新款智能型定位器在調(diào)節(jié)閥中廣泛應(yīng)用
隨著目前化工、冶金、電力和制藥工業(yè)的迅速發(fā)展,工藝水平和控制要求日漸提高,作為整個過程控制系統(tǒng)中的重要控制部件—調(diào)節(jié)閥,其作用不可或缺,并對其控制性能和可靠性、節(jié)能性提出了更高的要求。
控制閥按驅(qū)動方式主要分為電動調(diào)節(jié)閥和氣動調(diào)節(jié)閥兩種,以適應(yīng)不同的工況環(huán)境和工藝要求,電動調(diào)節(jié)閥,一般由角行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動閥門,通過4~20mA或0~10V的模擬信號控制閥門的開度,從而達(dá)到控制的目的。應(yīng)用于角行程控制的閥門主要有蝶閥 球閥等。而電動控制閥操作簡單、無需壓縮空氣,但是響應(yīng)速度慢、控制精度和調(diào)節(jié)性能較差,僅限于應(yīng)用在一些對控制精度要求不高、動作頻率較低的工作場所。相比較而言,氣動調(diào)節(jié)閥憑借控制精度高、響應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定性好、適用種類廣等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的過程控制領(lǐng)域。
作為調(diào)節(jié)閥的大腦,閥門定位器對整個控制閥的控制性能和現(xiàn)場功能起著決定性的作用。與傳統(tǒng)的電-氣轉(zhuǎn)換式閥門定位器相比,智能型閥門定位器在控制閥的控制精度、響應(yīng)速度、功能擴(kuò)展、提高閥門自動化控制水平等方面有著更為廣泛的應(yīng)用和市場前景。所以,智能型閥門定位器被看作未來閥門定位器的發(fā)展方向。
新型智能型閥門定位器
不同的智能型閥門定位器既有結(jié)構(gòu)和功能上的共性,同時也各有其特點(diǎn)。
共同之處:
■作為標(biāo)準(zhǔn)的閥門定位器(電-氣轉(zhuǎn)換器功能),可廣泛應(yīng)用于各種帶氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的過程控制閥門的位置控制;
■作為過程控制器(自帶PID功能),與帶氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門組成智能型調(diào)節(jié)閥。可直接接收傳感器的實(shí)時過程值信號,與傳感器共同組成一個相對獨(dú)立的完整過程控制回路,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能;
■既可結(jié)合直行程氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門如: 角座閥、截止閥、膜片閥等,采用外部線形式位置傳感器組成閥門定位控制系統(tǒng);又可結(jié)合角行程氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門如:蝶閥 球閥,和隔膜式氣動調(diào)節(jié)閥等,采用內(nèi)置式角行程傳感器組成閥門定位控制系統(tǒng);
■既可用于單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門,如常開型或常閉型閥門,又可用于雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門或氣缸的控制;
■可帶模擬量位置反饋輸出和兩個二進(jìn)制輸出信號。位置反饋信號可將閥門的實(shí)際位置或?qū)嶋H過程值反饋到PLC或控制器,便于系統(tǒng)信息采集和監(jiān)控,二進(jìn)制輸出信號可以擴(kuò)展調(diào)節(jié)閥的控制功能和提高系統(tǒng)的自動化程度;
■良好的人機(jī)界面,易于操作;大屏幕數(shù)字式液晶顯示器,實(shí)時顯示設(shè)定值和實(shí)際值并可顯示閥門環(huán)境溫度;三鍵式菜單指示操作,便于現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。
■三線制控制器,24VDC工作電源和額外的外部設(shè)定信號;
■標(biāo)準(zhǔn)配置帶一體化的過程控制器功能(PID);
■可選配快速排氣閥,應(yīng)用于較大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門控制;
■標(biāo)準(zhǔn)的NAMUR和DINIEC連接界面,適用于第三方公司的閥門控制;
■可接受外部設(shè)定信號(位置值/過程值):0/4~20mA,0/5~10VDC;
■可接受傳感器信號(實(shí)際過程值):4~20mA,可實(shí)現(xiàn)分體式安裝和控制。
■三線制控制器,可選現(xiàn)場總線控制:PROFIBUSDP或DeviceNet;
■可選配過程控制器功能(PID),包括過程自整定功能;
■可接受外部設(shè)定信號(位置值/過程值):0/4~20mA,0/5~10VDC;
■可接受多種傳感器信號(實(shí)際過程值):4~20mA/Pt100/Frequency;
■可選防爆標(biāo)準(zhǔn):II3G/DEExT4。
■標(biāo)準(zhǔn)的兩線制控制器,工作電源來自4~20mA或PROFIBUSPA;
■低功耗設(shè)計(12.5mA);
■可選本安防爆標(biāo)準(zhǔn):EExiaIICT4/T5/T6(intrinsicallysafe)version、ATEX、FM;
■安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計,全鋁制外殼,內(nèi)部顯示器,可在惡劣的現(xiàn)場環(huán)境下穩(wěn)定工作;
■標(biāo)準(zhǔn)的NAMUR和DINIEC連接界面,適用于第三方公司的閥門控制;
■可接受多種傳感器信號(實(shí)際過程值):4~20mA/Pt100/Frequency。
附加功能:
上述幾種智能型定位器除了可以滿足調(diào)節(jié)閥的一些常規(guī)功能和控制之外,還可以在功能強(qiáng)大的微處理器控制下,通過軟件實(shí)現(xiàn)一些特殊的附加功能,提高整個調(diào)節(jié)閥的控制精度和自動化程度。在一些復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)和有特殊工藝要求的控制系統(tǒng)中體現(xiàn)其良好的控制性和強(qiáng)大的系統(tǒng)功能。
■流量特性曲線
該附加功能使用戶可以選擇一個閥門設(shè)定值和閥門行程關(guān)系的轉(zhuǎn)換特性曲線(線性/等比率特性曲線),或者由用戶定義(可自由編程的特性曲線)。
閥門的流量特性曲線,反映了閥門流量(Kv值)和閥門行程之間的關(guān)系,它是由閥體和閥芯形狀所決定的。一般有兩種:線性和等比率。線性特性曲線中,相等的閥行程變化產(chǎn)生相等的流量變化;等百分比特性曲線中,閥行程變化對應(yīng)于流量值的等百分比變化。
因此,為滿足某些特殊工藝的要求:例如消毒滅菌及熱交換器的溫度控制系統(tǒng)、酸堿中和的在線滴定系統(tǒng)等,通常會對閥門的流量特性曲線提出更高的要求。而智能型定位器可以設(shè)置一種線性和多種等百分比特性的曲線,調(diào)節(jié)比分別為1:25/1:50/25:1/50:1。此外,智能型定位器還具有可自由編程的特性曲線,由用戶根據(jù)具體的閥門和應(yīng)用,將設(shè)定信號按0~100等分為21個間隔為5%的設(shè)定點(diǎn),閥門的行程可以在每個設(shè)定點(diǎn)上重新定義,但兩個相鄰設(shè)定點(diǎn)之間的行程差不能超過20%。
■閥門緊閉功能
該功能可以使控制閥在控制信號范圍以外保持關(guān)閉或穩(wěn)定狀態(tài)。調(diào)節(jié)閥的控制信號變化范圍是0~100,但通常情況下,一個調(diào)節(jié)閥的控制信號使用到極限位置(0和100)的情況是很少的。而且在極限狀態(tài)下,一些微弱的干擾信號有可能導(dǎo)致閥門的誤動作或關(guān)不死,產(chǎn)生泄露現(xiàn)象。所以,使用該功能可以保證當(dāng)控制信號沒有超過設(shè)定的緊閉范圍時閥門使保持關(guān)閉狀態(tài)或穩(wěn)定位置不變。
■閥門行程極限
該功能可以設(shè)定閥門的物理行程上下限,對應(yīng)于輸入信號的范圍。一般情況下,一個調(diào)節(jié)閥的行程(0~100)對應(yīng)于控制信號的變化(0~100)。但在某些系統(tǒng)改造或設(shè)計選型時會碰到大管道、小流量的尷尬情況。在管道已安裝、閥門已定型的情況下,為在不改變閥門和管道的前提下,實(shí)現(xiàn)較小流量的準(zhǔn)確控制,可以使用該功能將閥門的行程范圍設(shè)定在0~50%之間,而控制信號范圍不變。這樣,既保證了小流量控制的要求,又不損失閥門控制的分辨率。
■安全位置設(shè)定
該功能可以設(shè)定一個調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)緊急狀態(tài)或閥門故障狀態(tài)時的安全位置。使用該功能可以通過一個優(yōu)先級別Z高的二進(jìn)制輸入信號來控制閥門,將閥門控制在預(yù)先設(shè)定好的位置0~100,而不取決于閥門的外部控制信號。這使得在某些特定應(yīng)用環(huán)境下:比如窯爐燃燒系統(tǒng)的不可中斷供油系統(tǒng)、大型發(fā)電機(jī)冷卻和潤滑系統(tǒng)等,即使在故障或緊急狀態(tài)下,閥門也可以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
■密碼保護(hù)功能
該功能可以為智能型定位器設(shè)定一個密碼,但不影響定位器的正常操作顯示和手動/自動工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。它只是保護(hù)參數(shù)設(shè)置界面,避免普通操作人員在使用過程中因失誤而錯誤修改閥門的工作參數(shù),造成不必要的系統(tǒng)故障和生產(chǎn)損失。只有授權(quán)技術(shù)人員可以通過密碼進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài),根據(jù)工藝要求對閥門參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
借助于相應(yīng)的附加功能,再結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)工藝的要求和系統(tǒng)本身的控制過程,可使調(diào)節(jié)閥的控制精度和控制性能達(dá)到Z好狀態(tài),使整個系統(tǒng)的過程控制水平達(dá)到新的高度。