Problemas de calibración y soluciones para válvulas de regulación con localizadores de válvula inteligentes

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Problemas de ajuste y soluciones para válvulas de regulación con localizadores de válvula inteligentes. La inteligencia artificial es una de las direcciones de desarrollo en el ámbito del control industrial y la automatización, tanto en la actualidad como en el futuro. Se ha convertido en una tendencia y un indicador distintivo en el desarrollo de nuevas tecnologías, métodos y productos en estos campos. Dado que los posicionadores de válvulas inteligentes superan a los posicionadores convencionales en términos de precisión de control, adaptabilidad al entorno, costos de puesta en marcha, mantenimiento y operación, su uso se ha vuelto cada vez más generalizado. Al mismo tiempo, también han ido aumentando los problemas que surgen durante su ajuste en el sitio. Cómo abordar estos problemas para lograr un mejor uso de los posicionadores inteligentes de válvulas es un desafío al que deben hacer frente nuestros técnicos de instalación y puesta en marcha en el sitio. 1 Principio de funcionamiento del posicionador inteligente de válvulas. Los posicionadores inteligentes de válvulas suelen tener un diseño modular; en su interior existe una base modular independiente, lo que permite reemplazar los módulos de forma sencilla en el lugar donde se encuentran, sin necesidad de desconectar los cables o conductos presentes allí. En esta base de módulos se pueden instalar varios submódulos: convertidores I/P, componentes de unidades electrónicas y microprocesadores, relés neumáticos, sensores de posición de válvulas, indicadores de presión, etc. Algunos de estos submódulos, como los indicadores de presión, son opcionales. Su estructura interna se muestra en la Figura 1: Figura 1: Estructura interna del posicionador inteligente de válvulas. El posicionador inteligente de válvulas cuenta con un microcontrolador de alta integración. Utiliza el principio de equilibrio eléctrico (equilibrio digital) en lugar del principio tradicional de equilibrio de fuerzas. Las señales de entrada provenientes del sistema de control son convertidas, a través del microprocesador y del convertidor I/P, en señales de posición neumática, lo que permite controlar la posición de la válvula. Las señales digitales de encendido, apagado y cierre se utilizan para activar el actuador neumático. Las señales de retroalimentación sobre la posición de la válvula son convertidas en señales digitales por medio de sensores de posición de alta precisión, y estas señales se envían al microprocesador para su comparación. De esta manera, se logra la conversión entre señales eléctricas y neumáticas, así como una posición precisa de la válvula. El sensor de presión integrado en el localizador inteligente de válvulas se utiliza para capturar la señal de presión del aire que el localizador envía al actuador de la válvula. Esto permite mejorar aún más la precisión en la posición de la válvula y sirve como base para el autodiagnóstico del localizador inteligente. El principio de equilibrio eléctrico del posicionador inteligente de válvulas se muestra en la Figura 2: Figura 2: Principio de equilibrio eléctrico. 2. Características principales del posicionador inteligente de válvulas: (1) Alta fuerza de salida y velocidad de respuesta ； (2) Alta precisión de ajuste (la resolución mínima del recorrido es de 0,05%), lo que permite una posiciónación precisa ； (3) Fácil de instalar, con ajuste altamente automatizado ； (4) Funcionamiento prácticamente sin mantenimiento, lo que significa ahorro de tiempo y facilidad de uso ； (5) Funciones de calibración manual y automática con posición de cero y rango de recorrido ； (6) Posee características de salida opcionales o programables ； (7) Cuenta con una fuerte función de autodiagnóstico ； (8) El consumo de aire es mucho menor en comparación con los posicionadores de válvulas tradicionales ； (9) Es posible seleccionar los valores de referencia y los límites de las variables de control ； (10) Se puede configurar el área muerta de la válvula de regulación ； (11) Los programas adaptativos en línea permiten lograr un control de alta calidad, incluso en condiciones ambientales adversas ； (12) Los parámetros implícitos integrados en el posicionador de válvulas inteligentes permiten ofrecer muchas funciones ； (13) El localizador permite una configuración flexible y sencilla, por ejemplo, en cuanto a las características de la válvula, los límites de recorrido o el funcionamiento en varios rangos ； (14) Los cambios en la temperatura y en la presión del aire comprimido tienen un impacto mínimo en los localizadores de válvulas inteligentes; prácticamente se puede ignorar. 3. Problemas que surgen durante el proceso de depuración y soluciones para ellos. A lo largo de los años, en el proceso de ajuste y uso de los posicionadores inteligentes para válvulas, hemos encontrado algunos problemas y fallos. A continuación, se resumen algunas de las soluciones más comunes para estos problemas: 3.1 El posicionador inteligente para válvulas no puede realizar la calibración automática. Por lo general, para calibrar un posicionador inteligente, basta con utilizar la función de calibración automática del controlador manual. Pero a veces, esta función no funciona correctamente. En esos casos, se puede utilizar la función de calibración manual del controlador. Una vez que la calibración manual sea exitosa, ya no habrá problemas al realizar la calibración automática. 3.2 El posicionador inteligente de válvulas no puede realizar la calibración automática ni manual. Cuando la calibración automática y manual del posicionador inteligente no tienen éxito, se deben seguir los siguientes pasos para diagnosticar el problema: (1) Asegurarse de que no haya problemas en el sistema de alimentación de aire, y de que las vías de aire del posicionador de válvulas no estén obstruidas. (2) Verificar si, debido a problemas de instalación u otros factores, la válvula presenta dificultades al abrirse y cerrarse ； (3) Verificar si los parámetros de las válvulas configurados en el localizador inteligente son correctos. Parámetros como el modelo y las dimensiones de la válvula deben coincidir con los reales. Es especialmente importante que el modelo de la válvula sea el mismo que el que se utiliza en la práctica, ya que en el modelo de la válvula están incluidos muchos parámetros de configuración establecidos por el fabricante. Si se selecciona el modelo incorrecto en la configuración del controlador manual, podrían surgir errores impredecibles ； (4) Una posición inadecuada del vástago de retroalimentación del posicionador de válvulas también puede impedir que el posicionador inteligente realice la calibración automática y manual. Por lo general, debido a razones relacionadas con el transporte u otras causas, la tuerca de fijación en el vástago de retroalimentación del localizador inteligente se afloja, lo que hace que el vástago de retroalimentación del localizador de válvulas se desvíe de su posición original de instalación. En ese caso, es necesario ajustar nuevamente la posición de instalación del vástago de retroalimentación. Por lo general, las válvulas de regulación inteligentes cuentan con orificios especiales para la colocación del vástago de retroalimentación. Al interrumpir el suministro de aire a la válvula, basta con utilizar esos orificios para determinar la posición del vástago de retroalimentación. Dado que los posicionadores inteligentes de válvulas tienen una gran capacidad de adaptación, un desviación moderada en la posición de montaje del vástago de retroalimentación generalmente no provoca fallos en el posicionador. Sin embargo, si la desviación es demasiado grande, el posicionador de válvula no podrá realizar la calibración automática ni manual ； 3.3 El caudal de fuga del válvula de regulación es elevado; el problema persiste incluso después de su ajuste. Las válvulas de regulación pasan por un riguroso proceso de ajuste y pruebas por parte del fabricante antes de ser enviadas al cliente. Una vez instaladas en el sitio, y siempre que se confirme que las tuberías están limpias y que los componentes internos de la válvula no están obstruidos o dañados, se realiza un nuevo ajuste automático mediante el localizador inteligente. En estos casos, generalmente no se produce una fuga significativa. Si el problema persiste después de la calibración automática de la válvula, se pueden utilizar los siguientes métodos: (1) En el caso de las válvulas de cierre por aire, se puede introducir una señal de 20 mA para que la válvula quede completamente cerrada. Luego, se utilizan las dos tuercas de fijación del vástago de la válvula para ajustarlo, de modo que este se mueva hacia abajo, hasta que ya no sea posible seguir moviéndolo. Luego, se introduce una señal de aproximadamente 12 mA. Con las dos tuercas de fijación que se encuentran en el vástago de la válvula, se ajusta dicho vástago para que se mueva un cuarto de vuelta hacia abajo. (2) Para las válvulas que se abren por presión de aire, se puede introducir primero una señal de 4 mA para que la válvula quede completamente cerrada. Luego, se utilizan las dos tuercas de fijación del vástago de la válvula para ajustarlo, de modo que este se mueva hacia abajo, hasta que ya no sea posible seguir moviéndolo hacia abajo. Luego, se introduce una señal de aproximadamente 12 mA. Con las dos tuercas de fijación que se encuentran en el vástago de la válvula, se ajusta dicho vástago para que se mueva un cuarto de vuelta hacia abajo. Los métodos mencionados han sido aplicados con éxito en diversas ocasiones, resolviendo el problema de que los circuitos de control no podían funcionar debido a las grandes fugas en las válvulas de regulación. Además, este método de ajuste también puede utilizarse con válvulas de regulación que cuentan con posicionadores no inteligentes. 3.4 Oscilaciones del posicionador de válvulas 3.4.1 Problemas en la instalación de las válvulas de control (1) Los problemas en la instalación de la válvula causan que el vástago de la válvula se atore. La válvula de regulación no está instalada en posición vertical, lo que provoca que el vástago de la válvula se atore. Esto puede causar que la válvula de regulación oscile. (2) La conexión de las tuberías de gas no es correcta. En las válvulas de regulación inteligentes de gran diámetro, existe un amplificador de presión de aire antes de la fuente de alimentación del posicionador de la válvula. Debido a la falta de planos de instalación, se cometió el error de conectar la entrada de aire del posicionador inteligente a la salida de aire del amplificador de presión. Como la cantidad de aire que sale de la salida del amplificador es insuficiente durante el movimiento de la válvula, esto provoca oscilaciones en su funcionamiento durante el proceso de regulación. 3.4.2 Problemas relacionados con las tuberías de proceso. ¿Existen en las tuberías de proceso dispositivos como amplificadores de capacidad que puedan causar flujos pulsantes en el fluido? Si existen tales dispositivos, es necesario ajustarlos primero antes de calibrar las válvulas de control; de lo contrario, también se podrán producir oscilaciones en dichas válvulas. 3.4.3 Ajuste de la sensibilidad del localizador inteligente. Finalmente, se puede resolver el problema de las oscilaciones en el localizador de válvulas mediante el uso de un controlador manual para ajustar los parámetros relacionados con la sensibilidad de respuesta de la válvula, el margen de inercia de la misma y su ganancia. Por supuesto, en muchos casos, incluso cuando existen problemas con la instalación y las tuberías relacionadas con el sistema, podemos solucionar los problemas de oscilación de las válvulas modificando directamente los parámetros relacionados con la sensibilidad de respuesta de la válvula, su zona muerta y su ganancia. Pero, aunque de esta manera la válvula pueda seguir funcionando, su uso a largo plazo seguramente causará daños significativos en ella, lo que afectará su vida útil. Además, una obstrucción en las vías de aire del posicionador de válvulas también puede causar que el posicionador no pueda completar su calibración o que presente oscilaciones. Antes de tratar la falla, es necesario resolver primero este problema. 4 Conclusión El posicionador inteligente de válvulas es un dispositivo de nueva generación que integra un microprocesador y utiliza el principio del equilibrio eléctrico. Con el paso del tiempo y los avances tecnológicos, su aplicación se volverá cada vez más amplia. Debido a su potente función de autodiagnóstico, cuando surge un problema generalmente se indica cuál es la pieza defectuosa en el localizador inteligente. Pero, a veces, estas indicaciones también pueden engañarnos. Al abordar los problemas relacionados con los posicionadores inteligentes de válvulas, primero hay que tener en cuenta que la tasa de fallos de estos dispositivos es muy baja. Por lo general, los problemas provienen de otras partes del sistema, pero todos esos problemas se manifiestan en el propio posicionador de la válvula. Por eso, es necesario abordar los problemas desde una perspectiva global del sistema. En muchos casos, los métodos habituales para solucionar los fallos en los posicionadores convencionales también son aplicables.