介紹了西門子sipart ps2智慧型定位器的組成原理及安裝與日常維護。
引言在石化工程應用中，隨著工業自動化水平和資訊產業的飛速發展，dcs及現場匯流排技術的廣泛應用，各類生產裝置對智慧型儀表的應用量逐年遞增，對智慧型儀表的要求也越來越高。儀器儀表的智慧型化程度僅停留在檢測環節已不能滿足需求，控制閥執行單元實現智慧型化與調節品質密切相關，而執行單元的智慧型化主要體現在閥門定位器上，因此智慧型閥門定位器就成為控
制環節中非常重要的組成部分。
智慧型閥門定位器是基於微處理技術的新一代高效能電/氣動閥門定位器，它接收控制器的4～20ma訊號，通過調節閥執行機構的供氣壓力，精確地將閥門穩定在控制訊號規定的置，可以大大提高生產效率。由於智慧型閥門定位器在控制精度、對環境的適應性、投運、維護及操作費用等方面都優於常規閥門定位器，它的實際應用也日益廣泛，現場調校**現的問題也開始增加。如何處理這些問題，使智慧型閥門定位器得到更好的應用，是我們現場安裝除錯人員所必需面對的問題。
本文從工程實施角度出發，結合西門子公司sipart ps2智慧型閥門定位器談一談智慧型閥門定位器在工程實踐中的應用。
1智慧型閥門定位器的工作原理
1.1 閥門定位器的工作原理
根據所使用的輸入訊號，閥門定位器分為氣動閥門定位器和電氣閥門定位器兩類，電氣閥門定位器又分為普通和智慧型兩類。電氣閥門定位器除了有氣動閥門定位器的功能外，還有電氣轉換功能，智慧型電氣閥門定位器採用微處理器實現數字控制，具有更強補償功能。圖1是閥門定位器的原理框圖。
圖1閥門定位器的原理框圖
智慧型閥門定位器一般採用模組化設計，其內部有乙個獨立的模組基座，它可以很方便地在現場更換子模組而不必拆現場的導線或導管。這個模組基座中可以安裝一些子模組：i/p轉換器、電子和微處理器單元元件、氣動繼能器、閥位感測器、壓力指示表等，其中的一些子模組如壓力指示表等為可選件。
圖2是智慧型閥門定位器的內部組成。
圖2智慧型閥門定位器的內部組成
1.2 西門子sipart ps2閥門定位器的控制實現
西門子sipart ps2定位器是一種數字式的高整合度微處理器的現場裝置，由殼體、印刷電路板、閥位反饋系統、接線端子盒、氣路控制及放大部分等組成。該定位器採用微處理器，將由dcs輸出的控制訊號與閥門位置的反饋訊號進行比較，當微處理器檢測到偏差時，它將根據偏差的大小和方向利用程式來控制壓電閥，再由壓電閥來調節執行機構氣室的進氣量，當然對於單作用的執行機構需要輸出1路氣動訊號，而對於雙作用執行機構則需要輸出2路氣動訊號。
壓電閥是sipart ps2智慧型閥門定位器的核心部分，當壓電閥處於失電狀態時，由於彈簧的作用，壓電陶瓷彎曲轉換裝置關閉操作噴嘴，由於排放口通大氣，此時腔室處於不受壓的狀態，在彈簧的作用下活塞處於最高點位置，因此沒有淨化風從p(儀表風人口)到a(去執行機構膜頭)；當壓電閥處於得電狀態時，壓電陶瓷彎曲轉換裝置壓縮彈簧並關閉排放口，而此時腔室處的壓力通過噴嘴而迅速增加，迫使活塞下移，則淨化風從p到a通過。
由壓電閥工作原理得知，當控制閥處於穩態時，壓電閥關閉，此時耗氣量理論上為零。而實際情況也是如此，其穩態耗氣量(標準狀況)3．6×10 m／h。與常規閥門定位器的穩態耗氣量(標準狀況)0．35 m ／h相比，在正常工況下可以節省0．3 m／h。
2智慧型閥門定位器的主要特點
相對於普通電氣閥門定位器來講，sipart ps2智慧型閥門定位器具有以下特點：
(1)提高控制閥和控制系統的效能，由於智慧型閥門定位器的設定精度準確，是實現提高控制閥控制精度的保障，從而提高系統的整體控制水平。
(2)節氣，保持管網壓力的穩定，對大型石化企業來說，由於用氣點很多，耗氣量很大，到裝置末端或遠離空壓站的地方，儀表風壓力普遍偏低，有時甚至影響控制閥的正常工作，無法滿足裝置的正常安全生產。如果採用低耗氣量的智慧型閥門定位器，由於用氣量極少，使總耗氣量降低，從而保持儀表風管網壓力的穩定，保證裝置末端的控制閥正常工作。
(3)初始化過程簡單。對大多數智慧型閥門定位器來說，初始化過程基本上比較簡單。只需根據操作手冊設定相關引數並按下按鈕，就可以自動完成初始化過程。
同時，把設定好的引數上傳到計算機中，通過成批**的方式可將相同工況的定位器進行複製，省時省力。在新建裝置開工或舊裝置進行大修時其特別明顯。
(4)智慧型化的通訊方式。隨著工業自動化控制的不斷進步，智慧型通訊以高效快捷得到了大多數使用者的肯定。習慣了變送單元的智慧型通訊方式，自然對智慧型閥門定位器進行智慧型通訊得到認同。
在石化領域中，hart通訊已得到普遍應用，ff現場匯流排也正被人們所接受。sipart ps2智慧型閥門定位器不但支援上述通訊協議，並可以在實際工程應用中，通過相應的軟體和硬體把全廠的智慧型閥門定位器的所有引數資訊儲存到計算機中，包括把標定、組態、診斷、維護及其操作時間記錄下來，這是普通手操器無法實現的。當需要對該定位器進行維護或更換時，可以從資訊庫中檢索到該儀表引數，並快速**到該定位器中，節省了工時和成本。
(5)故障診斷和監控功能，西門子sipart ps2智慧型閥門定位器與一般閥門定位器的最大的區別在於具有**故障診斷及**監測功能。在實際生產或開工試車過程中，會遇到各種各樣的問題，比如說控制閥不能開啟到其額定行程、動作不敏感以及控制不佳等，利用智慧型定位器提供的多種故障診斷功能，可較準確地判斷故障的原因，如閥門洩漏量、閥填料、閥磨損等問題，並能進行行程累計、行程方向改變次數、報警次數、死區自調整等。具備以上功能就可以大大提高控制閥的安全執行時間，並可以在控制閥出現問題之前通過新老效能資料的對比，提前發現其效能上的變化。
(6)閥位反饋，sipart ps2智慧型閥門定位器僅需內建一模組就可以實現閥位反饋(4～20ma dc)。
(7)分離安裝，與普通電氣閥門定位器相比，西門子sipart ps2智慧型閥門定位器的行程檢測元件和控制器可以分離安裝。控制器通過1根電纜與行程檢測元件連線，用1根或兩根氣管與執行機構連線，這樣在過高／過低的環境溫度或核輻射等場合，分離式安裝具有很大的優勢。
圖3 分離安裝的執行機構與控制器
注：1，2—— 氣動連線管(雙作用執行機構)；3— — 行程檢測
系統(10 kn電位器或ncs)；4— — 電纜；5— — 改進的emc濾波模組(定位器內)；6— —sipart ps2智慧型閥門定位器
3安裝除錯
3.1 定位器的安裝高度
接通電源和氣源。依據執行機構的運動方向使定位器走完全程，並使反饋杆的中心線在上下公差帶內。智慧型定位器安裝時對電源和氣源有較高要求．必須保證電源穩定可靠，氣源是乾燥清潔的壓縮空氣。
在新裝置開車時，定位器故障大多都是安裝原因造成。
3.2 除錯
西門子sipart ps2智慧型定位器具有自調功能，在現場除錯時需注意，在有震動的場合，對閥門定位器要進行死區設定，否則，由於西門子sipart ps2 智慧型定位器採用微處理器對給定值和位置反饋作比較，如果微處理器檢測到偏差，它就用乙個五步開關程式來控制壓電閥，壓電閥將控制指令轉換為氣體位移增量，當控制偏差不大（低速區），定位器輸出連續脈衝，進行精確調節，由於震動將使閥門定位器進行無休止的精確調節狀態，這勢必影響調節閥的使用壽命，死區設定使上述問題得到很好解決；另外，還需進行閥門禁閉功能的設定，以避免閥門關不死，既閥門汽缸中有殘餘的壓力；
4除錯**現的問題及解決
對西門子sipart ps2智慧型閥門定位器的調校和使用過程中，我們遇見了一些問題和故障，總結了如下的一些常見問題的處理方法：
4.1 智慧型閥門定位器不能完成自動校準
通常校準智慧型閥門定位器時，我們直接使用手操器中的自動校準功能即可完成調節閥的校準工作，但有時會出現自動校準不能通過的情況，這時可以使用手操器中的手動校準功能，當手動校準通過後，再進行自動校準一般就沒有問題了。
4.2 智慧型閥門定位器不能完成自動和手動校準
當智慧型定位器的自動和手動校準都不能通過時，主要應該按以下步驟檢查處理：
(1)確認氣路沒有問題，閥門定位器的氣路沒有被堵塞；
(2)檢查是否由於安裝等問題使閥門在開關過程中有卡澀現象；
(3)檢查智慧型定位器中設定的閥門的引數是否正確無誤，如閥門的型號和尺寸等引數應和實際相一致，特別需要注意的是閥門的型號應與實際使用的相一致，因為閥門的型號中包含了廠家對該閥門的許多隱含設定引數，如果在手操器的設定中選錯了閥門的型號，就會造成一些不可預見的錯誤；
(4)閥門定位器反饋杆安裝位置不合適也會造成智慧型定位器不能完成自動和手動校準。通常由於運輸或其他的原因，使智慧型定位器反饋桿上的鎖緊螺母鬆動，造成閥門定位器反饋杆偏離了原先的安裝位置，這時需要重新調整反饋杆安裝位置。一般智慧型調節閥上都有專門的反饋杆定位孔，關閉調節閥的氣源，直接通過反饋杆定位孔來確定反饋杆的位置就可以了。
由於智慧型閥門定位器具有很強的適應性，一般反饋杆安裝位置偏移一些並不會造成智慧型定位器故障，但如果偏差太大就會造成閥門定位器不能完成自動和手動校準；
4.3 調節閥漏量大，調校後問題依舊存在
調節閥在出廠前都經過了廠家嚴格的調校和測試過程，在現場安裝完後，在確認工藝管道比較乾淨，閥內件沒有被卡住或損傷的情況下，再經過一次智慧型定位器的自動校準後，一般不會出現漏量較大的情況。如果閥門在自動校準後問題依舊存在，可以採用如下的方法：
(1)對於氣關閥可以先輸人20ma的訊號，使閥門處於完全關閉狀態，然後用閥杆上的兩個鎖緊螺母來調整閥桿，使閥杆向下移動，直至不能使閥杆向下移動為止。然後輸人12ma左右的訊號，用閥杆上的兩個鎖緊螺母調整閥桿向下移動四分之一圈。
(2)對於氣開閥可以先輸人4ma的訊號，使閥門處於完全關閉狀態，然後用閥杆上的兩個鎖緊螺母來調整閥桿，使閥杆向下移動，直至不能使閥杆向下移動為止。然後輸人12ma左右的訊號，用閥杆上的兩個鎖緊螺母調整閥桿向下移動四分之一圈。以上方法已在多個場合得到良好的應用，解決了由於調節閥漏量大造成控制迴路無法投用的問題，並且該調校方法在使用非智慧型閥門定位器的調節閥上同樣可以使用。
5結束語
隨著工業自動化的飛速發展，智慧型化儀表早已成為發展趨勢，而智慧型閥門定位器是其中重要的組成部分。充分了解智慧型閥門定位器的特點並正確地選用，必能更好地發揮其優勢，提高控制品質，實現良好的經濟效益。智慧型閥門定位器具有維護量小、使用方便、控制精度高和結構合理等優點，同時又有在高溫環境下使用易損壞模組和電子部件，除錯時要走全行程等缺點。
但智慧型閥門定位器是未來定位器的發展方向，它是整合微處理器的，同時也是採用電平衡原理的新一代閥門定位器。隨著時間的發展和技術的進步，它的應用將日益廣泛。
上述西門子sipart ps2智慧型閥門定位器已於2023年8月在茂名石化煉油廠成功投入使用，其應用的方便、靈活性，控制精度高、結構緊湊等優點，得到業主的好評，為西門子sipart ps2智慧型閥門定位器贏得了較高的聲譽，也為我們進一步應用西門子sipart ps2智慧型閥門定位器積累了寶貴的經驗。
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