智能型阀门定位器在尿素装置中的应用

作  者： 孙国刚，樊贵恩 
摘  要： 浅析智能型阀门定位器和常规阀门定位器的原理。

    1 常规机械式阀门定位器的功能缺陷

     普通阀门定位器是采用机械式力平衡原理工作的，即喷嘴一档板技术，在化工生产中已使用多年，存在的主要功能缺陷为：

     ① 因采用机械力平衡式原理工作，其定位器中的机械部件较多，易受工作环境的温度、振动等影响。
    ② 工作过程是单纯的单回路控制过程，不具备双向的通讯能力，无法通过其自诊断功能来识别故障信息。
     ③ 常规定位器的零点和量程需反复调整，精度难以保证。投用后工作线性常常变化。
    ④ 常规定位器喷嘴孔很小，易被灰尘堵住，使定位器不能正常的工作，而处理过程费时费力。

    2 数字式智能阀门定位器的工作原理

     数字式智能阀门定位器一般由I/P转换器、PWB组件、气动中继器、阀行程传感器组成。它的输入信号和反馈信号比较后进入印刷电路板组件子模块，被微处理器读取，经数字算法处理并转换成模拟量I/P驱动信号，克服了传统定位器处理信号时受到温度、振动的影响，同时具有模拟与数字混合（HART）或纯数字化（FF）双向通讯能力，可实现自动/手动的定位器校准，喷嘴孔自动清障等功能。

    3 使用中存在的问题和处理

     3.1 控制系统的卡件不能驱动智能阀门定位器，造成仪表间通讯故障。常规模拟阀门定位器一般输入阻抗为250Ω，而智能阀门定位器的输入阻抗均大于250Ω，阻抗的增加，整个系统运行受到的影响也增大，处理不好就会造成整个控制回路的不匹配。在2000年尿素界区向第l套1.5×104t/d三聚氰胺输送尿液装置安装调试中，曾出现控制系统卡件不能驱动智能阀门定位器，HART手操器也不能正常通讯的情况。因为Fisher公司DVC5000系列阀门定位器的电气输入为12VDC/20mA，输入阻抗相当于600Ω，而整套装置选用的控制系统oneywellTDC 3000和定位器不匹配。为了有效地解决问题，在靠近控制系统I/O现场接线端子的地方安装了HART专用滤波器，该滤波器是一个有源设备，接在HART回路的现场接线中，能有效地把控制系统的输出和调制HART通讯信号隔离，并提升控制系统的阻抗以利HART通讯和定位器的正常使用。滤波器从控制系统接收4～20mA电流信号，并作为高阻抗电流源驱动回路。其输出电流是输入电流滤波后的复制品，滤波器的电流驱动阻止了HART回路里的电压调制信号在控制器输出显现，并对控制器的输出产生了影响。滤波器投用后，整个控制回路贯通，HART通讯恢复正常。问题的解决为处理装置中使用的Neles公司的ND800系列智能阀门定位器（电
气输入：12.8VDC/20mA）类似故障提供了借鉴。

     3.2　阀位行程传感器失调造成调节阀阀位失灵。阀位传感器为一精密多圈电阻，内置于阀杆套筒内，由紧固件和阀杆相连，作用是输出阀位反馈信号。当阀行程传感器的紧固件松动后，会使阀行程零位时阀位传感器的精密多圈电阻值超出正常范围（正常为1950～2050Ω），造成调节阀阀位失灵，无法完成手/自动校准程序，阀位自动运行到全开/全关位置。对发生连接紧固件松动故障的定位器处理方法为：拆下，把反馈臂定位在零位，用万用表测量阀位传感器的精密多圈电阻值，调整阀位传感器的连接轴，使万用表指示在1950～2050Ω，然后锁定连接轴，安装阀行程传感器紧固件和阀杆相连，问题得以解决。