Problemas de calibração e soluções para válvulas reguladoras com localizadores inteligentes de válvula

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Problemas de calibração e soluções para válvulas reguladoras com localizadores inteligentes de válvula. A inteligência artificial é uma das direções de desenvolvimento no campo do controle industrial e da automação, tanto no presente quanto no futuro. Ela já se tornou uma tendência e um sinal distintivo no desenvolvimento de novas tecnologias, métodos e produtos na área industrial e automática. Como os posicionadores de válvulas inteligentes são superiores aos posicionadores convencionais em termos de precisão de controle, adaptabilidade ao ambiente, custos de implementação, manutenção e operação, sua aplicação prática está se tornando cada vez mais ampla. Porém, também aumentam os problemas que surgem durante o ajuste no local. Como lidar com esses problemas para que os localizadores de válvulas inteligentes possam ser utilizados de maneira mais eficaz é uma questão que os nossos técnicos de instalação e ajuste precisam enfrentar. 1 Princípio de funcionamento do posicionador inteligente de válvulas O posicionador inteligente de válvulas geralmente possui um design modular. Em seu interior, existe uma base modular independente, o que permite a substituição dos módulos locais de maneira fácil, sem a necessidade de desconectar os fios ou tubulações presentes no local. Nesta base de módulo, é possível instalar alguns submódulos: conversores I/P, componentes de unidade de processador eletrônico e microprocessador, atuadores pneumáticos, sensores de posição de válvulas, indicadores de pressão, entre outros. Alguns desses submódulos, como os indicadores de pressão, são opcionais. O diagrama de sua estrutura interna é mostrado na Figura 1: Figura 1 – Diagrama de estrutura interna do posicionador inteligente de válvulas. O posicionador inteligente de válvulas possui um microcontrolador de alta integração em seu interior. Ele utiliza o princípio de equilíbrio elétrico (equilíbrio digital) em vez do princípio tradicional de equilíbrio de forças. Os sinais de entrada provenientes do sistema de controle são convertidos, por meio do microprocessador e do conversor I/P, em sinais de posicionamento pneumático, permitindo assim o controle da posição da válvula. Os sinais digitais de ligar/desligar acionam o atuador pneumático. Os sinais de feedback da posição da válvula são convertidos em sinais digitais por meio de sensores de posição de alta precisão, sendo então enviados ao microprocessador para comparação. Dessa forma, é possível realizar a conversão entre sinais elétricos e pneumáticos, além de garantir um posicionamento preciso da válvula. O sensor de pressão integrado no localizador inteligente de válvulas é utilizado para coletar o sinal de pressão do ar enviado pelo localizador até o atuador da válvula. Isso ajuda a melhorar a precisão de posicionamento da válvula e também fornece informações necessárias para o autodiagnóstico do localizador inteligente. O princípio de equilíbrio elétrico do posicionador inteligente de válvulas é mostrado na Figura 2: Figura 2 – Princípio de equilíbrio elétrico. 2 Principais características do posicionador inteligente de válvulas: (1) Alta força de saída e velocidade de resposta ； (2) Alta precisão de ajuste (a resolução mínima do curso pode atingir 0,05%), permitindo um posicionamento preciso ； (3) Instalação simples, ajuste altamente automatizado ； (4) Funcionamento quase sem necessidade de manutenção, o que significa economia de tempo e facilidade de uso ； (5) Função de calibração manual e automática, com ponto de zero e faixa de curso ； (6) Possui características de saída opcionais ou programáveis ； (7) Possui uma forte funcionalidade de autodiagnóstico ； (8) O consumo de gás é muito menor em comparação com os posicionadores de válvulas tradicionais ； (9) É possível definir os valores de referência e os limites das variáveis de controle ； (10) É possível definir a zona morta da válvula de regulação ； (11) Programas adaptativos online significam que o controle pode ser realizado com alta qualidade, mesmo em condições ambientais adversas ； (12) Os parâmetros implícitos, integrados no localizador inteligente de válvulas, permitem a realização de diversas funções ； (13) O localizador permite uma configuração flexível e simples, como características da válvula, limitação de curso ou operação em várias etapas ； (14) As variações de temperatura e da pressão do ar comprimido têm um impacto extremamente pequeno nos posicionadores de válvulas inteligentes, podendo ser praticamente ignoradas. 3 Problemas que surgem durante o processo de depuração e soluções para eles Ao longo dos anos, durante o ajuste e uso de válvulas com localizadores inteligentes, encontramos alguns problemas e falhas. Abaixo estão algumas das soluções para os problemas mais comuns: 3.1 O localizador inteligente da válvula não consegue realizar o calibração automática. Geralmente, para calibrar o localizador inteligente da válvula, basta usar a função de calibração automática disponível no controlador manual. No entanto, às vezes a calibração automática não é possível. Nesses casos, pode-se utilizar a função de calibração manual do controlador. Depois que a calibração manual for concluída com sucesso, a calibração automática geralmente funciona sem problemas. 3.2 O localizador inteligente de válvulas não consegue realizar a calibração automática e manual. Quando a calibração automática e manual do localizador inteligente não são possíveis, devem ser seguidos os seguintes passos para diagnóstico e solução do problema: (1) Verificar se não há problemas no sistema de alimentação de ar, ou seja, se o circuito de ar do localizador de válvulas não está obstruído. (2) Verificar se, devido a problemas de instalação ou outros fatores, a válvula apresenta dificuldades ao ser aberta ou fechada ； (3) Verifique se os parâmetros da válvula definidos no localizador inteligente estão corretos. Parâmetros como o modelo e as dimensões da válvula devem corresponder à realidade. É importante notar que o modelo da válvula deve ser o mesmo utilizado na prática, pois nele estão incluídos muitos parâmetros configurados pelo fabricante. Se o modelo da válvula escolhido no controlador manual estiver incorreto, isso pode causar erros imprevisíveis ； (4) A posição inadequada do eixo de feedback do posicionador da válvula também pode impedir que o posicionador inteligente realize o calibração automática e manual. Geralmente, devido a questões relacionadas ao transporte ou a outros fatores, a porca de fixação no eixo de feedback do localizador inteligente se afrouxa, fazendo com que o eixo de feedback do localizador da válvula se desvie de sua posição original. Nesse caso, é necessário ajustar novamente a posição de instalação do eixo de feedback. Geralmente, as válvulas de regulação inteligentes possuem orifícios especiais para a fixação do braço de feedback. Ao desligar a fonte de alimentação da válvula, basta utilizar esses orifícios para determinar a posição do braço de feedback. Devido à grande capacidade de adaptação dos posicionadores inteligentes de válvulas, um pequeno desvio na posição de instalação do eixo de feedback geralmente não causa problemas no funcionamento do posicionador. No entanto, se o desvio for muito grande, o posicionador não conseguirá realizar o ajuste automático ou manual ； 3.3 Há grande vazamento no válvula de regulação; o problema persiste mesmo após a calibração. As válvulas de regulação passam por um processo rigoroso de calibração e teste pela fabricante antes de serem enviadas ao cliente. Após a instalação no local, e após se confirmar que os tubos de processo estão limpos e que as peças internas da válvula não estão presas ou danificadas, é feita uma nova calibração automática com o uso de um localizador inteligente. Nesse caso, geralmente não há mais grandes vazamentos. Se o problema persistir após a calibração automática da válvula, podem ser utilizados os seguintes métodos: (1) No caso de válvulas de fechamento por ar, pode-se primeiro enviar um sinal de 20mA para que a válvula fique completamente fechada. Em seguida, utilizam-se as duas porcas de fixação localizadas no eixo da válvula para ajustá-lo, fazendo com que ele se mova para baixo, até que não seja mais possível movê-lo. Em seguida, insira um sinal de aproximadamente 12 mA e use as duas porcas de fixação no haste da válvula para ajustá-la, fazendo com que ela se mova um quarto de volta para baixo. (2) Para as válvulas acionadas por ar, pode-se primeiro enviar um sinal de 4 mA, para que a válvula fique completamente fechada. Em seguida, utilizam-se as duas porcas de fixação localizadas no eixo da válvula para ajustá-lo, fazendo com que ele se mova para baixo, até que não seja mais possível movê-lo. Em seguida, insira um sinal de aproximadamente 12 mA e use as duas porcas de fixação no haste da válvula para ajustá-la, fazendo com que ela se mova um quarto de volta para baixo. Os métodos acima foram bem aplicados em diversas ocasiões, resolvendo o problema de o circuito de controle não funcionar devido a grandes vazamentos nas válvulas de regulação. Além disso, esse método de ajuste também pode ser utilizado com válvulas de regulação que possuem localizadores não inteligentes. 3.4 Oscilações no posicionador da válvula 3.4.1 Problemas na instalação da válvula de regulação (1) Problemas na instalação da válvula causam travamento do eixo da válvula. A válvula de regulação não foi instalada na posição vertical, o que faz com que o vástulo da válvula fique preso. Isso pode causar oscilações na válvula de regulação. (2) A conexão dos tubos de ar está incorreta. Nos válvulas de regulação inteligentes de grande diâmetro, existe um amplificador de pressão de ar antes da entrada de ar do localizador da válvula. Devido à falta de diagramas de instalação, houve um erro na conexão: a entrada de ar do localizador inteligente foi conectada ao terminal de escape do amplificador de pressão de ar. Como a quantidade de ar fornecida pelo terminal de escape do amplificador não era suficiente durante o movimento da válvula, isso causou oscilações na regulação da mesma. 3.4.2 Problemas com as tubulações de processo: Existem, nas tubulações de processo, dispositivos como amplificadores de capacidade que podem causar flutuações no fluxo do fluido. Se houver tais dispositivos, é necessário ajustá-los antes de calibrar as válvulas de regulação. Caso contrário, isso também pode causar oscilações nas válvulas de regulação. 3.4.3 Ajuste da sensibilidade do localizador inteligente Por fim, é possível resolver o problema de oscilação no localizador da válvula ajustando, por meio do operador manual, os parâmetros relacionados à sensibilidade de resposta da válvula, ao “dead zone” da válvula e ao ganho da válvula. É claro que, em muitos casos, mesmo quando há problemas com a instalação e com os tubos de processo, ainda é possível resolver os problemas de oscilação das válvulas ajustando diretamente os parâmetros relacionados à sensibilidade da válvula, ao “dead zone” da válvula e ao ganho da válvula. No entanto, embora a válvula continue funcionando dessa maneira, seu uso a longo prazo certamente causará danos significativos à própria válvula, reduzindo assim sua vida útil. Além disso, um entupimento nos canais de ar dentro do posicionador da válvula também pode causar a impossibilidade de o posicionador ser calibrado ou fazer com que ele oscile. Antes de resolver o problema, é necessário eliminar esse entupimento primeiro. 4 Conclusão O posicionador inteligente de válvulas é um dispositivo da nova geração, que integra um microprocessador e utiliza o princípio do equilíbrio elétrico para funcionar. Com o passar do tempo e o avanço da tecnologia, sua aplicação se tornará cada vez mais ampla. Devido à sua forte funcionalidade de autodiagnóstico, quando ocorrem problemas, geralmente é fornecida uma indicação sobre qual componente do localizador inteligente está com defeito. No entanto, às vezes essas indicações podem nos enganar. Ao lidar com problemas relacionados aos posicionadores inteligentes de válvulas, deve-se levar em consideração que a taxa de falhas desses dispositivos é muito baixa. Geralmente, os problemas estão relacionados a outras partes do sistema, mas esses problemas se manifestam no próprio posicionador da válvula. Isso exige que abordemos os problemas sob uma perspectiva sistêmica. Em muitos casos, os métodos tradicionais de resolução de falhas em posicionadores de válvulas também são aplicáveis.