摘要：控制的實(shí)現(xiàn)在調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥的控制在閥門定位器。閥門定位器的選擇，將直接影響調(diào)節(jié)閥和控制系統(tǒng)的整體性能和品質(zhì)。選擇智能閥門定位器，提高調(diào)節(jié)閥整體性能，實(shí)現(xiàn)控制性能的整體提高。 關(guān)鍵詞：智能閥門定位器　工程 LCD 故障診斷在石化工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐中，我們會(huì)選擇各種各樣的系統(tǒng)和更多種類的檢測(cè)和控制儀表。為什么？因?yàn)槲覀円獙?shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程的控制，達(dá)到我們要求的控制效果?？刂葡到y(tǒng)的實(shí)現(xiàn)包括三部分：檢測(cè)，控制器，調(diào)節(jié)單元。其中，調(diào)節(jié)單元中應(yīng)用最多最關(guān)鍵的是調(diào)節(jié)閥。而閥門定位器是調(diào)節(jié)閥最重要的附件之一，可以這么說(shuō)，閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的大腦和靈魂。 隨著工程設(shè)計(jì)實(shí)踐與國(guó)際上的接軌，我們感到普通閥門定位器越來(lái)越難以滿足工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐的要求。特別是在先進(jìn)控制系統(tǒng)和優(yōu)化控制方案層出不窮的今天，智能化的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一般要求。從實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的整體性能和經(jīng)濟(jì)效益最大化的基點(diǎn)出發(fā)，我們?cè)絹?lái)越多的選擇智能閥門定位器。 筆者作為工程設(shè)計(jì)人員，用過(guò)國(guó)內(nèi)外主要儀表廠家生產(chǎn)的智能閥門定位器。結(jié)合自己在工程設(shè)計(jì)和服務(wù)中的經(jīng)驗(yàn)，以西門子智能閥門定位器為主，兼顧其他廠家，談一談智能閥門定位器在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。 一 智能閥門定位器的優(yōu)點(diǎn) 1） 提高調(diào)節(jié)閥和控制系統(tǒng)的性能 智能閥門定位器的控制精度很高，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的精確控制，從而提高系統(tǒng)的控制水平。另外，智能閥門定位器可以方便設(shè)置閥門特性曲線，比如等百分比特性，西門子PS2系列就提供了1:25,1:33,1:50三種特性，ABB公司的TZID系列提供1:25, 1:50兩種特性，山武公司提供一種。另外，如果用戶對(duì)定位器內(nèi)置閥門特性不滿意或有特殊要求，可以通過(guò)自定義特性曲線功能進(jìn)行自定義閥門特性曲線的設(shè)置。西門子和ABB公司各提供20段曲線的設(shè)置，山武公司提供15段曲線。 2） 省氣，節(jié)約能耗和成本 我們要求不斷與國(guó)際接軌，但國(guó)際上著名的大石化公司的成本為什么控制得很好而我國(guó)經(jīng)過(guò)這么多年的努力卻仍與世界先進(jìn)水平有很大差距呢？從小處說(shuō)，我們做項(xiàng)目的時(shí)候沒(méi)有算經(jīng)濟(jì)賬。以儀表風(fēng)為例，生產(chǎn)一標(biāo)立儀表風(fēng)最小能耗1.6MJ，一度電是3.6MJ，工業(yè)用電一般1元/度，不考慮除水除油除塵和設(shè)備投資及儀表工工資的費(fèi)用，平均產(chǎn)一標(biāo)立儀表風(fēng)是0.44元。國(guó)產(chǎn)定位器和某些智能定位器生產(chǎn)廠商，由于技術(shù)上的原因，每小時(shí)的耗氣量很大，一般來(lái)說(shuō)，這些產(chǎn)品的穩(wěn)態(tài)耗氣量在350升/小時(shí)。對(duì)西門子PS2(穩(wěn)態(tài)耗氣量36升/小時(shí))和ABB公司的TZID系列（穩(wěn)態(tài)耗氣量30升/小時(shí)）來(lái)說(shuō)，在正常工況下可以節(jié)省0.3標(biāo)立/小時(shí)。一年省氣量是0.3X24X365=2628標(biāo)立,折算成人民幣成本，那么光節(jié)省能耗就可以節(jié)約1156.32人民幣/年。綜合考慮各種成本，一臺(tái)西門子智能閥門定位器每年至少可以節(jié)省1300人民幣/年，對(duì)大型石化企業(yè)來(lái)說(shuō)，定位器的數(shù)量是成百上千臺(tái)，以1000臺(tái)為例計(jì)算，全年可以節(jié)省費(fèi)用130萬(wàn)。然而，由于現(xiàn)有我國(guó)工程建設(shè)的一次性投資壓的較低，大部分項(xiàng)目采用普通定位器。雖然一次性投資較小，但投產(chǎn)、運(yùn)行的維護(hù)及各項(xiàng)消耗很大，結(jié)果從3~5年的時(shí)間段上看，總花費(fèi)成本反而很大，性能卻一般般。 3） 省氣，保持公網(wǎng)壓力的穩(wěn)定 對(duì)大型石化企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于用氣點(diǎn)很多，耗氣量很大，到裝置末端或遠(yuǎn)離空壓站的地方，儀表風(fēng)壓力很低，有時(shí)甚至不能推動(dòng)調(diào)節(jié)閥正常工作，無(wú)法滿足裝置的正常安全生產(chǎn)。如果采用低耗氣量的智能閥門定位器，由于用氣量極少，使總耗氣量大大降低，從而保持儀表風(fēng)公網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，保證裝置的安全可靠生產(chǎn)。 4） 初始化過(guò)程非常簡(jiǎn)單 對(duì)大多數(shù)智能閥門定位器來(lái)說(shuō)，初始化過(guò)程基本上非常簡(jiǎn)單。以西門子PS2為例，只需按4下按鈕并設(shè)置幾個(gè)簡(jiǎn)單參數(shù)，就可以自動(dòng)完成初始化過(guò)程。更方便的是，把設(shè)置好的參數(shù)上載到計(jì)算機(jī)中，可以再通過(guò)下載成批的復(fù)制到相同工況的定位器中，大大地節(jié)省了人力和時(shí)間，特別是在新建裝置開(kāi)工或進(jìn)行大修時(shí)。 5） 智能化的通信方式 智能閥門定位器最明顯的特征是進(jìn)行智能通信。對(duì)我們過(guò)程工業(yè)來(lái)說(shuō)，最常用的是HART通信，或是PA現(xiàn)場(chǎng)總線，或是FF現(xiàn)場(chǎng)總線。但并不是所有智能閥門定位器都支持以上通信方式。在石化企業(yè)中用量很多的西門子PS2智能閥門定位器不但支持上述通信協(xié)議，而且可以進(jìn)行AMS通信。在實(shí)際工程應(yīng)用中，如果采用HART通信（最常用，其他通信方式也可以），通過(guò)相應(yīng)的軟件和硬件，可以把全廠的智能閥門定位器的所有參數(shù)信息保存到計(jì)算機(jī)中，這是普通手持終端無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要對(duì)智能閥門定位器進(jìn)行維護(hù)或更換是，可以從信息庫(kù)中方便的檢索到儀表參數(shù)并快速下載到閥門定位器中，極大節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間和成本，另外，再也不會(huì)為保存大量資料而犯難了。 6） 二進(jìn)制輸入,聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)閥門 對(duì)智能閥門定位器，大多具有自保聯(lián)鎖功能。ABB公司的閥門定位器可以在斷電時(shí)自鎖，西門子公司的PS2在斷信號(hào)時(shí)也可以自鎖或按要求開(kāi)關(guān)閥門。在具備上述功能的同時(shí)，這些定位器也接受外部連鎖信號(hào)的輸入。雖然這些連鎖動(dòng)作反應(yīng)不是毫秒級(jí)別的，但對(duì)很多過(guò)程工業(yè)來(lái)說(shuō)，秒級(jí)的連鎖已經(jīng)足夠了。比如加熱爐燃料油閥門的連鎖。同時(shí)，對(duì)安全等級(jí)要求高的毫秒級(jí)連鎖，在設(shè)計(jì)規(guī)定中要單獨(dú)設(shè)置，不允許與控制回路放在一起，所以要求智能閥門定位器的聯(lián)鎖達(dá)到毫秒級(jí)別是沒(méi)有實(shí)際意義的。 7） 方便快捷地設(shè)置分程調(diào)節(jié) 根據(jù)實(shí)際需要，工程設(shè)計(jì)中需要用一個(gè)輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制兩臺(tái)或多臺(tái)調(diào)節(jié)閥，這就需要閥門定位器只對(duì)輸入信號(hào)的某個(gè)范圍有響應(yīng)。以西門子PS2舉例，可以很方便的通過(guò)軟件或手動(dòng)設(shè)置分程調(diào)節(jié)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。 8） 豐富的故障診斷功能 故障診斷功能是智能閥門定位器非常重要的功能。在實(shí)際開(kāi)工或調(diào)試過(guò)程中，我們會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。如何正確地判斷和解決這些問(wèn)題，對(duì)裝置正常安全生產(chǎn)十分重要。對(duì)智能定位器來(lái)說(shuō)，診斷閥門泄漏量，閥填料，閥磨損等，是大部分智能定位器生產(chǎn)廠家提供的功能。但也有一些廠家提供的功能很少或基本沒(méi)有，所以在選型時(shí)一定要閱讀樣本并咨詢生產(chǎn)廠家。 二 智能閥門定位器的選擇 在工程設(shè)計(jì)中，我們要仔細(xì)選擇適合的智能閥門定位器，具體要注意以下幾點(diǎn)： 1） 要求滿足現(xiàn)場(chǎng)工況，實(shí)現(xiàn)智能化的要求 我們選用智能閥門定位器，就是要獲得其智能化的功能并提高整體控制性能。因此，在滿足現(xiàn)場(chǎng)工況的條件下，智能化是我們重要的指標(biāo)。智能包括其通信功能，在線或離線故障診斷功能等。 2） 要求現(xiàn)場(chǎng)操作要方便 對(duì)某些智能閥門定位器產(chǎn)品，由于設(shè)定比較復(fù)雜，影響了產(chǎn)品在實(shí)際使用中的效果。所以，我們首選操作方便的產(chǎn)品。 3） 要求性價(jià)比高，節(jié)約能耗和成本 我們除考慮儀表的一次投資外，還要考慮其運(yùn)行成本。從3~5年的時(shí)間段上看，哪種產(chǎn)品綜合性能高，我們就選取哪種產(chǎn)品。 4） 要求現(xiàn)場(chǎng)顯示 對(duì)某些智能閥門定位器產(chǎn)品，由于沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示，所以在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)時(shí)必須借助手操器調(diào)節(jié)。這增加了成本。另外，對(duì)LCD液晶顯示，要注意其在極低環(huán)境溫度下的顯示效果。 5） 要求在某些情況下，保證遠(yuǎn)距離安裝的正常工作 由于現(xiàn)在大型石化企業(yè)采用聯(lián)合中控室的越來(lái)越多，所以從控制室到現(xiàn)場(chǎng)智能閥門定位器的距離可能很遠(yuǎn)，電纜電壓降的問(wèn)題必須考慮，否則智能閥門定位器不能正常工作。 三 智能閥門定位器在工程實(shí)踐的應(yīng)用實(shí)例 在工程施工和裝置開(kāi)車運(yùn)行過(guò)程中，由于設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)的各種原因，調(diào)節(jié)閥會(huì)產(chǎn)生各種各樣的故障。對(duì)某些問(wèn)題，我們可以通過(guò)智能閥門定位器來(lái)解決。 1) 實(shí)例一 某煉油廠裝置在裝置運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)幾臺(tái)調(diào)節(jié)閥打不開(kāi)或不能完全關(guān)閉。經(jīng)檢查，在排除其他因素后，確定由于實(shí)際操作壓力高于設(shè)計(jì)壓力，閥門前后的差壓造成磨擦力增大而執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能克服。在這種情況下，或者更換更大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或者想辦法增加氣源壓力。由于更換執(zhí)行機(jī)構(gòu)耗時(shí)耗力，最重要的是影響裝置正常生產(chǎn)，所以決定想辦法增加氣源壓力?，F(xiàn)場(chǎng)采用的是普通定位器加過(guò)濾器減壓閥，調(diào)節(jié)過(guò)濾減壓閥出口壓力到最大，仍然不能解決問(wèn)題，但儀表風(fēng)公網(wǎng)壓力與過(guò)濾減壓閥出口壓力仍有二公斤的空間。試驗(yàn)把儀表風(fēng)直接接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜頭上，問(wèn)題解決。但由于公網(wǎng)壓力波動(dòng)及其他因素的影響，普通定位器無(wú)法正常使用和調(diào)節(jié)。因此，決定用庫(kù)存的一臺(tái)某廠商的智能閥門定位器，由于此廠家的定位器不受氣源波動(dòng)的影響，因此在定位器前安裝上過(guò)濾器后安裝到閥門上，調(diào)節(jié)閥正常工作，問(wèn)題得以解決。 2) 實(shí)例二 某裝置停工大修。調(diào)節(jié)閥的檢測(cè)工作量很大，時(shí)間緊，任務(wù)急。由于這批調(diào)節(jié)閥配置了某公司的智能閥門定位器，其具有豐富的故障診斷功能，因此用智能閥門定位器對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行故障診斷，包括閥門泄漏量，閥門填料等關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)故障診斷結(jié)果對(duì)有問(wèn)題的調(diào)節(jié)閥拆下進(jìn)行維護(hù)，而沒(méi)有問(wèn)題的調(diào)節(jié)閥則確認(rèn)為可以正常使用。開(kāi)工后，經(jīng)過(guò)一年的運(yùn)行，證明調(diào)節(jié)閥工作狀況良好。 3) 實(shí)例三 某工廠，由于調(diào)節(jié)閥投運(yùn)幾年后，資料的不斷使用及人員的不停變更，造成資料的流失，相當(dāng)大一部分找不著了。在新建項(xiàng)目和改造時(shí)，他們選用了智能閥門定位器，通過(guò)相應(yīng)的軟硬件，把全廠定位器及相關(guān)信息保存起來(lái)，在以后的生產(chǎn)和維修期間，可以方便的查閱并使用。 4) 實(shí)例四 某石化裝置調(diào)節(jié)閥，由于設(shè)計(jì)選擇了正作用，但在開(kāi)工時(shí)工藝要求實(shí)現(xiàn)反作用，這就需要對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)整。由于調(diào)節(jié)閥膜頭調(diào)整比較麻煩，而定位器選用的是智能型，所以，通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整智能閥門定位器的參數(shù)，就實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥正反作用的轉(zhuǎn)換。 以上是筆者在工程設(shè)計(jì)和服務(wù)中的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展過(guò)程來(lái)說(shuō)，采用智能閥門定位器是一種趨勢(shì)。我們希望越來(lái)越多的設(shè)計(jì)和用戶能夠采用智能閥門定位器，不斷提高我們工廠的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，不斷把我們國(guó)家的自控水平推向世界領(lǐng)先地位。