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常熟市常陽儀表科技有限公司
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閥門定位器:ZPD系列氣動閥門定位器；電氣閥門定位器：ZPD系列電氣閥門定位器；EP系列電氣閥門定位器；HEP系列電氣閥門定位器；EPP系列電氣閥門定位器；CX系列電氣閥門定位器；YT系列電氣閥門定位器；CCCX系列電氣閥門定位器；CY系列電氣閥門定位器；電器轉(zhuǎn)換器:QZD系列電氣轉(zhuǎn)換器；EPC系列電器轉(zhuǎn)換器；EPA系列電器轉(zhuǎn)換器空氣過濾減壓閥:QFH系列空氣過濾減壓器；QFHA系列精密空氣過濾減壓閥；CY403系列精小型空氣過濾減壓；QFHS系列不銹鋼空氣過濾減壓閥；PRF403系列空氣過濾減壓器；MC-II系列空氣過濾減壓器；KZ03系列精小型空氣過濾減壓閥?？刂破?BPK毛布跑片控制器
文章詳情
智能閥門定位器在石油化工裝置自動化控制系統(tǒng)中的應用
日期：2024-11-23 03:20
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摘要：
在石油化工裝置自動化控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥的選用對精度而言至關(guān)重要，它的使用情況影響到產(chǎn)品質(zhì)量，并關(guān)系到裝置**生產(chǎn)。獨山子乙烯廠各裝置使用的調(diào)節(jié)閥包括各個廠家多種類型的產(chǎn)品。但絕大多數(shù)調(diào)節(jié)閥安裝的是普通類型閥門定位器。現(xiàn)在獨山子乙烯廠使用了美國FISHER-ROSEMOUNT公司生產(chǎn)的FIELDVUE智能閥門定位器，經(jīng)過一年多的運行，與普通閥門定位器的性能、使用情況、性能價格比等方面進行了比較 類 型
配用普通定位器的調(diào)節(jié)閥 配用智能定位器的調(diào)節(jié)閥
基本誤差 小于全行程的20% 小于全行程的0.5%
閥門穩(wěn)定性 穩(wěn)定 極其穩(wěn)定
調(diào) 校 在現(xiàn)場手動調(diào)校 通過校驗儀在現(xiàn)場、機柜或與DCS通訊調(diào)校
信 號 源 4～20mA或氣動信號 模擬信號或數(shù)字信號
性能/價格比 低 高
PID操作 無 有
通 訊 無 HART協(xié)議
1 FIELDVUE智能閥門定位器的工作原理和特性
1.1 智能定位器原理
FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器有一個獨立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場更換而不必拆現(xiàn)場的導線或?qū)Ч?。這個模塊基座包括一些子模塊：I/P轉(zhuǎn)換器；PWB（印刷電路板）組件；氣動中繼器；指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器通過進入端子盒的一對雙絞線接受輸入信號和電能，輸入信號同時到PWB組件子模塊，在那里它被附加許多參數(shù)，例如多段折線性化中的節(jié)點坐標，極限值和其他數(shù)值。然后PWB組件子模塊送信號給I/P轉(zhuǎn)換器子模塊。I/P轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變輸入信號成為氣壓信號。該氣壓信號送到氣動中繼器，加以放大并作為輸出信號送到執(zhí)行機構(gòu)。該輸出信號也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受。用于閥門執(zhí)行機構(gòu)的診斷信息。閥門和執(zhí)行機構(gòu)的閥桿位置當作輸入信號引入PWB子模塊，用作數(shù)字式閥門控制器的反饋信號，數(shù)字式閥門控制器上也可以配備指示表，指示氣源壓力和輸出壓力。
1.2 智能閥門定位器的智能特性
1.2.1 實時信息控制、提高**性和減少開支
1）改善控制：雙向數(shù)字通訊把閥門當前情況的信息帶給你，你可以依靠閥門工作信息有根據(jù)地對過程控制進行管理決定，確保及時控制。
2）提高**性：可以從現(xiàn)場接線盒、端子板或在控制室這樣的**地區(qū)使用手操器、PC機或系統(tǒng)工作站選取信息，將你面對危險環(huán)境的機會減到*小，并且不必親臨現(xiàn)場。
3）保護環(huán)境：可以把閥門泄漏檢測儀或限位開關(guān)接到智能數(shù)字式閥門控制器的輔助端子，免得額外增加現(xiàn)場布線，若發(fā)生超限該儀表將會報警。
4）節(jié)省硬件開支：當FIELDVUE系列數(shù)字式閥門定位器用在集成系統(tǒng)時，由于FIELDVUE數(shù)字式閥門控制器替代調(diào)節(jié)器可以節(jié)省硬件和安裝費用。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器使布線投資、端子和I/O需求投資節(jié)省50%。同時FIELDVUE儀表采用二線制供電，不要求單獨而價高的供電導線。它們替換掉現(xiàn)有的配裝于閥門的模擬儀表，節(jié)省了單獨敷設電源線和信號線的高額費用。
1.2.2 結(jié)構(gòu)可靠和HART信息
1）結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用：全密封結(jié)構(gòu)阻止了震動、溫度和腐蝕性環(huán)境對它的影響，獨立的防風雨現(xiàn)場接線盒把現(xiàn)場導線接點和儀表其他部分隔離開。
2）加快開工準備步驟：數(shù)字式閥門控制器的雙向通訊能力使你可以通過遠程識別每臺儀表，檢驗它的校準情況，查閱對比以前存儲的維修記錄及其他更多信息，達到盡快啟動回路的目的。
3）便于選取信息：FIELDVUE數(shù)字式閥門定位器和變送器應用HART通訊協(xié)議可以方便地選取現(xiàn)場信息。如實地看到控制過程的基礎(chǔ)——控制閥本身——在閥門或現(xiàn)場接線盒上借助于手持通訊器，在DCS控制室借助于個人計算機或操作員的控制臺。
采用HART協(xié)議也意味著FIELDVUE儀表可以組合在集成系統(tǒng)之內(nèi)，或作為自成一體的控制設備來用。這種多方面的適應性，使得無論現(xiàn)在或?qū)?，系統(tǒng)設計工作更為方便容易。
1.2.3 自診斷與控制能力
1）現(xiàn)場總線的通信
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含現(xiàn)場總線通訊能力，包括A0功能塊及下列診斷：
a）關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)；
b）儀表健康狀態(tài)參數(shù)；
c）預定格式閥門性能階躍維護測試。
關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)可監(jiān)控閥桿的總行程（行程累積）及閥桿行程轉(zhuǎn)向（周期）的次數(shù)。如果儀表的內(nèi)存、處理器或檢測器有任何問題，則儀表的健康狀態(tài)參數(shù)報警。一旦有問題發(fā)生，可確定該儀表將如何對該問題作出反應。假如，若壓力檢測器有故障時，儀表是否應當關(guān)閉？也可選擇哪一個元件出毛病將引起儀表關(guān)閉（是否問題嚴重，足以引起關(guān)閉）。這些參數(shù)指示以報警形式報告。監(jiān)控性報警可以提供有關(guān)有問題的儀表、閥門或過程的瞬間指示。
2）標準控制與診斷
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含標準的控制與診斷。標準控制包括A0與PID功能塊。標準診斷包括下列診斷測試：a）動態(tài)誤差帶；b）驅(qū)動信號；c）輸出信號。
動態(tài)誤差帶、驅(qū)動信號及輸出信號是動態(tài)掃描測試。這些測試是在被控制的速度下轉(zhuǎn)變傳送器塊（伺服機構(gòu)）的設定點并繪出閥門的操作以確定閥門的動態(tài)性能。例如，動態(tài)誤差帶測試是滯后與死區(qū)加“回轉(zhuǎn)”。滯后與死區(qū)是靜態(tài)的質(zhì)量。然而由于閥門是在運動著的，就帶來了動態(tài)誤差和“回轉(zhuǎn)”誤差。動態(tài)掃描測試給出了較好的指示，即閥門在過程條件下將如何操作，那將是動態(tài)而不是靜態(tài)。在個人計算機上運行ValveLink軟件可完成標準與先進診斷測試。
3）先進診斷
具有先進診斷的儀表可完成標準診斷所包含的動態(tài)掃描測試內(nèi)容加上*4個動態(tài)掃描測試，即閥門特征測試以及4個階躍診斷測試。閥門特征測試可讓您確定閥門/執(zhí)行機構(gòu)的摩擦力、臺架測試壓力信號范圍、彈簧剛度及閥座關(guān)閉力。
4）過程總線
費希爾控制設備性能服務部門可使用具備過程診斷能力的儀表來評估閥門、過程及變送器而基金會現(xiàn)場總線控制回路仍處于自動狀態(tài)，而且過程繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品。利用過程診斷，性能服務部門將能夠識別與找出哪一個過程的組成單元有可能今天引起質(zhì)量問題。盡管過程診斷需要啟動運行，其終點卻是要由過程或操作員干預才能確定的。過程診斷可同時在多個閥門上進行。
2 應用和維護
2.1 應用
FIELDVUE智能閥門定位器于1998年4月安裝使用于裂解和乙二醇裝置共16臺。主要用于更換一些重要控制點的回路場合。如裂解爐的進料流量閥和乙二醇環(huán)氧反應器的進料流量閥的控制。
我們使用手操器對其進行了組態(tài)和校驗，其線性度可達99%，零點和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內(nèi)，控制極其穩(wěn)定且抗干擾的能力也特別強，完全滿足工藝控制的要求。
2.2 維護
FIELDVUE定位器維護量極少，基本上無需維護。其現(xiàn)場適應性特強。但為了保證長期、穩(wěn)定地運行，儀表人員應作好以下幾個方面的工作。
1）為保證其良好的工作環(huán)境，防止意外損壞，應定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境。同時保證其工作氣源的穩(wěn)定和潔凈，減少外界因素造成的儀表波動和故障。
2）儀表人員應每周檢查閥門和定位器的泄露和工作情況，及時消除隱患。每月使用手操器對定位器進行特性曲線檢查，檢查零點、量程、線性和回差等參數(shù)，并對其優(yōu)化和調(diào)整，保證其工作質(zhì)量。
3）定期對調(diào)節(jié)閥進行檢修和維護，確保閥門工作質(zhì)量。同時對DCS調(diào)節(jié)控制回路參數(shù)進行優(yōu)化，以確保與定位器互相工作的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。
4）由于DCS方面和其它原因，其現(xiàn)場總線和軟件功能我們沒有完全得到開發(fā)和利用，對智能維護和診斷功能無法完全使用，但還是大大減輕了日常維護量。
通過近兩年在化工裝置的使用效果來看，智能型閥門控制器性能穩(wěn)定、調(diào)校方便；能實現(xiàn)與DCS的直接通訊，并具備自診斷功能，維修簡單；可移植到現(xiàn)場總線，代表當今儀表技術(shù)發(fā)展的方向。進一步開發(fā)和使用其軟件功能是我們今后努力的目標方向。
配用普通定位器的調(diào)節(jié)閥 配用智能定位器的調(diào)節(jié)閥
基本誤差 小于全行程的20% 小于全行程的0.5%
閥門穩(wěn)定性 穩(wěn)定 極其穩(wěn)定
調(diào) 校 在現(xiàn)場手動調(diào)校 通過校驗儀在現(xiàn)場、機柜或與DCS通訊調(diào)校
信 號 源 4～20mA或氣動信號 模擬信號或數(shù)字信號
性能/價格比 低 高
PID操作 無 有
通 訊 無 HART協(xié)議
1 FIELDVUE智能閥門定位器的工作原理和特性
1.1 智能定位器原理
FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器有一個獨立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場更換而不必拆現(xiàn)場的導線或?qū)Ч?。這個模塊基座包括一些子模塊：I/P轉(zhuǎn)換器；PWB（印刷電路板）組件；氣動中繼器；指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器通過進入端子盒的一對雙絞線接受輸入信號和電能，輸入信號同時到PWB組件子模塊，在那里它被附加許多參數(shù)，例如多段折線性化中的節(jié)點坐標，極限值和其他數(shù)值。然后PWB組件子模塊送信號給I/P轉(zhuǎn)換器子模塊。I/P轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變輸入信號成為氣壓信號。該氣壓信號送到氣動中繼器，加以放大并作為輸出信號送到執(zhí)行機構(gòu)。該輸出信號也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受。用于閥門執(zhí)行機構(gòu)的診斷信息。閥門和執(zhí)行機構(gòu)的閥桿位置當作輸入信號引入PWB子模塊，用作數(shù)字式閥門控制器的反饋信號，數(shù)字式閥門控制器上也可以配備指示表，指示氣源壓力和輸出壓力。
1.2 智能閥門定位器的智能特性
1.2.1 實時信息控制、提高**性和減少開支
1）改善控制：雙向數(shù)字通訊把閥門當前情況的信息帶給你，你可以依靠閥門工作信息有根據(jù)地對過程控制進行管理決定，確保及時控制。
2）提高**性：可以從現(xiàn)場接線盒、端子板或在控制室這樣的**地區(qū)使用手操器、PC機或系統(tǒng)工作站選取信息，將你面對危險環(huán)境的機會減到*小，并且不必親臨現(xiàn)場。
3）保護環(huán)境：可以把閥門泄漏檢測儀或限位開關(guān)接到智能數(shù)字式閥門控制器的輔助端子，免得額外增加現(xiàn)場布線，若發(fā)生超限該儀表將會報警。
4）節(jié)省硬件開支：當FIELDVUE系列數(shù)字式閥門定位器用在集成系統(tǒng)時，由于FIELDVUE數(shù)字式閥門控制器替代調(diào)節(jié)器可以節(jié)省硬件和安裝費用。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器使布線投資、端子和I/O需求投資節(jié)省50%。同時FIELDVUE儀表采用二線制供電，不要求單獨而價高的供電導線。它們替換掉現(xiàn)有的配裝于閥門的模擬儀表，節(jié)省了單獨敷設電源線和信號線的高額費用。
1.2.2 結(jié)構(gòu)可靠和HART信息
1）結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用：全密封結(jié)構(gòu)阻止了震動、溫度和腐蝕性環(huán)境對它的影響，獨立的防風雨現(xiàn)場接線盒把現(xiàn)場導線接點和儀表其他部分隔離開。
2）加快開工準備步驟：數(shù)字式閥門控制器的雙向通訊能力使你可以通過遠程識別每臺儀表，檢驗它的校準情況，查閱對比以前存儲的維修記錄及其他更多信息，達到盡快啟動回路的目的。
3）便于選取信息：FIELDVUE數(shù)字式閥門定位器和變送器應用HART通訊協(xié)議可以方便地選取現(xiàn)場信息。如實地看到控制過程的基礎(chǔ)——控制閥本身——在閥門或現(xiàn)場接線盒上借助于手持通訊器，在DCS控制室借助于個人計算機或操作員的控制臺。
采用HART協(xié)議也意味著FIELDVUE儀表可以組合在集成系統(tǒng)之內(nèi)，或作為自成一體的控制設備來用。這種多方面的適應性，使得無論現(xiàn)在或?qū)?，系統(tǒng)設計工作更為方便容易。
1.2.3 自診斷與控制能力
1）現(xiàn)場總線的通信
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含現(xiàn)場總線通訊能力，包括A0功能塊及下列診斷：
a）關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)；
b）儀表健康狀態(tài)參數(shù)；
c）預定格式閥門性能階躍維護測試。
關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)可監(jiān)控閥桿的總行程（行程累積）及閥桿行程轉(zhuǎn)向（周期）的次數(shù)。如果儀表的內(nèi)存、處理器或檢測器有任何問題，則儀表的健康狀態(tài)參數(shù)報警。一旦有問題發(fā)生，可確定該儀表將如何對該問題作出反應。假如，若壓力檢測器有故障時，儀表是否應當關(guān)閉？也可選擇哪一個元件出毛病將引起儀表關(guān)閉（是否問題嚴重，足以引起關(guān)閉）。這些參數(shù)指示以報警形式報告。監(jiān)控性報警可以提供有關(guān)有問題的儀表、閥門或過程的瞬間指示。
2）標準控制與診斷
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含標準的控制與診斷。標準控制包括A0與PID功能塊。標準診斷包括下列診斷測試：a）動態(tài)誤差帶；b）驅(qū)動信號；c）輸出信號。
動態(tài)誤差帶、驅(qū)動信號及輸出信號是動態(tài)掃描測試。這些測試是在被控制的速度下轉(zhuǎn)變傳送器塊（伺服機構(gòu)）的設定點并繪出閥門的操作以確定閥門的動態(tài)性能。例如，動態(tài)誤差帶測試是滯后與死區(qū)加“回轉(zhuǎn)”。滯后與死區(qū)是靜態(tài)的質(zhì)量。然而由于閥門是在運動著的，就帶來了動態(tài)誤差和“回轉(zhuǎn)”誤差。動態(tài)掃描測試給出了較好的指示，即閥門在過程條件下將如何操作，那將是動態(tài)而不是靜態(tài)。在個人計算機上運行ValveLink軟件可完成標準與先進診斷測試。
3）先進診斷
具有先進診斷的儀表可完成標準診斷所包含的動態(tài)掃描測試內(nèi)容加上*4個動態(tài)掃描測試，即閥門特征測試以及4個階躍診斷測試。閥門特征測試可讓您確定閥門/執(zhí)行機構(gòu)的摩擦力、臺架測試壓力信號范圍、彈簧剛度及閥座關(guān)閉力。
4）過程總線
費希爾控制設備性能服務部門可使用具備過程診斷能力的儀表來評估閥門、過程及變送器而基金會現(xiàn)場總線控制回路仍處于自動狀態(tài)，而且過程繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品。利用過程診斷，性能服務部門將能夠識別與找出哪一個過程的組成單元有可能今天引起質(zhì)量問題。盡管過程診斷需要啟動運行，其終點卻是要由過程或操作員干預才能確定的。過程診斷可同時在多個閥門上進行。
2 應用和維護
2.1 應用
FIELDVUE智能閥門定位器于1998年4月安裝使用于裂解和乙二醇裝置共16臺。主要用于更換一些重要控制點的回路場合。如裂解爐的進料流量閥和乙二醇環(huán)氧反應器的進料流量閥的控制。
我們使用手操器對其進行了組態(tài)和校驗，其線性度可達99%，零點和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內(nèi)，控制極其穩(wěn)定且抗干擾的能力也特別強，完全滿足工藝控制的要求。
2.2 維護
FIELDVUE定位器維護量極少，基本上無需維護。其現(xiàn)場適應性特強。但為了保證長期、穩(wěn)定地運行，儀表人員應作好以下幾個方面的工作。
1）為保證其良好的工作環(huán)境，防止意外損壞，應定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境。同時保證其工作氣源的穩(wěn)定和潔凈，減少外界因素造成的儀表波動和故障。
2）儀表人員應每周檢查閥門和定位器的泄露和工作情況，及時消除隱患。每月使用手操器對定位器進行特性曲線檢查，檢查零點、量程、線性和回差等參數(shù)，并對其優(yōu)化和調(diào)整，保證其工作質(zhì)量。
3）定期對調(diào)節(jié)閥進行檢修和維護，確保閥門工作質(zhì)量。同時對DCS調(diào)節(jié)控制回路參數(shù)進行優(yōu)化，以確保與定位器互相工作的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。
4）由于DCS方面和其它原因，其現(xiàn)場總線和軟件功能我們沒有完全得到開發(fā)和利用，對智能維護和診斷功能無法完全使用，但還是大大減輕了日常維護量。
通過近兩年在化工裝置的使用效果來看，智能型閥門控制器性能穩(wěn)定、調(diào)校方便；能實現(xiàn)與DCS的直接通訊，并具備自診斷功能，維修簡單；可移植到現(xiàn)場總線，代表當今儀表技術(shù)發(fā)展的方向。進一步開發(fā)和使用其軟件功能是我們今后努力的目標方向。
