傳統(tǒng)的電/氣閥門定位器是氣動調(diào)節(jié)閥的主要控制附件,與閥配套組成帶電/氣閥門定位器的氣動調(diào)節(jié)閥。來自調(diào)節(jié)器輸出的信號經(jīng)過定位器比例放大后輸出,用以控制執(zhí)行機構(gòu)動作,當(dāng)閥桿移動后,其位移量又通過機械裝置負(fù)反饋到閥門定位器,由此構(gòu)成一個使閥桿位移與輸入壓力成比例關(guān)系的負(fù)反饋系統(tǒng)。閥門定位器糾正閥桿行程的偏差,使其恢復(fù)到控制信號與閥桿行程的對應(yīng)關(guān)系上,從而保證調(diào)節(jié)閥的正確位置。
智能閥門定位器作為新一代產(chǎn)品,將傳統(tǒng)型閥門定位器功能與數(shù)字通信技術(shù)結(jié)合起來,性能有很大突破。如控制精度有所提高;可自動調(diào)整零位、自動調(diào)整滿量程;閥門故障診斷技術(shù)智能化;維修保養(yǎng)及現(xiàn)場調(diào)校十分方便等等。
智能閥門定位器與傳統(tǒng)閥門定位器的不同點主要表現(xiàn)在以下方面(見表1):
表1 智能閥門定位器與傳統(tǒng)閥門定位器的區(qū)別
不同點 | 傳統(tǒng)閥門定位器 | 智能閥門定位器 |
方塊圖 | | |
反饋擺 |
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不同 |
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2非通信式智能定位器與通信式智能定位器的比較
智能閥門定位器在功能上與傳統(tǒng)的閥門定位器相類似,但由于其電氣信號的轉(zhuǎn)換是數(shù)字量而非模擬量,因而又有所不同。根據(jù)是否可通信又可將智能閥門定位器分為三種類型。
(1)數(shù)字式不通信:一個電流信號4~20mA供給定位器;
(2)HART:一個電流信號4~20mA上疊加數(shù)字信號,即可在用于模擬信號傳輸?shù)膶?dǎo)線上進(jìn)行雙向數(shù)字通信;
(3)現(xiàn)場總線:這種定位器接受基于數(shù)字的信號并使用數(shù)字式電子線路配合機械部件來定位閥門。用全數(shù)字控制信號來取代了模擬控制信號。
針對不同的應(yīng)用場合,上述三種類型的智能定位器可應(yīng)用于不同的系統(tǒng)。下面將對非通信式智能定位器、通信式智能定位器及傳統(tǒng)的電/氣閥門定位器做出比較,見表2:
表2 非通信式智能定位器、通信式智能定位器及傳統(tǒng)的電/氣閥門定位器比較
| 傳統(tǒng)電/氣閥門定位器 | 非通信式智能定位器 | 通信式智能定位器 |
信號不同 | 4~20mA | 4~20mA | 4~20mA+HART RPOFIBUS等 |
價格 | 低 | 較低 | 較高 |
輸入阻抗 | 250Ω | 300Ω~350Ω | >500Ω |
零位和滿量程 | 手動調(diào)整 | 可自動調(diào)零位及滿量程 | 可自動調(diào)零位及滿量程 |
流量特性的調(diào)整方式 | 更換凸輪或調(diào)芯 | 用手操器實現(xiàn) | 可自動調(diào)零位及滿量程 |
信息采集 | / | 通過轉(zhuǎn)換器 | 可接入資產(chǎn)管理系統(tǒng) |
3 選用智能閥門定位器優(yōu)越性
通過上述理論上及工程應(yīng)用上的分析對比,選用智能閥門定位器可能改善控制系統(tǒng)的性能、使現(xiàn)場調(diào)校更為便利。
(1)被控對象非線性特性補償?shù)姆椒ǖ玫綌U(kuò)展。
被控對象非線性特性可以用控制閥流量特性來補償;可用普通閥門定位器或智能閥門定位器來補償;也可用智能數(shù)字控制器(例如,單回路或多回路控制器或DCS中的各種數(shù)字控制器)串接非線性環(huán)節(jié)實現(xiàn)。從降低投資成本和降低維護(hù)量等看,采用智能閥門定位器或數(shù)字控制器串接非線性補償環(huán)節(jié)具有軟連接的功能,可方便地更改非線性特性等優(yōu)點。
(2)控制閥的選型變得簡單。
控制閥的流量特性可全部采用線性流量特性或加工方便、精度高的流量特性,從而減少控制閥流量特性的類型。如果采用套筒等閥內(nèi)件,更可減少控制閥的閥體規(guī)格,使用戶的控制閥備件類型和規(guī)格大大減少。套筒閥等控制閥還可選用平衡式閥內(nèi)件、減噪網(wǎng)等部件,用于高壓差和要求降低噪聲的應(yīng)用場合。
(3)消除閥門定位器的非線性補償功能。
由于反饋凸輪的非線性特性影響控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行,控制閥流量特性的補償功能可用智能閥門定位器實現(xiàn),因此,閥門定位器的非線性補償功能可從其功能中**。
(4)閥門定位器的閥位檢測采用非接觸方式,這樣可大大提高控制回路的性能。
(5)智能閥門定位器可增設(shè)超前滯后環(huán)節(jié)。用于串級共振時增大副環(huán)時間常數(shù),錯開共振頻率。
4 實際工程應(yīng)用
在實際工程應(yīng)用中,更能帶來:
(1)減少回路調(diào)試成本,包括安裝成本及校驗成本;
(2)作用智能診斷技術(shù)維護(hù)回路,軟件診斷是閥門故障診斷的發(fā)展方向;
(3)通過減少過程偏差度來改善過程控制;
(4)自動校驗和組態(tài)。與傳統(tǒng)的零位和量程調(diào)校相比,可明顯節(jié)約時間;
(5)閥門診斷。通過DCS、PC軟件上具或手操器,用戶能夠在線對閥門做出健康狀況診斷,可不需拆卸閥門就檢測到閥門的實際情況,使預(yù)見性維護(hù)成為可能;
(6)具有遠(yuǎn)程通訊能力。可以實現(xiàn)閥門監(jiān)視并向用戶報告其設(shè)備情況。