动调试程序 (共5步) :
STEP1:确定阀门动作方向。
STEP2:阀门线性调整。
STEP3:确定阀门开关时间。
STEP4, STEP5:阀门优化。
(9) 自动调试程序执行完后, 按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 结束调试。然后再按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 保持5S, 回到自动方式。
(2) 手动初始化。
利用这一功能, 不需硬性驱动执行机构到终点位置即可进行初始化。杆的开始和终止位置或转角可手工设定。其余参数同自动初始化一样自动测定。
(1) 按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) , 进入手动方式。 (2) 按下升键 (操作键[3]) , 使阀门全关, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为13%以下。 (3) 按操作键[2], 使阀门全开, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为65%以上。 (4) 继续按以上两个步骤操作, 旋转调整轮, 使阀门在全关时的位置反馈低于13%, 而全开时的位置反馈显示为65%以上。如果不能满足此条件, 则需调整反馈杆的位置, 直至满足。原则上反馈杆水平时, 定位器显示反馈值为50%。 (5) 按上升键 (操作键[2]) 或[3], 使阀门开至50%左右。 (6) 连续按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 5S, 进入组态方式。按上升键 (操作键[2]) 和[3]依次选择定位器内部各种参数和功能, 如需改动某项, 按操作键1激活该项, 再按上升键 (操作键[2]) 和[3]改变功能或重新设定值。 (7) 各参数和功能确定后, 按上升键 (操作键[2]) 或[3]选择手动调试程序“INITM” (参数代号为5) 确定, 再按操作键[2]保持5S, 开始执行调试程序.按上升键 (操作键[2]) 和[3], 使阀门全关, 然后按操作健[1]。 (8) 按上升键 (操作键[2]) 和[3], 使阀门全开, 然后按操作健[1]。定位器自动执行以后的程序。调试程序执行完后, 按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 结束调试。然后再按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 保持5S, 回到自动方式。
5 常见故障现象及处理方法:
5.1 定位器初始化过程不能正常进行完
原因分析:
(1) 参数设置不正确。
(2) 定位器的转换比选择器和参数设置不相符。
(3) 定位器及反馈杆的安装位置不合适。
处理方法:
(1) 正确配置参数。
(2) 调整使定位器的转换比选择器与参数的设置相符合。
(3) 调整定位器和反馈杆的安装位置以及旋转调整轮, 使其满足要求。
5.2 POS能操作开关动阀门, 但操作开阀时, 阀门实际关方向, POS操作关阀时, 阀门实际开方向, 动作方向不对
原因分析:定位器参数设置错误。
处理方法:同时改变参数7和参数38即可。
5.3 POS能小范围进行开关操作动阀门, 但POS显示阀门开度与阀门实际开度有一个固定偏差
原因分析:这种情况的出现可能是由于管道的振动定位器显示开度偏离正常值。
处理方法:重新初始化定位器。
5.4 POS操作阀门, 就地没反应
原因分析:
(1) 定位器为手动方式, 远方无法控制。
(2) 控制气源未投, 或者控制气源压力过低 (<1.4BAR) 。
(3) 控制信号回路电阻过大, 导致电压降低, 定位器无法工作。
(4) 阀门机械卡死。
处理方法:
(1) 就地操作将定位器切换至自动方式。
(2) 将控制气源投上, 或升高控制气源压力高于1.4BAR, 最好是5BAR左右。
(3) 检查控制信号回路各接点处是否牢紧, 有无氧化生锈现象, 并进行相应的处理。
(4) 如果阀门机械卡死, 需要机务人员处理。
5.5 POS显示阀门全关但阀门实际未全关, 有流量或POS显示阀门全开状态, 但阀门实际未全开
原因分析:阀门因机械卡涩, 实际不能全关到位或全开到位。
处理方法:由机务人员处理后, 再对定位器进行自动调试。
5.6 操作阀门或挡板到某些特定的位置时, 出现操作不动的现象, 其他位置能操作
原因分析:
(1) 阀门或挡板在某些位置卡涩。
(2) 气缸在某些位置串气。
处理方法:
(1) 由机务专业处理阀门或挡板。
(2) 由机务专业处理气缸。
5.7 操作阀门或挡板只能单方向动作, 操作另一个方向时, 定位器不排气
原因分析:定位器因进水或脏污故障。
处理方法:更换定位器重新调试。
参考文献
[1]300MW热电联产机组技术丛书《热工控制系统和设备》[M].中国电力出版社, 2008.西门子智能阀门定位器操作说明.
西门子定位器 篇2
故障1:在待机状态下踩住透视脚闸, 可听到设备工作的声, 监视器上的影像时好时坏, 开机透视5~7s后显示器上出现雪花, 看不到任何透视图像。关机重新启动设备跟上述同样的故障现象。
故障分析处理:根据电路图分析, 监视器上的影像时好时坏的原因有以下几种: (1) 图像处理器工作不稳定; (2) 摄影机工作不稳定; (3) 影像增强器的工作不稳定。找出一个CCD摄影机直接连在图像处理器上观察, 未发现监视器和电脑显示器上图像的失贞或雪花现象, 这就说明图像处理器是正常。拆卸影响增强器后面的摄影机, 踩住透视踏板在影像增强器输出窗口上能观察到透视图像, 用手把摄影机左右上下移动时发现了监视器上出现的雪花现象。仔细观察发现了摄影机输出视频信号端口有松动, 拆卸端口发现屏蔽线虚焊。重新焊上输出视频信号端口之后, 长时间透视未显示雪花现象。故障原因是机架反复旋转使视频线受力而产生了接触不良。
故障2:模拟定位机架转到30°~120°时增强器不能移动, 也没有碰撞的提示。只要一到这角度范围内就出现增强器移动故障。
故障分析处理:首先增强器只在某一角度上失去动力的现象, 可以判断增强器的电机没有问题。根据电路图分析, 检查增强器电机供电的线路, 特别是通机架旋转中心通道的线路, 经测量, 在增强器不管是否可以运动的情况下, 所有电路均是通路, 只是在增强器运动时, 发现通过机加中心的电源在接受增强器运动指令后有压降从24V降到22V, 而增强器失去动力时没此现象, 但是电源线外表无破损, 反复检查发现一个现象, 反馈电压电路是双线并联通过机架, 考虑会不会是此线路反馈有问题, 机架在一定角度导致其部分电线丝断裂, 而负载不够?基于此, 我们找来电源线将负载电路短接, 故障排除。说明预批是正确的, 反馈电路部会电线断裂导致负载不够, 此类故障相当不容易发现。
故障3:模拟定位机开机, 电脑主机开机自检, 接着就出现报错DIIVER NOT FOUND-SYSTEM HALTED, 重新启动主机, 故障依然。
故障分析处理:重新启动主机, 进入CMOS设置, 提示找不到硬盘。怀疑硬盘损坏。卸下硬盘, 接在其它工作正常的电脑主机上, 故障依旧, 确定是硬盘损坏, 软件数据在硬盘里面, 软件无法启动, 设备停机。通过市场上专门恢复硬盘数据的公司进行数据恢复, 经相关技术人员通过专业设备检测, 发现硬盘有坏扇区, 但数据未损坏。将数据备份 (GHOST) 重新还原到新购买的同型号的硬盘中。还原过程中出现了错误, 重启主机, 系统无法引导, 软件依然无法使用。尝试制作引导盘、紧急修复盘、系统修复等方法, 但都无效。后经研究, 考虑去其他使用同型号设备、同版本软件的兄弟医院进行数据拷贝。因为该院设备还没有过保修期, 需要在不拆主机的情况下, 将硬盘里的数据拷贝到外置存储器中 (主机没有装刻录机) 。第一, 准备一个容量较大的U盘 (2GB, 硬盘数据约为1GB) ;第二, 由于主机使用的是WIN-DOWS NT4.0平台, 硬盘分区是NTFS格式。故需要制做一个带USB驱动和支持NTFS格式的DOS启动盘。一切准备就绪。接入U盘, 用启动盘引导进入DOS, 了解清楚各个盘符。将系统盘与数据盘的数据分别做备份 (GHOST) , 拷贝工作完成。将备份回来的数据还原到新购的硬盘中重启, 系统引导进入, 软件正常启动。打开控制台电脑电源, 主机与机器通讯正常, 机器正常动起来。重新对数据进行整理、软件调试、机械校准 (如:GANTRY ANGULAR、COLLIMTOR ANGULAR、SAD、SFD等) 一系列工作, 设备恢复正常。
西门子定位器 篇3
探测器组块(block)是PET/CT的“眼睛”[1],因探测器组块性能不稳定而导致PET图像伪影,若伪影持续存在且通过性能校正不能消除,则通常需要更换相应的组块。目前,组成PET环(ring)的探测器组块少则100多个,多的达数百个。如何快速地确定导致伪影的探测器组块位置,是做好PET/CT质控和维修的一个重要步骤。下面以西门子Biograph 16 HR PET/CT为例,探讨这一定位方法。
2 材料与方法
2.1 仪器和模型
SIEMENS Biograph16 HR PET/CT,PET性能校正用68锗(68Ge)桶源(活度37 MBq);若没有该桶源,也可用一空桶模型,内均匀灌满活度为37 MBq的18氟(18F)溶液(以下简称桶源)。
2.2 方法
方法主要有以下3种:
(1)将桶源放于PET机架晶体环中心做一个快速扫描(quick scan方式)。将68Ge桶源置于扫描床上,用一个床位PET/CT扫描方式将桶源推进到PET机架晶体环中心,然后退出该扫描方式(保持桶源及扫描床位置不变)。在ACS桌面选择Serv Mgr(Service Manager)双击打开,进入后选择Test Exec,选择File→Selec Protocol→quickscan.ptl(快速扫描程序),鼠标点击“open”,设定扫描时间(一般设置1 min即可),点击“stat”即开始采集,采集结束后,程序自动开启Sinogram viewer窗口并打开各block图像。若程序没有自动开启Sinogram viewer窗口或该窗口已经关闭,可在ACS桌面的Service Manager内选择Sinogram Viewer,鼠标点击“File→Open→Network Neighbourhood→CTxxxxx→PETImages”,从modified一栏里,选择最新的带.s的文件打开即可。
(2)重新处理今天或最近Daily QC采集到的Sinogram。在ICS打开Patient Browser,选择Daily QC对应的study,在Examination卡内双击打开该study后即进入采集扫描菜单,在PET采集序列增加一个重建处理任务。PET图像重建完成后,ICS程序自动增加并开启一个DailyQC卡,在DailyQC卡内点击“View Sinogram”即可观察各晶体块图像,或在ICS做一个Daily QC采集,采集结束图像重建完成后,程序自动开启DailyQC卡,点击“View Sinogram”观看分析Sinogram图像。
(3)看3D Normalization完成后产生的QC标准Sinogram文件。重新处理今天或最近3D Normalization采集到的Sinogram。在ICS打开Patient Browser,选择对应的3D Norma study,在Examination卡内双击打开该study后即进入采集扫描菜单,在PET采集序列增加一个重建处理任务。PET图像重建完成后,ICS程序自动增加并开启一个NormReview卡,在NormReview卡内点击“View Sinogram”即可观察各block图像,或在ICS做一个3D Normalization采集,采集结束图像重建完成后,程序自动开启NormReview卡,点击“View Sinogram”观看分析Sinogram图像。
3 结果
以上述方法(2)为例,Sinogram打开后图像如图1所示,其余2种方法所看到的Sinogram图像与图1相同。
SIEMENS Biograph 16 HR PET/CT的PET晶体环由144个探测器组块(block)组成,如图1所示,144个block图像呈现均匀的灰白色,表示各探测器组块性能完好;图2箭头指示的一个block呈现黑色,表示该组块性能存在问题。在Sino Viewer窗口用鼠标定位于该黑色组块,程序即自动报告该组块具体位置。如图2的组块定位为buck7/block2/cass28/ring2,根据此数值即可快速地在机器实体上找出该组块。
4 讨论
PET探头的每个探测器组块(以下简称block)由晶体、光电倍增管(PMT)及附属电路构成。其作用是:利用晶体将高能光子通过闪烁物质转换成可见光,后经光电倍增管将光信号转换成电信号。探测器作为PET设备关键部分,其性能将直接影响设备成像质量,而探测器中所应用闪烁晶体的优劣将决定着探测器工作性能的好坏[2]。晶体的温湿度特性会直接影响探测效率、能量分辨、灵敏度和空间分辨率[3],从而影响系统稳定性及图像质量,使PET如图像出现伪影,主要表现为每个床位的图像存在稀疏缺损,如图3所示。
因探测器组块导致PET图像伪影有3种情况:(1)机房环境温湿度变化较大容易导致晶体性能变化;(2)探测器组块本身存在质量问题导致其性能不稳定;(3)使用多年的机器因晶体及其电子元器件老化也可能出现图像伪影。
机房温湿度不稳定导致PET图像伪影,这种情况最为多见,也最容易出现。因此,必须及时去除导致机房温湿度不稳定的各种因素,然后再将机房温湿度控制在允许范围(室温23℃,每小时温差变化不超过2℃,湿度30%～50%)。待环境温湿度稳定后(一般需2～4 h甚至以上),再通过标准的晶体性能校正程序校正,一般即可将这种伪影消除。
如果是探测器组块本身存在质量问题,表现为PET晶体性能测试时该block图像显示为黑色,并在一段时间内经多次测试其位置固定无变化,且晶体性能校正后该黑影依旧存在或某次暂时恢复正常但短期后又变为黑色。这种情况必须经过相对较长的一段时间(最少1周以上)的多次质量控制测试。在确定block位置之后,还须与其邻近的性能完好的block对调位置,进一步测试观察Sinogram图像,看其显示为黑色的block是否随block换位而换位。如果是,则判断为该block性能不稳定,否则,就是与该组块相连的电路板(bucket板)的问题。保存每一次的测试图像和数据,以所测试的图像、数据为依据,交由厂家工程师分析,再协调更换。
笔者所用机器在初装机的1 a间,因探测器组块本身性能不稳定导致PET图像伪影,曾更换组块(block)3个。
为及时发现导致PET图像伪影的探测器组块,要求定期按规范开展PET质控测试和性能校正。测试或校正所获得的Sinogram图像用SinoViewer程序打开后,在SinoViewer窗口用鼠标定位于显示为黑色的模块,程序即自动给出该block的具体位置,格式如buck7/block2/cass28/ring2,解读为第2晶体环的与bucket7相连的第2个block。谨记此位置须手工记录。
分析造成探测器组块本身存在质量问题的原因,与光电倍增管及闪烁晶体的性能质量有直接关系。光电倍增管的性能会直接影响探测器组块的可靠性和稳定性,而闪烁晶体是探测器质量的关键。笔者认为:一是探测器组块制造工艺复杂,对生产环境及流程要求极高,制造过程中的任何一点瑕疵都可能造成相应组块性能不稳定,如晶体生长生产过程中“物理老化”的影响会引起晶体性能的变化[4];二是构成PET的晶体材料本身的温度特性也是导致探测器组块性能变化的因素之一。由于PET工作时会产生大量热量,这些热量久而久之会影响探测器组块的稳定性,进而影响图像质量。有研究表明,该热量会使BGO和LSO晶体性能有所下降,对GSO晶体影响较小[5]。
5 结语
以上3种定位方法都简便易行,无优劣差异,在实际工作中均可采用。熟练掌握以上定位方法,快速准确地找出存在问题的探测器组块,并通过进一步性能调试或维修更换,使机器性能保持在最佳状态,从根本上保证PET/CT的PET图像质量,从而体现PET/CT质控和维修工作的真正价值。
参考文献
[1]杨勤,张虎军,周克,等.PET/CT技术参数特性及产品引进应注意的几个问题[J].西南军医,2005,7(6):64-66.
[2]刘伟,张伟,樊宽章,等.PET应用闪烁晶体的性能分析[J].医疗卫生装备,2006,27(10):70-72.
[3]杨星,洪军,刘晶,等.PET的基本结构、原理与特色[J].华北国防医药,2004,16(3):221-222.
[4]胡小明,王晓艳,刘璐,等.PET结晶速率的研究进展[J].塑料助剂,2010(1):23-26.