閥門定位器工作原理與故障維護(hù)

1、 閥門定位器工作原理與故障維護(hù) 摘要：簡要介紹閥門定位器的工作原理及日常故障維護(hù)。以海水淡化閥門定位器為例，通過閥門定位器控制器件，控制氣源來驅(qū)動(dòng)閥門機(jī)械單元，完成了一個(gè)集自動(dòng)控制、手動(dòng)調(diào)節(jié)、狀態(tài)檢測等功能于一體的智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于各類工業(yè)控制閥。 關(guān)鍵詞：閥門定位器；故障維護(hù)；海水淡化；工作原理 The valve locator working principle and fault maintenance Abstract：Briefly introduced the valve locator and working principle of the daily br

2、eakdown maintenance. With seawater desalination valve locator, for example, through the valve locator control device, control air to drive the valve mechanical units, completed a collection of automatic control, manual adjustment, state detection capabilities in one of the intelligent control system

3、. The system is applicable to many kinds of industrial valve.Key words：The valve locator; Fault maintenance; Seawater desalination；Working principle前言氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。人們常把調(diào)節(jié)閥比喻為生產(chǎn)過程自動(dòng)化的“手足”。由于生產(chǎn)過程的調(diào)節(jié)對(duì)象要求調(diào)節(jié)閥具有各種各樣的特性，以滿足生產(chǎn)工藝的需要。在調(diào)節(jié)閥的附屬裝置中，最主要、最實(shí)用的是閥門定位器。閥門定位器是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的關(guān)鍵器件之一，其作用是把調(diào)節(jié)裝置輸出的電信號(hào)變成驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)

4、閥動(dòng)作的氣信號(hào)。它具有閥門定位功能，既克服閥桿摩擦力，又可以克服因介質(zhì)壓力變化而引起的不平衡力，從而能夠使閥門快速的跟隨，并對(duì)應(yīng)于調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥快速定位，提升其調(diào)節(jié)品質(zhì)。隨著智能儀表技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)廣泛應(yīng)用在傳統(tǒng)儀表中，大大提高了儀表的功能與性能。海水淡化在蒸汽管道和海水管道應(yīng)用了多種智能的閥門定位器，如SIEMENS SIPART PS2智能閥門定位器、ABB閥門定位器、上海高特閥門定位器，為了實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化控制，多數(shù)閥門定位器都采用了帶反饋調(diào)節(jié)控制。這些定位器的控制原理大同小異，常見故障也類似。節(jié)文中主要介紹了閥門的結(jié)構(gòu)及工作原理、舉例分析日常維護(hù)常出現(xiàn)的故障處理

5、情況。1. 閥門定位器的工作原理 雖然智能閥門定位器與傳統(tǒng)定位器從規(guī)律上基本相同，都是將輸入信號(hào)（420mA）與位置反饋進(jìn)行比較后對(duì)輸出壓力信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。但在執(zhí)行元件上智能定位器和傳統(tǒng)定位器完全不同，也就是工作方式上二者完全不不同，智能定位器以CPU（微處理器）為核心，利用了新型的壓電閥代替定位器中的噴嘴、擋板調(diào)壓系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出壓力的調(diào)節(jié)，海水淡化水路及蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)上，上海海高特閥門定位器與SIEMENS SIPART PS2閥門定位器是的傳統(tǒng)閥門定位器和智能閥門定位器的典型。 1.1 上圖1為傳統(tǒng)閥門定位器工作原理示意圖，當(dāng)輸入信號(hào)產(chǎn)生的電磁力矩與定位器的反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩相等，定位器力平

6、衡系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，定位器處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)輸入信號(hào)與閥位成對(duì)應(yīng)比例關(guān)系。當(dāng)輸入信號(hào)變化或介質(zhì)流體作用力等發(fā)生變化時(shí)，力平衡系統(tǒng)的平衡狀態(tài)被打破，磁電組件的作用力與因閥桿位置變化引起的反饋回路產(chǎn)生的作用力就處于不平衡狀態(tài)，由于噴嘴和擋板作用，使定位器氣源輸出壓力發(fā)生變化，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室壓力的變化推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使閥桿定位到新位置，重新與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)，達(dá)到新的平衡狀態(tài)。 1.2 上圖2為智能閥門定位器工作原理示意圖，由閥桿位置傳感器收到閥門的實(shí)際開度信號(hào)，通過A/D 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字編碼信號(hào)，與定位器的輸入(設(shè)定)信號(hào)的數(shù)字編碼在CPU（微處理器）中進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算二者偏差值。如偏差值超出定位精度，

7、則微處理器輸出指令使相應(yīng)的開/關(guān)壓電閥動(dòng)作，即:當(dāng)設(shè)定信號(hào)大于閥位反饋時(shí)，升壓壓電閥V-l 打開，輸出氣源壓力P1增大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室壓力增加是閥門開度增加，減小二者偏差;如設(shè)定信號(hào)小于閥位反饋則排氣壓電閥V-2打開，通過消音器排氣減小輸出氣源壓力P1，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣室壓力減小是閥門開度減小，二者偏差減小。正是通過微處理器控制壓電閥來調(diào)節(jié)輸出氣源壓力的大小使輸入信號(hào)與閥位達(dá)到新的平衡。2.傳統(tǒng)閥門定位器與智能閥門定位器相比存在的不足2.1 常規(guī)定位器多為機(jī)械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機(jī)構(gòu)，可動(dòng)件較多，容易受溫度波動(dòng)、外界振動(dòng)等干擾的影響，耐環(huán)境性差；彈簧的彈性系數(shù)在惡劣環(huán)境下能發(fā)生改變，會(huì)造成調(diào)節(jié)閥

8、非線性，導(dǎo)致控制質(zhì)量下降；外界振動(dòng)傳到力平衡機(jī)構(gòu)，易造成部件磨損以及零點(diǎn)和行程漂移，也使定位器難以工作； 2.2 由于噴嘴本身的特性，執(zhí)行器在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)也要大量消耗壓縮空氣，若使用執(zhí)行器數(shù)量較多，能耗較大；而且噴咀本身是一個(gè)潛在故障源，易被灰塵或污物顆粒堵住，使定位器不能正常工作； 2.3 常規(guī)定位器手動(dòng)調(diào)校時(shí)需要使用專用設(shè)備（如海水淡化用恒流源）、不隔離控制回路是不可能的，且零點(diǎn)和行程的調(diào)整互相影響，須反復(fù)整定，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，非線性嚴(yán)重時(shí)，則更難調(diào)整。在海水淡化一般調(diào)試上海高特閥門定位器時(shí)一般采用5點(diǎn)多次標(biāo)定，即4mA,8mA,12mA, 16mA,20mA，分別對(duì)應(yīng)的閥位。而SIEMENS S

9、IPART PS2閥門定位器通常一鍵初始化就可以完成調(diào)試標(biāo)定。3. 閥門定位器故障維護(hù) 3.1 當(dāng)智能定位器的自動(dòng)和手動(dòng)校準(zhǔn)都不能通過時(shí)，閥門定位器通用故障主要按以下步驟檢查處理：（著重注意第4條，海水淡化雙減站ABB閥門定位器對(duì)反饋桿安裝影響很大）(1)確認(rèn)氣路沒有問題，閥門定位器的氣路沒有被堵塞；(2)檢查是否由于安裝等問題使閥門在開關(guān)過程中有卡澀現(xiàn)象；(3)檢查智能定位器中設(shè)置的閥門的參數(shù)是否正確無誤，如閥門的型號(hào)和尺寸等參數(shù)應(yīng)和實(shí)際相一致，特別需要注意的是閥門的型號(hào)應(yīng)與實(shí)際使用的相一致，因?yàn)殚y門的型號(hào)中包含了廠家對(duì)該閥門的許多隱含設(shè)置參數(shù)，如果在手操器的設(shè)置中選錯(cuò)了閥門的型號(hào)，就會(huì)造成

10、一些不可預(yù)見的錯(cuò)誤；(4) 閥門定位器反饋桿安裝位置不合適也會(huì)造成智能定位器不能完成自動(dòng)和手動(dòng)校準(zhǔn)。通常由于運(yùn)輸或其他的原因，使智能定位器反饋桿上的鎖緊螺母松動(dòng)，造成閥門定位器反饋桿偏離了原先的安裝位置，這時(shí)需要重新調(diào)整反饋桿安裝位置。一般智能調(diào)節(jié)閥上都有專門的反饋桿定位孔，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥的氣源，直接通過反饋桿定位孔來確定反饋桿的位置就可以了。由于智能閥門定位器具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，一般反饋桿安裝位置偏移一些并不會(huì)造成智能定位器故障，但如果偏差太大就會(huì)造成閥門定位器不能完成自動(dòng)和手動(dòng)校準(zhǔn)。 3.2 以海水淡化SIEMENS SIPART PS2故障舉例及處理辦法 (1) 角行程閥門定位器，定位器反饋信

11、號(hào)不變，無法進(jìn)行初始化。手動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度時(shí)，P開度值不變。但是閥門動(dòng)作。 （診斷為反饋沒有連接好，重新擰緊位置反饋的小螺釘后，問題解決 ） (2)直行程閥門定位器，雙作用。閥門定位器無法初始化，第一步無法通過. （發(fā)現(xiàn)氣路連接錯(cuò)誤，將進(jìn)氣接到定位器出口位置上。改正后，初始化正常。使用正常。）（3）角行程，雙作用定位器，初始化正常，但是只在45度角度以內(nèi)動(dòng)作。也就是說在045度以內(nèi)旋轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)0100，或者在4590度以內(nèi)旋轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)0100 。 （定位器部分參數(shù)被修改過。進(jìn)入?yún)?shù)P55,恢復(fù)工廠設(shè)置。重新初始化，問題得到解決。）（4）定位器不定時(shí)的產(chǎn)生噗哧噗哧的聲音，產(chǎn)生閥震。 （這是由于氣路漏氣

12、造成。檢測定位器出口氣路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)磨頭位置。通過肥皂水，檢測泄漏處，從而進(jìn)行密封。問題解決）（5）如果在自動(dòng)初始化過程中，第二步出現(xiàn)以下故障顯示（調(diào)整過程為，調(diào)整以下黑色波輪，微調(diào)水平直至液晶屏出現(xiàn)以下，P開度值后約為69間的讀數(shù)即可 ）（6）如果在自動(dòng)初始化過程中，第二步出現(xiàn)以下故障顯示 （調(diào)整過程為，調(diào)整以下黑色波輪，微調(diào)水平直至液晶屏出現(xiàn)以下，P開度值后約為9095之間的讀數(shù)即可 ） 3.3 以海水淡化上海高特故障舉例及處理辦法（1） 閥門定位器有信號(hào)輸入，但無輸出壓力信號(hào)，現(xiàn)場閥門無動(dòng)作。 A 電/氣定位器，銜鐵與線圈架之間有異物。 B 噴嘴擋板配合不良或噴嘴擋板損壞。 C 放大器中膜

13、片（金屬膜片或者橡膠膜片）損壞。 D 電/氣定位器輸入信號(hào)線正負(fù)極接反。 F 氣源壓力的大小不合要求。 G 平衡彈簧損壞，調(diào)試不好。（2） 閥門行程不足（閥門開不到或者管不到位） A 反饋桿與執(zhí)行機(jī)構(gòu)推桿連接件的接觸位置不對(duì)。 B 永久磁鐵產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度較額定值小。 C 擋板與噴嘴的配合不好。 D 反饋凸輪的初始位置選擇不良。 E 主杠桿平衡彈簧安裝不良或者已經(jīng)生銹腐蝕。（3） 閥門開度與反饋相差很大 A 調(diào)試標(biāo)定存在誤差，對(duì)5點(diǎn)標(biāo)定多次進(jìn)行即4mA,8mA,12mA, 16mA,20mA，分別對(duì)應(yīng)的閥位。 B 通過機(jī)械凸輪配合調(diào)試零點(diǎn)和量程。4.結(jié)束語上述上海高特閥門定位器和西門子SIPART PS2智能閥門定位器已于2008年10月在海水淡化投入使用，閥門定位器有著使用方便、控制精度高和調(diào)試快等優(yōu)點(diǎn)，在3年的維護(hù)中，我們充分了解閥門定位器的特點(diǎn)并正確地選用，使我們的自動(dòng)化