应用新型智能定位器优化自控调节阀操作

作 者： 张可智
摘 要： 大庆石化公司化工一厂老区的生产装置仪表调节阀已使用了几十年。随着时间的推移，仪表调节阀在使用过程中频繁出现故障，导致自动化控制生产的难度逐渐加大。应用新型智能定位器，实现了优化自控调节阀操作，保证了生产的平稳运行。

大庆石化公司化工一厂老区的生产装置仪表调节阀已使用了几十年。随着时间的推移，仪表调节阀在使用过程中频繁出现故障，导致自动化控制生产的难度逐渐加大。应用新型智能定位器，实现了优化自控调节阀操作，保证了生产的平稳运行。

1 故障现象与故障原因分析

在正常情况下，自控仪表的调节阀[1]是比较稳定的，很少出现故障，除非工艺管道堵塞，或在检修过程中不小心进入管道的一些异物卡住了调节阀，才需要拆下调节阀清理。

但近几年调节阀频繁出现故障，现对其常见故障原因进行分析。

（1）调节阀卡死

① 故障现象：控制室给出100%全开信号，可是调节阀不能按要求全开，只能开到30%或50%，出现卡死现象。

拆开阀座查看工艺管道和阀体，没有异物。查看阀门定位器，手动升降调节阀时调节阀就能全开，此时调节阀又能正常使用了。这种现象时有发生，特别是当罐的液位较高时，如果LV-1341-3调节阀不能全开，就可能跳车，后果非常严重[2]。

② 原因分析：经过仔细的研究和观察，发现问题出现在定位器的凸轮上。定位器的凸轮经过20a的使用，已经出现了磨损的痕迹，拆下旧的凸轮与新的凸轮比较，发现其明显变小，经常工作的部位磨损严重，有时就不能正常转动，就出现了卡死现象。

发现这类问题，必须及时更换阀门定位器。换上功率较大的智能定位器，从根本上解决了凸轮磨损的问题。运行效果很好，再也没有这类故障。

（2）调节阀反应滞后

① 故障现象：控制室给出50%信号，可是调节阀不能按要求达到50%，还在10%的位置，待仪表维护人员赶到现场时，发现调节阀已经开到了50%的位置，这就是调节阀滞后的现象，调节阀的动作比正常时慢许多，增加了工艺人员的操作难度。致使压力、物料的平衡经过很长一段时间才能调整回来。比如：LV-1351-2调节阀就滞后现象严重，直接造成EC-351系统的混乱，后果非常严重。

② 原因分析：仔细研究发现，大阀有滞后的现象，小阀很少有滞后的现象。大阀的功率较大，而转换器的功率太小，新投用时还勉强能满足生产需要，随着时间的推移，元器件老化，功率就逐渐达不到要求，所以就产生了调节阀反应滞后的现象。

因此，可更换为YAMATAKE智能定位器[3]，这种定位器功率大，足以保证各种规格的调节阀的调控要求，用在生产的关键部位非常平稳可靠。

（3）调节阀跳动

① 故障现象：控制室给出信号后，正常情况下调节阀应该随之而动，缓慢地开或关。可是在有些情况下，调节阀接受信号后不动，3～5min之后突然跳动，一步到位，从趋势上看，趋势线是直上直下，导致瞬间的压力突然增加给后续系统造成一定的冲击，造成系统波动较大，直接影响生产的平稳运行。

② 原因分析：检查发现，定位器内部的放大器漏风，在压力积累到一定程度之后突然动作，瞬间开启，造成系统压力突然增高，影响了生产。在更换了智能定位器之后，这类现象再也没有出现。

（4）调节阀校准

① 故障现象：自控调节阀正常情况下是比较稳定的，不须要经常校阀。但近几年不得不增加校阀频率，每次校阀的时间间隔越来越短，且校阀难度增大，上、下半行程很难同时校准。

② 原因分析：经反复查看和分析，发现凸轮的磨损不太严重，弹簧经过长时间的使用弹性减弱，有的工艺管道介质沉积结晶、结胶，加速了调节阀定位器的老化和磨损，最终所有这些因素综合作用使得调节阀线性改变，致使调节阀很难被校准。

2 故障的解决方案

在自动化生产过程中，仪表调节阀的问题除了阀芯、阀座和膜头等非常明显的问题之外，主要就是定位器的问题。最初有针对性的更换了一些定位器，采用了Honeywell、日立、KOSO等公司生产的定位器，但运行一段时间后，发现这些定位器结构复杂、易损部件多，维护起来比较麻烦。

经对比选择后，目前采用了山武（YAMATAKE）生产的SVP3000 Alpha plus电-气智能定位器。该定位器配置了微处理器，能够直接在目前的4～20mADC控制仪表上使用，而且使用上要比传统的电-气阀门定位器更为方便，单一规格就能够供各种型号规格阀门使用。它具有通讯、自动设定、自动校正及自诊断功能，可以很好地提高调节阀的控制性能，大大提高了安全生产效率。与传统的控制装置相比，它具有5项优点。

（1）调节简单。仪表维护人员能够只使用螺丝刀方便地进行调节。它能自动调节，识别所装的执行机构规格，自动地进行最佳调节，确保符合相应要求的设定。它的零点和量程调节时相互不会产生干涉，零点和量程设定不会随其他设定的变化而变化。

（2）单一规格适应各种型号规格的调节阀。通过软件的设定形成各种规格，过去是需要更换硬件才解决的，这样单一规格的定位器能够适应各种型号规格的调节阀。例如：输入范围、流量特性、开度变送信号形式等。

（3）阀门的强制切断特征。它能够任意地设定关断阀门时的输入信号。

（4）维护保养方便。电气元件部分与空气管路部分完全隔离开来，现场容易维护保养，标准配置有自动/手动开关，容易确认调节阀的动作。

（5）能够附加开度信号变送功能。通过附加开度信号变送功能（4～20mADC）能在仪表室内监控调节阀的动作。

3 结束语

通过选择结构简单、维护方便、成本低廉、运行可靠的智能定位器，优化了自控仪表调节阀的操作，保证了安全生产的平稳运行。作为运行了多年的老装置，在关键部位推广使用这种智能定位器，是更好地实现长周期、满负荷安全生产的重要保证。经过1a多的使用，证明这种智能定位器可以很好地提高调节阀的控制性能，提高安全生产效率，是改造老区仪表、实现平稳操作的可行方案。

参考文献：

[1] 杨清泉.调节阀设计手册[M].北京：机械工业出版社，2002：25-27.
[2] 吴永生，方可人.自控仪表[M].北京：水利电力出版社，2005：77-80.
[3] 王绍纯.自动技术[M].北京：冶金工业出版社，1995：47.