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智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法
點擊次數(shù):1594      更新時間:2022-04-24

智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法

 在過程控制系統(tǒng)中,氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(以下簡稱調(diào)節(jié)閥)作為控制系統(tǒng)中的最終控制單元,起到了極其關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)概念上的閥門定位器作為調(diào)節(jié)閥的一個主要附件,主要用于提高調(diào)節(jié)閥控制精度。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展,與之相匹配的現(xiàn)場智能化儀表也得到了加速發(fā)展,對于調(diào)節(jié)閥要實現(xiàn)智能化,就智能化閥門定位器,也就是說智能型閥門定位器是實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥智能化的重要組成部分;另外從功能上來講智能型閥門定位器與模擬閥門定位器也有本質(zhì)區(qū)別,智能型閥門定位器除了實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥控制功能外,還有一個更重要的方面就是對調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)的診斷功能。并通過診斷軟件,分析和判別調(diào)節(jié)閥的"健康"狀況,從而改變了傳統(tǒng)觀念上調(diào)節(jié)閥的維護,減少了調(diào)節(jié)閥在運行期間的事故發(fā)生,延長了調(diào)節(jié)閥的使用壽命。定位器是氣動執(zhí)行器的主要附件,它與氣動執(zhí)行器配套使用,用來提高閥門的位置精度,克服閥桿摩擦力和介質(zhì)不平衡力的影響,從而保證閥門按照調(diào)節(jié)器來的信號實現(xiàn)正確定位。

調(diào)節(jié)閥1.jpg

智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法下列情況下,要配定位器:

1、介質(zhì)壓力高、壓差大的時候;

2、氣動調(diào)節(jié)閥的口徑大時(DN>100);

3、高溫或低溫調(diào)節(jié)閥;

4、需要提高氣動調(diào)節(jié)閥的動作速度時;

5、用標準信號、操作非標準彈簧的執(zhí)行機構(gòu)時(20~100KPa以外的彈簧范圍);

6、用于分程控制時;

7、使閥門實現(xiàn)反向動作時(氣關(guān)式和氣開式互相轉(zhuǎn)換);

8、需要改變閥的流量特性時(可以改變定位器凸輪);

9、無彈簧執(zhí)行機構(gòu)或活塞執(zhí)行機構(gòu),要實現(xiàn)比例動作時;

10、用電信號去操作氣動執(zhí)行機構(gòu)時,必須配電-氣閥門定位器?!?/p>

智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法的維護

  典型的調(diào)節(jié)閥的維護有以下三種方法:被動性維護(ReactiveMaintenance);預(yù)防性維護(PreventiveMaintenance);預(yù)測性維護(PredictiveMaintenance)?!?/p>

  被動性維護一一當調(diào)節(jié)閥發(fā)生故障后,對調(diào)節(jié)閥進行檢修。在使用過程中,調(diào)節(jié)閥自身或者某些附件出現(xiàn)故障,造成調(diào)節(jié)閥不能正常工作,更嚴重的情況導(dǎo)致整個系統(tǒng)不能正常工作,造成很大的事故發(fā)生?! ?/p>

  預(yù)防性維護一一按照過去的生產(chǎn)過程經(jīng)驗,有計劃地安排某些調(diào)節(jié)閥進行維護或檢修,以防止調(diào)節(jié)閥的事故發(fā)生。它對前者來說是一個有計劃安排,雖然能避免一些調(diào)節(jié)閥事故的產(chǎn)生,但由于沒有現(xiàn)場使用的調(diào)節(jié)閥的許多信息,在安排上不能避免的造成某些調(diào)節(jié)閥工作正常也被安排在檢修行列,而某些不適用的調(diào)節(jié)閥仍被使用在過程控制系統(tǒng)中?!?/p>

  預(yù)測性維護一一通過智能儀表或其它診斷設(shè)備獲取調(diào)節(jié)閥的信息。氣動調(diào)節(jié)閥不能存貯自身任何信息,而智能型閥門定位器開發(fā)使用,它們除了提高調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)品質(zhì)外,對調(diào)節(jié)閥的診斷功能也逐步加強。下面對智能型閥門定位器的自身診斷及對調(diào)節(jié)閥診斷功能作一些分析?!?/p>

氣動調(diào)節(jié)閥14.jpg

  智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法智能型閥門定位器的自身診斷

  由于智能型閥門定位器是安裝在氣動調(diào)節(jié)閥上,其工作環(huán)境相對惡劣,如環(huán)境溫度、管道振動等因素都會對智能型閥門定位器正常工作帶來不利影響。智能型閥門定位器在設(shè)計過程中,考慮到這些不利因素,設(shè)計了一些自身的診斷功能。另一方面,大多數(shù)智能型閥門定位器都具有通訊功能,如HART、FF、PROFIBUS等通信協(xié)議,控制系統(tǒng)通過這些通信協(xié)議可以獲得所需的現(xiàn)場儀表管理信息、以及故障報警信息。

  1、智能型閥門定位器的自診斷

  智能型閥門定位器的自診斷是它的基本功能之一,自診斷在不影響正常工作情況下進行,常見的診斷有開機診斷、周期性診斷?!?/p>

  2、輸入信號超量程 

  當規(guī)定智能型閥門定位器輸入信號設(shè)定后,如果控制信號超出設(shè)定值,智能型閥門定位器發(fā)出超量程報警信號。 

  3、傳感器故障 

  由于智能型閥門定位器直接安裝在調(diào)節(jié)閥上,受到調(diào)節(jié)閥振動的影響造成智能型閥門定位器反饋部件失靈,如反饋桿松脫、線路故障、位置傳感器自身故障等,智能型閥門定位器檢測不到正常的反饋信號,它會發(fā)出一個報警信號。

  以上1、2兩種情況智能型閥門定位器仍然可以正常工作,但它會發(fā)出報警信號;但對于3種情況,定位器將出現(xiàn)不正常工作,并發(fā)出報警信號,儀表工程師根據(jù)報警內(nèi)容,做出相應(yīng)判斷并及時加以處理,減少不必要的停產(chǎn)。

  智能型閥門定位器對調(diào)節(jié)閥的診斷 

  智能型閥門定位器對調(diào)節(jié)閥的故障診斷是通過附加傳感器來完成的。定位器內(nèi)部的微處器通過定時采集各種傳感器的數(shù)據(jù),并對各種數(shù)據(jù)進行運算、比較、分析、組態(tài),將出現(xiàn)異常的信息通過組態(tài)軟件輸出報警信號。智能型閥門定位器對調(diào)節(jié)閥的診斷分為在線診斷、離線診斷;在線診斷包括:調(diào)節(jié)閥的動作次數(shù)、行程累加、填料函泄漏診斷、噪聲診斷、環(huán)境溫度診斷等,離線診斷包括:執(zhí)行機構(gòu)及氣路的密封性、靜特性、階躍過渡及頻率響應(yīng)特性。

 1、智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法在線診斷 

  a.動作次數(shù),行程累加  

  在同一系統(tǒng)中,由于調(diào)節(jié)閥處于不同的工作位置,它的動作頻率、行程位移大小都是不一樣,通過檢測位置傳感器,很方便獲得調(diào)節(jié)閥的動作次數(shù)及 

  行程累加值。采集這些數(shù)據(jù)我們可以判斷調(diào)節(jié)閥的"健康"狀況",并通過組態(tài)軟件對采集的數(shù)據(jù)分析調(diào)節(jié)閥的工作點,畫出柱狀形圖可以清楚看出閥門正常工作區(qū)域。從圖一可以清楚地看出閥門處于正常工作區(qū)域內(nèi),而圖2閥門長期處于小開度工作,不利于正常工作。另外根據(jù)采集的數(shù)據(jù)可進行動態(tài)應(yīng)力分析。

  b.填料函泄漏診斷  

  通過安裝在調(diào)節(jié)閥的填料處泄漏檢測器,實時檢測填料函在工作中是否存在外泄漏情況。因此特別適用于對劇毒、貴重的易揮發(fā)和有放射性的介質(zhì)等場合使用,可以防止資源浪費或引起環(huán)境污染?! ?/p>

  c.噪聲診斷

  噪聲對人類的危害是極其嚴重的,它能使人的聽覺減弱,甚至損傷,對人類帶來心理和生理性的不良影響,它是繼大氣污染和水質(zhì)污染之后,成為威脅人類的第三種公害。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,控制閥已成為最主要的噪聲源。智能閥門定位器可外接聲音傳感器,可以檢測調(diào)節(jié)閥噪聲大小。通過檢測的數(shù)據(jù)可以作一些分析:如噪聲頻率小于1500Hz為機械振動、噪聲頻率高達100OOHz時,調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生空化。因此通過噪聲的頻率可以判別調(diào)節(jié)閥不正常工作的原因;另外,如在閥門關(guān)閉情況下噪聲比正常工況要大,還可以判斷閥門有內(nèi)漏。  

  d.環(huán)境溫度診斷  

  通過溫度傳感器,隨時測量定位器的外殼表面溫度,在防爆場合如外殼的表面溫度超出防爆要求的設(shè)定值,定位器發(fā)出報警信號。另外定位器還記錄在線過程中最大/最小的溫度值。每個溫度段的工作時間,如果調(diào)節(jié)閥長期處于高溫下工作,我們必須考慮定位器及調(diào)節(jié)閥內(nèi)的塑料件、橡膠件的老化情況?!?/p>

 

  2、智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法離線診斷 

  a.執(zhí)行機構(gòu)及管路的氣密性

  執(zhí)行機構(gòu)診斷通過接入一個壓力傳感器,實時檢測輸入執(zhí)行機構(gòu)的壓力,與閥位傳感器檢測到的調(diào)節(jié)閥行程形成一個相對應(yīng)的關(guān)系曲線如圖3:

 每一臺智能型閥門定位器安裝在任何一臺調(diào)節(jié)閥上后,*行定位器的自診斷工作,以保證智能型閥門定位器的正常工作,通過定位器的自診斷,得到正、反行程特性曲線如圖3。當調(diào)節(jié)閥工作一些時間后,智能型閥門定位器再一次對調(diào)節(jié)閥進行測試,出現(xiàn)一些不正常的情況如圖4:

  曲線的下移說明存在執(zhí)行機構(gòu)的膜片老化、密封氣室外泄漏、連接氣管由于振動等原因出現(xiàn)漏氣問題;另外在調(diào)節(jié)閥關(guān)位出現(xiàn)行程值偏大,可以判斷閥芯或閥座產(chǎn)生磨損,調(diào)節(jié)閥泄漏量變大,嚴重情況下智能閥門定位器發(fā)出報警信號?! ?/p>

  b.靜特性測試

  靜特性是調(diào)節(jié)閥的行程與輸入信號之間的靜態(tài)關(guān)系,它包括:基本誤差、始終點偏差、額定行程偏差、回差、死區(qū)、重復(fù)性、再現(xiàn)性、線性度誤差  

  c.階躍過渡的測試 

  階躍過渡過程是在調(diào)節(jié)閥沒有負荷的情況下,當輸入信號從一個定值突然改變成另一個定值時,輸出跟隨變化的過程。一般包括時間常數(shù)、時滯、上升時間、穩(wěn)定時和過沖?! ?/p>

  d.頻率響應(yīng)特性的測試 

  頻率響應(yīng)特性是在調(diào)節(jié)閥在沒有負荷的情況下,輸入到定位器的輸入信號是一個無崎變的正弦波,輸出值穩(wěn)定后,系統(tǒng)的輸出也是一個頻率相同的正弦,但輸出的振幅、相位與輸入不一定相同,而是隨輸入信號頻率的變化而變化。頻率響應(yīng)特性是反應(yīng)調(diào)節(jié)閥靈敏度的標志之一,動態(tài)特性好就意味著調(diào)節(jié)閥反應(yīng)靈敏、快速,而且穩(wěn)定性好。

  調(diào)節(jié)閥的閥體都鑄有公稱壓力、口徑、介質(zhì)流向等標志。若閥體上的字體是正的,閥芯和閥體屬于正裝,閥桿向下移時閥門關(guān)小.若閥體上的字體是倒的,閥芯和閥體屬于反裝,閥桿向下移時閥門打開。通過觀察閥體上字體的倒正,可判斷調(diào)節(jié)閥屬于正裝還是反裝。閥體正裝,閥上字體也是正的,且配用的執(zhí)行機構(gòu)是正作用式,調(diào)節(jié)閥是氣關(guān)式,閥上字體是倒的就是氣開式。小口徑或角形閥,配用正作用執(zhí)行機構(gòu),調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式,配用反作用執(zhí)行機構(gòu),調(diào)節(jié)閥為氣開式。

智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法安裝原則

①氣動調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在水平管道上,并上下與管道垂直,一般要在閥下加以支撐,保證穩(wěn)固可靠。對于特殊場合下,需要調(diào)節(jié)閥水平安裝在豎直的管道上時,也應(yīng)將調(diào)節(jié)閥進行支撐(小口徑調(diào)節(jié)閥除外)。安裝時,要避免給調(diào)節(jié)閥帶來附加應(yīng)力。

②氣動調(diào)節(jié)閥安裝位置,距地面要求有一定的高度,閥的上下要留有一定空間,以便進行閥的拆裝和修理。對于裝有氣動閥門定位器和手輪的調(diào)節(jié)閥,必須保證操作、觀察和調(diào)整方便。

③氣動調(diào)節(jié)閥的工作環(huán)境溫度要在-30~+60℃、相對濕度不大于95%環(huán)境中。

④氣動調(diào)節(jié)閥的口徑與工藝管道不相同時,應(yīng)采用異徑管連接。在小口徑調(diào)節(jié)閥安裝時,可用螺紋連接。閥體上流體方向箭頭應(yīng)與流體方向一致。

⑤氣動調(diào)節(jié)閥前后位置直管段長度≥10倍的管道直徑(10D),以避免閥的直管段太短而影響流量特性。

⑥安裝時氣動調(diào)節(jié)閥要設(shè)置旁通管道。目的是便于切換或手動操作,可在不停車情況下對氣動調(diào)節(jié)閥進行檢修。

⑦氣動調(diào)節(jié)閥在安裝前要*清除管道內(nèi)的異物,如污垢、焊渣等。

  智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法結(jié)束語 

  由此可見智能型閥門定位器的故障診斷是通過安裝在執(zhí)行機構(gòu)和閥體上的附加傳感器來完成的。定位器獲得了現(xiàn)場的許多原始數(shù)據(jù),微處理機通過對這些數(shù)據(jù)的分析、運算、判斷等處理,分成若干邏輯組,易于快速辨識所有的變量,發(fā)現(xiàn)異常情況立即采取應(yīng)急措施并報警。以氣源為動力、以氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)為執(zhí)行器、4-20mA信號為控制信號,并借助電氣閥門定位器、空氣過濾減壓閥等附件去驅(qū)動閥門動作,從而達到最管道介質(zhì)的流量、壓力、溫度等工藝參數(shù)開關(guān)量或比例式調(diào)節(jié)。氣動調(diào)節(jié)閥由氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)和閥體兩部分組成。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)主要由波紋膜片,平衡彈簧和推桿組成,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。執(zhí)行機構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置,它接受標準氣壓信號后,經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成推力,使推桿產(chǎn)生位移,同時帶動閥桿及閥芯動作,使閥芯產(chǎn)生相應(yīng)位移,通過改變閥門的開度,來達到控制介質(zhì)工藝參數(shù)之目的。 

  通常離線診斷被安排在調(diào)節(jié)閥預(yù)防性維護過程中,對預(yù)防性維護計劃中的調(diào)節(jié)閥的診斷記錄與調(diào)節(jié)閥第一次投用的全性能原始數(shù)據(jù)相比較,可以發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥什么地方出現(xiàn)了問題,問題的嚴重性,怎么樣解決問題,提出專家性的建議,以幫助儀表工程師做出正確的選擇。 

智能氣動薄膜調(diào)節(jié)閥定位器故障診斷解決辦法

  目前,有些智能型閥門定位器的生產(chǎn)廠家設(shè)法將離線診斷逐步移植到在線診斷過程中,通過*診斷軟件,完成閥門/執(zhí)行機構(gòu)的摩擦力、執(zhí)行機構(gòu)的信號范圍、彈簧剛度及閥座的關(guān)閉力,以及階躍診斷測試包括:靜特性測試、階躍過渡過程測試、頻率響應(yīng)特性測試。使調(diào)節(jié)閥的預(yù)防性維護轉(zhuǎn)向預(yù)見性維護,減少了停車時間,降低生產(chǎn)運行成本,提高了生產(chǎn)力。