Проблемы настройки и решение проблем при использовании регулирующих клапанов с интеллектуальными датчиками положения

Thread Content

Проблемы настройки регулирующих клапанов с интеллектуальными регуляторами положения и способы их решения. Интеллектуализация является одним из направлений развития промышленного управления и автоматизации в настоящее время и в будущем. Она уже стала характерной чертой и признаком развития новых технологий, методов и продуктов в области промышленности и автоматизации. Поскольку интеллектуальные регуляторы клапанов превосходят обычные регуляторы клапанов по точности управления, способности к адаптации к условиям окружающей среды, стоимости ввода в эксплуатацию, технического обслуживания и эксплуатации, их использование становится все более распространенным. В то же время увеличивается количество проблем, возникающих в процессе настройки на месте. Как решить эти проблемы для более эффективного использования интеллектуальных позиционеров клапанов — вот вопрос, с которым должны сталкиваться наши специалисты по установке и настройке на месте. 1 Принцип работы интеллектуального позиционера клапана. Интеллектуальные позиционеры клапанов, как правило, имеют модульную конструкцию; в их состав входит отдельная основа для модулей. Это позволяет легко заменять отдельные модули на месте без необходимости разъединения проводов или кабелей. В основание этого модуля можно установить ряд дополнительных модулей: преобразователи входа/выхода, компоненты электронных и микропроцессорных устройств, пневматические исполнительные механизмы, датчики положения клапанов, приборы для измерения давления и т. д. Некоторые из этих дополнительных модулей, такие как приборы для измерения давления, являются опциональными. Схема внутренней структуры приведена на рисунке 1: Рисунок 1. Схема внутренней структуры интеллектуального регулятора клапанов. В интеллектуальном регуляторе клапанов используется высокоинтегрированный микроконтроллер. Вместо традиционного принципа балансировки сил применяется принцип электрической балансировки (цифровой балансировки). Входные сигналы от системы управления преобразуются с помощью микропроцессора и преобразователя I/P в сигналы для пневматического управления положением клапана. Для управления действием пневматического исполнительного механизма используются цифровые сигналы, указывающие на состояние «включено», «выключено» или «положение закрыто». Сигналы обратной связи о положении клапана преобразуются с помощью высокоточных датчиков положения в цифровые сигналы, которые затем передаются в микропроцессор для сравнения. Таким образом достигается функция преобразования электрических сигналов в пневматические и точное управление положением клапана. Датчик давления, встроенный в интеллектуальный позиционер клапана, используется для сбора сигнала давления сжатого воздуха, поступающего от позиционера к исполнительному механизму клапана. Это способствует повышению точности позиционирования клапана, а также служит основой для самодиагностики интеллектуального позиционера. Принцип электрического балансирования умного регулятора клапанов показан на рисунке 2: Рисунок 2. Принцип электрического балансирования. Основные характеристики умного регулятора клапанов: (1) Высокая сила выходного сигнала и скорость действия ； (2) Высокая точность регулировки (минимальная разрешающая способность хода достигает 0,05%), что обеспечивает точное позиционирование ； （3）Простая установка, высокая степень автоматизации настройки ； (4) Практически безобслуживаемая работа, что позволяет экономить время и облегчает использование ； （5）Функции ручной и автоматической калибровки с нулевым положением и диапазоном хода ； (6) Имеют опциональные или программируемые характеристики выхода ； (7) Имеет мощную функцию самодиагностики ； (8) Расход газа значительно меньше, чем у традиционных позиционеров клапанов ； （9）Можно выбирать значения заданных параметров и пределов контролируемых переменных ； （10）Возможна настройка зоны мертвой зоны регулирующего клапана ； (11) Онлайн-адаптивные алгоритмы означают возможность обеспечения высокого качества управления даже в сложных условиях окружающей среды ； (12) Встроенные в интеллектуальный позиционер клапана параметры могут обеспечить множество функций ； (13) Позиционер можно гибко и просто настроить, например, для задания характеристик клапана, ограничения хода или работы в нескольких режимах ； (14) Изменения температуры и давления сжатого воздуха оказывают крайне незначительное влияние на позиционер умного клапана; это влияние можно практически игнорировать. 3. Проблемы, возникающие в процессе настройки, и способы их решения За несколько лет работы с устройствами управления клапанами с интеллектуальными модулями мы столкнулись с рядом проблем и сбоев. Ниже приведены способы решения наиболее распространенных проблем: 3.1 Невозможность автоматической настройки интеллектуального модуля управления клапаном Обычно для настройки такого модуля достаточно использовать функцию автоматической настройки, имеющуюся в пульте управления. Однако иногда автоматическая настройка не удается. В таких случаях можно воспользоваться функцией ручной настройки, предусмотренной в пульте управления. После успешной ручной настройки автоматическая настройка обычно проходит без проблем. 3.2 Умные регуляторы клапанов не могут выполнять автоматическую и ручную калибровку. Если ни автоматическая, ни ручная калибровка умного регулятора не проходит, следует выполнить следующие действия: (1) Убедиться, что с системой подачи газа все в порядке, что каналы подачи газа в регуляторе клапана не заблокированы. (2) Проверить, не возникает ли заедания клапана во время открытия и закрытия из-за проблем с монтажом и т. д ； (3) Проверьте, правильны ли параметры клапана, установленные в интеллектуальном позиционере. Такие параметры, как модель и размеры клапана, должны соответствовать действительности. Особое внимание следует уделить тому, чтобы модель клапана совпадала с той, которая фактически используется. В модели клапана содержатся множество скрытых параметров, заданных производителем. Если при настройке с помощью пульта управления будет выбрана неверная модель клапана, это может привести к непредвиденным ошибкам ； (4) Неправильное расположение возвратного стержня позиционера клапана также может привести к тому, что интеллектуальный позиционер не сможет выполнить автоматическую и ручную настройку. Обычно из-за транспортировки или других причин гайка фиксации на штоке устройства точного позиционирования ослабевает, в результате чего шток отклоняется от своего первоначального положения. В таком случае необходимо снова отрегулировать положение штока. У обычных регулирующих клапанов с интеллектуальным управлением имеются специальные отверстия для фиксации рычага обратной связи. При отключении источника питания клапана можно определить положение рычага обратной связи непосредственно через эти отверстия. Благодаря высокой адаптивности интеллектуальных регуляторов клапанов, небольшое смещение положения возвратного стержня обычно не приводит к сбоям в их работе. Однако при слишком большом смещении регулятор клапана не может выполнять автоматическую и ручную настройку ； 3.3 У регулирующего клапана большая утечка; проблема сохраняется даже после настройки. Перед выпуском на рынок регулирующие клапаны проходят строгую настройку и тестирование на заводе. После установки на объекте, при условии, что технологические трубопроводы чисты, а внутренние элементы клапана не застряли и не повреждены, после автоматической настройки с помощью интеллектуального позиционера, как правило, утечка не становится значительной. Если после автоматической настройки у клапана по-прежнему сохраняются проблемы, можно воспользоваться следующими методами: (1) В случае с клапанами, закрывающимися под действием давления газа, сначала необходимо подать сигнал в 20 мА, чтобы клапан оказался в полностью закрытом состоянии. Затем с помощью двух замковых гайок на штоке клапана его нужно отрегулировать так, чтобы шток опустился как можно ниже, пока его невозможно будет сдвинуть дальше вниз. Затем подаётся сигнал около 12 мА, и с помощью двух зажимных гайок на штоке клапана регулируется его опускание на четверть оборота. (2) Для клапанов, управляемых с помощью газа, сначала можно подать сигнал в 4 мА, чтобы клапан находился в полностью закрытом состоянии. Затем с помощью двух замыкающих гайок на штоке клапана его можно отрегулировать так, чтобы шток опустился как можно ниже, пока дальнейшее опускание станет невозможным. Затем подаётся сигнал около 12 мА, и с помощью двух зажимных гайок на штоке клапана регулируется его опускание на четверть оборота. Вышеописанные методы нашли широкое применение в различных ситуациях; они позволяют решить проблему невозможности использования контрольных циклов из-за больших утечек в регулирующих клапанах. Кроме того, этот метод настройки можно применять и в случае использования регулирующих клапанов с неинтеллектуальными датчиками положения. 3.4 Колебания позиционера клапана 3.4.1 Проблемы с монтажом регулирующего клапана (1) Проблемы с монтажом клапана приводят к зажиму штока клапана. Регулирующий клапан установлен не вертикально, из-за чего шток клапана заедает, что может привести к его колебаниям. (2) Неправильное подключение газовой магистрали. В больших интеллектуальных регулирующих клапанах перед источником питания клапанный позиционер оснащен усилителем потока воздуха. Из-за отсутствия инструкции по монтажу произошла ошибка: вход для подачи воздуха к интеллектуальному позиционеру был подключен к выходу усилителя потока воздуха. В результате недостаточного количества воздуха, поступающего через выход усилителя во время движения клапана, возникали колебания при его регулировке. 3.4.2 Проблемы с технологическими трубопроводами. На технологических трубопроводах могут находиться устройства, способные вызывать пульсацию потока жидкости, такие как усилители объема. Если такие устройства присутствуют, их необходимо сначала настроить, прежде чем настраивать регулирующие клапаны. В противном случае это также может привести к колебаниям в работе регулирующих клапанов. 3.4.3 Регулировка чувствительности интеллектуального позиционера. В качестве последнего средства для устранения проблем с колебаниями позиционера клапана можно воспользоваться пультом управления для регулировки параметров чувствительности клапана, зоны бездействия клапана и коэффициента усиления. Конечно, во многих случаях, даже если с установкой и трубопроводной арматурой есть проблемы, мы можем решить проблему колебаний клапана путем прямой корректировки параметров чувствительности клапана, зоны бездействия клапана и коэффициента усиления в его позиционере. Однако при таком подходе клапан, хоть и будет функционировать, но в долгосрочной перспективе это неизбежно приведет к серьезному повреждению самого клапана, что сократит срок его службы. Кроме того, засорение воздушных каналов в регуляторе клапана также может привести к тому, что регулятор не сможет быть откалиброван или будет работать с перепадами. Перед устранением неисправностей необходимо сначала устранить этот фактор. 4 Заключение. Умные регуляторы клапанов — это новое поколение устройств для регулировки клапанов, в которых используется микропроцессор и принцип электрического баланса. С течением времени и развитием технологий его применение будет становиться всё более широким. Благодаря его мощной функции самодиагностики, при возникновении проблем обычно поступает уведомление о неисправности какого-либо компонента в интеллектуальном детекторе, однако иногда эти уведомления могут вводить нас в заблуждение. При решении проблем, связанных с интеллектуальными регуляторами клапанов, следует прежде всего учитывать тот факт, что вероятность поломок самих таких регуляторов крайне низка. Обычно проблемы возникают в других компонентах системы, но они проявляются именно в регуляторе клапана. Поэтому необходимо рассматривать проблему с точки зрения всей системы в целом. Во многих случаях методы устранения неисправностей у обычных регуляторов клапанов также могут быть применимы.