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阀门知识

西门子智能阀门定位器的工作原理及调试方法

2020-06-13

气动阀门


西门子智能阀门定位器摘要

气动执行机构与电气转换器、阀门定位器配合使用,能连续接受DCS发出的控制指令,输出直线位移,此时定位器和执行机构组成一个闭环回路,可以克服阀杆摩擦力和阀芯的不平衡力,从而保证调节阀位置按DCS输出的电流信号成比例的准确定位,通过调整定位器还可以修改调节阀的流量特性和使用形式。

智能阀门定位器引言西门子智能阀门定位器图片

常规定位器由反馈凸轮、连杆、气动功率放大器等部件组成,是利用力矩平衡原理工作的,能消除执行机构膜片有效面积和弹簧刚度的影响,保证阀芯按调节信号定位,能提高调节机构的动态特性。常规国产定位器是一种纯粹利用机械传动和弹性元件变形来工作的,是一种比较精密的仪表,内部喷嘴,节流孔,弹性元件较多。长期使用,由于受压缩空气中水分、油分合固态杂质、腐蚀性气体以及振动、高温下工作环境的影响,很容易使定位器失效,无法远控操作调节阀,影响自动调节的品质。特别是在重要控制系统中,一旦定位器故障,阀门操作不动,是十分危险的,直接导致控制失灵。因此需要选择一种可靠性高,安装方便,能良好适应压缩空气品质的智能定位器来替换现在的部分重要系统的常规定位器。阀门定位器是调节阀的主要配件,一般随气动执行机构成套供货。在国产气动执行机构上换装智能阀门定位器,需要改变气源管线,可靠连接各种配件,精确调试,才能确保可靠投运。现以西门子智能阀门定位器为例,对它的组成、特点、工作原理等方面进行分析。

西门子智能阀门定位器的组成

西门子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,在结构和工作原理上与常规定位器有很大的不同。它体积小、重量轻,西门子智能阀门定位器内部能输出位反信号和限位开关信号,使用西门子智能阀门定位器不需要额外增加位反和限位开关,西门子智能阀门定位器主要由以下部件组成:

①电路板组件

是一种带微处理器和输入电路的主板,LCD屏和操作按钮位于该电路板,电路板安装架留有数个插槽,按编号分别可以插入具有以下功能的模块:(1)位置反馈模块(ly):能输出4~20mA位反电流信号。(2)报警模块:在自动方式时如果执行单元达不到设定位置(开到位和关到位)或发生故障时,输出一个报警信号,并将故障代码显示在LCD屏上。阀位反馈模块和报警模块以及SIA模块信号之间,在电气上都是隔离的,防止相线干扰。

②由压电阀组构成的气路控制及放大部分,能控制进入执行机构的供气量。

③限位开关触发器模块(SIA),可发出“开到位和关到位”的限位信号。

西门子智能阀门定位器的特点

西门子智能阀门定位器能实现非常高的质量控制,它有许多常规定位器无法比拟的功能和特点:

①通过三个按键和LCD显示可实现简捷的操作和调试。

②具有零位和各行程范围内自动调整的功能。

③具有自诊断功能,并将故障代码显示在LCD屏上,方便检修人员排除故障。

④可设置阀门“紧密关闭”功能,确保对阀座zui大的定位压力,防止阀门关闭不严,产生漏流。

⑤接受的4~20mA指令信号,带HART通讯协议,能通过通讯器采集和修改定位器参数,方便检修人员进行更换。

⑥温度和压缩空气压力的变化对定位器的影响可以忽略。

⑦西门子智能阀门定位器内部的行程检测组件和控制器可以分离安装到定位器罩壳的外部,在温度过高或振动过强的工作环境,这一功能非常有用。

西门子智能阀门定位器的工作原理

西门子智能阀门定位器的工作原理与传统定位器完全不同。它采用微处理器对给定值和位置反馈作比较,微处理器检测偏差(给定值-位置反馈信号)的大小和方向,用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气动位移增量。当控制偏差很大时,西门子智能阀门定位器输出一个连续信号;当控制偏差不大时,西门子智能阀门定位器输出脉冲连续;当控制器偏差很小时,则没有控制指令输出。压电阀的主导元件是一个压电开关,它同主控气路连在一起的。压电阀由于质量小,可以释放很短的控制脉冲,因而能够达到很高的定位精度。西门子智能阀门定位器采用适当的安装组件固定到执行机构上,执行机构上的位移通过安装的组件检测并由一个刚性连接的导电塑料电位器转换,装在直行程执行机构上的组件检测得到的角度误差被自动地校正。

西门子智能阀门定位器的调试

①调试准备

检查西门子智能阀门定位器与执行机构已准确连接,并接线正确,给定位器提供1.4~7bar的工作气源和18~35V电压源或4~20mA电流源。通过三个按键检查执行机构在全部调整范围内能自由移动,然后移动执行机构使阀杆达到水平位置,显示屏将显示一个介于P48.0到P52.0之间的值,这样西门子智能阀门定位器能测定的位移将更精确,否则调整定位器连杆。

②自动或手动进行初始化

由于气动执行机构应用广泛,初始化的过程,实际是西门子智能阀门定位器微处理器采集执行机构数据,从而与该执行机构相匹配的过程。定位器能自动测定执行机构的作用方向,行程时间,并配以手动设置其他少量的参数,多数参数默认即可。

③复制初始化数据,定位器更换

当某台定位器出现故障,需要进行更换,而工艺系统又不允许对定位器进行初始化时,可以使用这一功能对定位器调试。更换一台没有经过初始化的定位器给正在运行的执行机构时,用HART通讯器从需要更换的定位器采集数据,并复制到新定位器,就能够满足工艺系统的要求。等到工艺系统停运时,再对西门子智能阀门定位器进行初始化,提高控制精度。

经过比较试用,可以看出常规定位器和西门子智能阀门定位器的差距,西门子智能阀门定位器以其质量可靠、调试简单、故障率低的特点,能满足工艺系统的高要求。以微处理器为核心的西门子智能阀门定位器,代表了定位器的发展方向。只要执行机构本身在全行程内动作平衡,就可以用西门子智能阀门定位器对执行机构进行准确定位,满足对工艺系统实现自动调节的要求。

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