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氣動薄膜調節閥-智能閥（fá）門定位器在己內酰胺裝置中的應用
氣動薄膜調節閥-智能（néng）閥門定位器在己內酰胺裝置中的應用
氣動薄膜調節閥（fá）閥門定位器（qì）是（shì）普遍用於石油化工生產過程中的一種（zhǒng）氣動薄膜（mó）調節閥的附件（jiàn），作為（wéi）杭（háng）州51吃瓜氣動薄膜（mó）調節閥的輔助工具（jù），對杭州51吃瓜氣動薄膜調節閥的性能起著決（jué）定性作（zuò）用。閥門定位器具有使杭州51吃瓜氣動薄膜調（diào）節閥提高響應（yīng）速度、定位精度、增大執行機構輸出力等的作用。閥門（mén）定位器質量的好壞直接影響杭州（zhōu）51吃瓜氣動薄膜調節閥的（de）使用，從（cóng）而影響到工藝的生產操作。常見的閥門定位器根據其結構形式和工作原（yuán）理的不同分為氣（qì）動閥門（mén）定位器、電氣（qì）閥門定（dìng）位器和智能電氣閥門定位（wèi）器（簡（jiǎn）稱智能定位器）。目前，閥門定位器技術逐漸向智（zhì）能化、小型化發展，智（zhì）能定位器具有高度自動化、安裝簡單、免維護等優點，普遍應用於（yú）各種大型石油化工生產裝置的自（zì）動化控（kòng）製中。
1 智能閥門定（dìng）位器（qì）工作原理
智能閥門定位器的工作原理如圖1所示。模擬量4～20mA信號傳給（gěi）微（wēi）處理器，與閥位傳感器的反饋信號進行比較（jiào），微處（chù）理器根據偏差的大小和（hé）方向進行控製計算，向壓電閥發出電控指令使其進（jìn）行開、閉動作。壓電閥依據控製指令脈衝的（de）寬度對（duì）應於（yú）氣（qì）動（dòng）放大器輸（shū）出（chū）壓力進行增量控製，同時氣動放大器的輸出又（yòu）被反饋給（gěi）內控製回路，再次與（yǔ）微（wēi）處（chù）理器（qì）的運算結果進行比較運算，通過（guò）兩級控製後輸出信號到（dào）執行機構（gòu），執（zhí）行機（jī）構內儀表空氣壓力的變化控製著閥門行程。當控製偏（piān）差很大時（shí），壓電閥發出（chū）寬（kuān）幅脈衝信號，使定位器（qì）輸出一個連續信（xìn）號壓力，大幅度改變到執行機構的信號（hào）壓（yā）力（lì）以驅動閥門快速（sù）動作；隨著杭州51吃瓜氣動薄膜調節閥接近要求的位置（zhì）與測得實際位置（zhì）的差值變小，壓電閥輸出一個較小脈寬的脈衝信號，斷續、小幅度的改變至執行機構的信號（hào）壓力，使執行機構接近命（mìng）令位置的動作平緩。當杭州51吃瓜氣動薄膜調節閥到達（dá）要求的（de）位置（進入死區）時，壓電閥無脈衝輸出，定位器（qì）輸出（chū）保持為零（líng），使閥門穩定在某（mǒu）一位置不動。
圖（tú）1 智能電－氣閥門定位器結構示意圖
1－二線製輸入信號（hào）接線；2－控製板（有LCD顯示和功（gōng）能按鍵）；
3－壓電式閥組件（單作（zuò）用定位器）；4－附加壓電式閥組件（雙作用定位器）；
5－功能模塊；6－單作用執行（háng）機構（彈（dàn）簧返回（huí））；7—雙作用執行機（jī）構
2 智能定位器的應用優勢
2.1 性（xìng）能優勢
從閥門定位器的（de）工作原理可以看（kàn）出，智能（néng）定位器可以（yǐ）實（shí）時進行信（xìn）息控製、提高安全性和（hé）減少硬件開支。智能定位（wèi）器的控製是一個變量控製，在給定信（xìn）號時，定位（wèi）器輸出流量（liàng）曲線如圖（tú）2所示。在（zài）變量大的時候，定位器的輸出是快速大流量，而在變量小的時候，定位器的輸出流量是（shì）逐漸（jiàn）減小直到為零，當杭州51吃瓜氣動薄膜調節閥閥位穩定在要求開度而沒（méi）有新的命令信號時，定位器的輸出流（liú）量幾乎（hū）為零。而常規定位器（qì）的控製是平衡比較控製，主要通過調節定位器的增益控製定（dìng）位器、放大器的反應速度。在反應速（sù）度一定的條件下，定位器的輸出（chū）流量和輸出壓力是不斷變化的，如當閥位高於給定值時，定位器輸出壓力增（zēng）加，閥位向下動作，由於反應速度固定，在定位器放大器的輸出流（liú）量是一定（dìng）的。所（suǒ）以在（zài）閥位（wèi）向下動作（zuò）的時候，噴（pēn）嘴（zuǐ）擋板的動作時間延緩，致使閥位動作過（guò）多，此時（shí）閥位會低於給定（dìng）值（zhí），定位器輸出壓力又會減小，如（rú）此反複。
圖（tú）2 定位器（qì）輸出曲線圖
因（yīn）此，在給定一個閥位時，經過一個調節過程後，智能定位器的輸出流量會保持為零；節省空氣消耗，減（jiǎn）少能耗，其空氣消耗隻是傳統定位（wèi）器20%。智能定位器的定位快速、精確（què），常規定位器因其輸出流量是不斷變化的，故其定位速度、精度是不能和智能定位器相比的。
2.2 維護優勢
1）定位器作為杭州海（hǎi）沃氣動薄膜調節（jiē）閥的附件，當調節閥檢修後一般都需要通（tōng）過定位器對其進行調校（xiào）。目前常規定位器的（de）調校均采用手（shǒu）動調整零位、量程來滿足杭州51吃瓜氣動（dòng）薄膜調節閥的性能要求。調校時需要使用專用設備、必須隔離控製回路，同時零點和行程的調整互相影響（xiǎng），須反複調整，線性偏離嚴重（chóng）時，則更難調整。這種調校（xiào）方法費時、耗力，而且精度等級低，調校結果（guǒ）受（shòu）檢修調校（xiào）人員的水平影響較大。而對於（yú）智能定位器，由於它的調校不需要對定位（wèi）器本身作太多的調整，可以在線更換（huàn），連續性生產裝置重要閥門一般沒有複線（xiàn），一旦損壞，嚴重影響（xiǎng）生產（chǎn），但是智能定位器通過PC機保存組態數據和初試化數據，故（gù）障（zhàng）時更換智能（néng）定位器，隻需將組態數據和初試化（huà）數據下載到定位器中就可以使用，精度達到1%。在線（xiàn）診（zhěn）斷，通過診斷信息分析可以縮短儀表維（wéi）護（hù）人員的故障處理時間（jiān），特別是西門子SIPARTSP2係列智能定位器，它的調校完全不需要人為調整定位器內部（bù）零件。因其內部可（kě）調整的零件很（hěn）少，其（qí）調校過程是定位器內部運算放大器運算、整定的（de）過程，在整定後出現偏差（chà）時，才需要通過人為的微量（liàng）修定來矯正，在大多（duō）數的情況下是不需要維護人員去調整的。
2）常規定位器（qì）多為機械式力平衡原理，常采（cǎi）用噴嘴擋板機構。由於噴嘴本（běn）身的特性，執行（háng）器在穩定狀態時也要大量消耗壓縮空氣，若使用執行器數量較多，能耗較大，而且噴嘴本身是一個潛在故障源，易被灰塵或汙（wū）物顆粒堵住，使定位器不能正（zhèng）常工作，特別在儀表空氣不夠幹淨的情況下更容易出（chū）現故障，這種情況（kuàng）在定位器日常維護過程中（zhōng）經常出現。另外（wài）定位器內部可動件較多（duō），容易（yì）受（shòu）溫度波動、外界振動等（děng）幹（gàn）擾（rǎo）因素的（de）影響，環境適應性差。比如定位器力（lì）反饋彈簧在惡劣環（huán）境、長期受力等條件下，彈性係數會發生改變，造成杭（háng）州51吃瓜氣（qì）動薄膜調節閥線性偏離，導致控製質量下降；而外界振動（dòng）傳遞到力平衡機構，則容易造成可動部件磨（mó）損、零點和行程漂移，使定位器難以工作。智能定（dìng）位器沒有太多的可動部（bù）件，其工作（zuò）環境要求比常規（guī）定位器低，特別是（shì）抗振動性尤其突出。己內酰胺裝置的空氣壓縮機入口閥和出口閥所用的定位（wèi）器是（shì）西門子智（zhì）能定（dìng）位器，性能（néng）穩定，在（zài）強（qiáng）振動（dòng）環境工作運行近一年時間沒有（yǒu）出（chū）現過（guò）任何問題（tí）。
3）就定位器的安裝而言，常規的定位器對（duì）於安裝位置要求較高（gāo），特別是在閥位反饋的安裝上，要（yào）將反（fǎn）饋安裝在規定（dìng）的位置，可調整的量不大。而智能定位器的安裝就沒有那麽嚴格（gé），從目前使用的幾種智能定位器來看，安裝位置（zhì）要求基本上（shàng）都是有兩點：一是杭州51吃瓜氣動薄膜調節閥在50%開度（dù）時，定位器的反饋也基本在其有效轉角的中間位置；二是杭州51吃瓜氣動薄膜調節閥全開全關動作時，定位器反饋的轉角（jiǎo）要在限製的範圍內。隻要滿足這兩個條件，定位器就可以達到性能要求。
在調校定位（wèi）器的時，不可避免的會產生（shēng）誤差。常規（guī）的定位器特別是氣動定位（wèi）器（qì），由於其整個控製回路中元件數量比電氣定位器和智能定位器都（dōu）多了一個電（diàn）氣轉換器，在回路聯調時，累積誤差（chà）要（yào）大一些，對比結（jié）果見表1。作為常規定位器，不論是氣動定位器還是電（diàn）氣定位器，其調校都是以人為的（de）調整零（líng）位、量程、增益來（lái）滿足性（xìng）能要求（qiú）的。在調（diào）校（xiào）過程中，調校精度是不可控的或是不穩定的，受調校人員的（de）水平、定位器性能、裝配精度的限製比較明顯，誤差也比較（jiào）大。而智能定位器不（bú）受調校人員的影響，定位器內部可動部件（jiàn）少，本身精度高，因此它（tā）的誤差也就很小。
所以，無論是安裝（zhuāng）、調（diào）試，還是維護，智能定位器都比常規定位器有（yǒu）優勢。
2.3 經（jīng）濟優（yōu）勢
目前（qián），化工企業都在盡力降低生產成本，追求更高的利潤，而（ér）設備的（de）檢修、更新所需要的資金（jīn）在產品成本中占有較大（dà）的比例（lì），減少設備的檢修、更新頻率可以在一定程度上降低產品成本。以（yǐ）電氣定位（wèi）器和智能定位器比較，初期投資額基本相當，但從上文的分析中發現：常規（guī）電氣定位（wèi）器在穩定狀態時仍然需要消耗大量的儀（yí）表空氣，智能定位器在穩定後幾乎（hū）不消耗儀表空氣。而（ér）且常規定位器（qì）內部可動件較多，易損件也多（duō），而智能定位器內部可動件少，相（xiàng）對的易損件少；智能定位器基本上不存（cún）在維護成本，常規定位器則需要經常更換放大器、波紋管等部件，所以常規定位（wèi）器的維護成（chéng）本比智（zhì）能定位器高。各種定位器的性能及（jí）維護成本對比見表1。
表1 智能定位器和常規定位器對比分（fèn）析表
3 存在的問題
對於化工（gōng）生產裝置，生產（chǎn）穩定連（lián）續是我們的期（qī）望（wàng）值之一（yī）。從目前的智能定位器（qì）的性能看，有一個重要的製（zhì）約因素———定位器的在線更換，這使我們在選用定位器（qì）時依然需要考慮常規定位器。由於智能定位器在初次使用時，需要進行輸入、運算、貯存數（shù）據，因而就必須要有一個初始化和自整定過程，這個自整定過程會導致杭州51吃瓜氣動薄膜調節閥產生全開全關動作。而（ér）在（zài）某些場合，工藝運行是不允許杭州51吃瓜氣動薄膜調節（jiē）閥出現（xiàn）開或關的動作的，例如裝置中（zhōng）的一些三通閥、工藝管線上（shàng）沒有設計副線、不能旁（páng）路（lù）操作等時，就不允許在定位器調試過程中出（chū）現導（dǎo）致調節閥全（quán）開全關（guān）的動作。因此對（duì）於在線更換，常規（guī）定位器仍然有它不可比擬的優勢（shì），而智能定位器的這個問題，需要（yào）我們在今（jīn）後的工作中去研究解決。
4 結束語
從近幾年己內酰胺實際生產過程中定位器的使用效果來（lái）看，智能（néng）閥門定位（wèi）器具有性能穩定、調校方便、具備自診斷功（gōng）能、維修簡單等優點，且既（jì）能與DCS直接通訊，又可移植到現場總線控製係（xì）統中，在當今儀表技術行業具有廣闊（kuò）的（de）發展應用空間。
杭州51吃瓜專業供（gòng）應：
氣（qì）動薄膜調節閥係列 ；電動（dòng）調節閥係列（liè） ；自（zì）力式（shì）壓力調節（jiē）閥係列 ； 氮封閥係列；
