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TZID智能阀门定位器

    智能调节阀定位器的引进,为现场执行器的数字化通讯,全厂的一体化管理通过了先进的工具。TZID突破传统的定位器概念,采用TEIP11作为核心部件,结合微处理技术,内置通讯功能。通过安装,适合转动型及直行程阀门的控制,定位精度高,行程范围大:直行程:20~150mm,转动型:达125度。气容≥13.5kg/小时,气耗≤0.03kg/小时,通过自动零点/量程的调整,简化调试。采用传感器技术进行温度及位置补偿,具有抗振动能力高达10g,10~150Hz;温度范围-40~+85°C的卓越特点。通过HART或Profibus/FF通讯接口,建立现场与控制室的实时联系,可进行参数调整,状态监控。自由组态的输出特性,最大程度地改善球阀/碟阀的输出特性,可采用廉价的球阀/碟阀+智能阀门定位器同时达到关断阀与调节阀的特性。
    一、概述
    TZID阀门定位器的核心是微处理器控制CPU,所有程序的处理运算皆在此。输入信号及位置反馈经过4000步12位,20ms采样的A/D转换后进行处理。从而保证了信号处理的精度及快速性。CPU的供电直接取自输入信号。
    操作程序包括用于自动调整参数的自整定过程,及自适应程序,用于精巧定位的优化控制操作。带3/3位气动开关的电气转换器驱动电气调节阀。从CPU发出的定位电信号成比例子地转换成气信号,也就是成比例地调节3/3气动开关。气体从定位器输出至气动执行器太气体的排放均成比例地调节。当达到设定定位值,3/3气动开关在中间位置关闭。
    TZID定位器配有内置的操作键盘,包括一排LCD显示和3个按键。操作键盘的设计是基于在操作过程中优化就地组态,调试及监视(如下图)。此外,TZID是一标准双线制装置。供电电压产生4~20mA信号。不需要外界电源。当定位器采用工厂设定值工作时,可在无任何数字通讯的情况下使用。如需要通讯,可以通过RS232接口和LKS适配器进行通讯或在4~20mA信号上调制通讯。
    二、功能原理
    TZID定位器有一个坚固的铝壳并且有一个独立的接线盒,分开的模块都在下面。旋转执行机构带有100°角的凸轮。执行机构的运动带动定位器的旋转轴。通过一个感应式非接触体感应器来扫描,旋转的角度随后转化为电气信号。位置传感器也包括一个测量箱内温度的温度传感器。凸轮不需要用户替换。位置传感器,凸轮和CPU形成一个只能由制造商替换的调节单元。气动输出模块由一个引导级和一个作为主级的模拟3位3通阀组成。
    引导级将电气信号转变为压力信号。此过程由一系统来完成,系统由一个线圈磁铁和一个喷嘴舌门组成。最终的压力控制主级。除了两个进气和出气位置,还有一个中间位置。在达到设定点后,阀切换到中间位置以使在主级没有空气损失。对于双作用输出可以有两个主级。电气单元读如4~20mA输入回路设定点和由A/D转换器变换的位置传感器来控制过程量。微处理器计算控制偏差并且将相应的校正信号输出给气动单元(如下图)。

    三、调试方法
    对于旋转执行机构,定位器有100°的操作范围。定位器的旋转轴体为传动轴的延长部分直接安装。首先,对供气源(supply)和执行机构供气(Y1/Y2)进行气动连接,将选择器开关设定到位置2(手动控制),接通气源,检查减压阀后压力是否符合执行器的铭牌参数要求(定位器的最大供气压力为7BAR,但实际供气压力必须参考执行器所容许的最大气源压力),接通4~20mA输入信号。(定位器的工作电源取自输入信口,由DCS二线制供电,不能将24VDC直接加至定位器,否则有可能损坏定位器电路)。根据接线端子图以及设计要求进行相应的配线(一般只需+ll,-12)。
    用手动方式打开/关闭阀直到到达停止位置,确保操纵杆自由地移动。开始自动行程操作,按如下进行:先切换到操作形式2级,同时按UP和DOWN键保持,短暂地按RESET键,等一会直到显示的从3到0的到计数完成。放开UP和DOWN键,等大约2~5分钟直到完成自动行程。自动形成操作一结束,形成就以百分率和闪光的冒号在显示器上显示。按RESET键3秒以在永久性存储器中保留测量值(EEPROM)。
    使设备返回到操作形式1级,确保旋转开关在位置0或1(自适应控制或固定控制)。自动行程功能确定阀停止和调节控制参数,在此功能成功地运行后,定位器将切换到控制形式。
    如果自动行程功能失败,则要检查供气压力,通过手动作用检查定位器正确的操作范围。如果阀有振动达到趋势,增加不工作区域(建议值0.5%~1.5%)。
    四、应用
    我厂加热炉区控制煤气流量的仪器就是TZID智能定位器。控制流程如图1。定位器的作用使档板按照运行人员的意愿动作,使被调对象达到要求的范围,使设备达到安全运行。具体是操作人员在CP1,通过手操器(能够指示从现场执行机构反馈回来的阀位信号,并能将此信号传送至智能调节器)将4~20mA的模拟量信号输入给定位器(定位器的旋转位移与4~20mA的输入信号成正比,即4mA对应定位器旋转0°让档板关闭,20mA对应定位器旋转90°,让档板完全打开)。同时,手操器上显示阀门开度的大小与定位器上的LCD显示大小相一直。手操器与定位器的接线如下图2。

    五、存在问题原因及解决
    存在问题:(1)因为我厂加热炉燃烧控制特殊,煤气管道中焦油含量高,常使档板粘粘在一起,使定位器的旋转力量带不动其所连接的档板,所以,定位器控制的档板出现了打不开、开不到位、或关不闭,阀动作不灵敏等现象。(2)定位器长时间频繁的运行动作,使之内部的元气件性能降低,出现了响应时间长,定位不精确等问题。使被调工况超出允许范围。
    解决方法:(1)首先,对档板进行了清洗。(2)进行了阀范围的调整(如图3)。在定位器范围之内的预定范围可打开或关闭一个阀。阀范围限制阀的行程运动。所以进行阀范围的重新调整,以获得新的阀范围,而为行程范围设定的百分率不变,所以对生产工艺中的控制量没有改变。(3)对阀作用参数的调整。因为,阀作用参数体现输入电流和阀运动方向之间的联系。如阀作用是正向的,阀体会随着增加的输入电流打开,在控气和阀的移动方向之间的联系与制动器的弹簧作用无关。(4)对不工作区域进行调整。不工作区域确定精度,用这种精度对阀位置进行校正以达到设定点。以及改变关闭值。关闭值是输入电流的一个确定比率,阀上的输入电流设定到他的零点位置,也就是说在不修改特性曲线其他部分的情况下,将由“设定点范围”确定的特性曲线在某一段上被截断。还通过将旋转轴顺时针或逆时针转动,指出是否将阀的零点位置被设定到旋转轴的停止位上。(5)对弹簧作用的执行机构进行调整。因为,通过气动输出Y1将空气排出后,弹簧作用执行机构通过参数确定旋转轴的位置,影响到阀动作。

    六、结束语
    ABB公司的TZID型智能阀门定位器,能够满足我厂生产运行的要求,并且工作状况稳定,故障率底,调节特性灵敏。通过对定位器的调整使我厂部分已下线的定位器重新上线,并且运行情况稳定。不仅节约了成本,而且保证了我厂加热炉的燃烧控制。
    参考文献
    [1] TZID智能定位器安装及操作[Z].英国:ABB