川儀HVP智能型電氣閥門定位器
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，國外于20世紀(jì)50年代推出了帶微處理器的兩線制壓差、壓力變送器，標(biāo)志著過程控制領(lǐng)域的現(xiàn)場儀表已進(jìn)入了智能化，井得到了較快的普及。其主要原因是智能化儀表使用方便，實(shí)際使用精度高、功能強(qiáng)、擴(kuò)展容易、可靠性高等而氣動(dòng)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)???對生產(chǎn)過程影響也非常大。為了提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性，執(zhí)行器的智能化也是必要的。重慶川儀十一廠有限公司開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的HVP智能型電氣閥門定位器，為氣動(dòng)執(zhí)行器智能化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，該型定位器在控制精度、耐環(huán)境性、投運(yùn)、維護(hù)及操作費(fèi)用等方面都優(yōu)于常規(guī)型閥門定位器。
1 普通閥門定位器的缺點(diǎn)
普通閥門定位器是采用機(jī)械式力平衡原理工作，即噴嘴-擋板技術(shù)，該產(chǎn)品已使用多年，存在以下缺點(diǎn)：
1）因采用機(jī)械力平衡式原理工作，其可動(dòng)部件較多。容易受溫度、振動(dòng)的影響；
2）裝好的調(diào)節(jié)閥由于其規(guī)格、填料的磨擦情況是多變的，若將各種各樣的調(diào)節(jié)閥的硬件作相應(yīng)的變更來達(dá)到*佳控制狀態(tài)，根本實(shí)現(xiàn)不了；
3）信號的流向是控制儀表單向流向定位器的，在出現(xiàn)故障時(shí)，不能自診斷故障位置或原因；
4）噴嘴孔很小，易被灰塵或不干凈的氣源堵住，使定位器不能正常工作；
5）普通定位器噴嘴需連續(xù)供給壓縮空氣，即使在穩(wěn)定狀態(tài)也需供給壓縮空氣，能耗大；
6）普通定位器行程和零點(diǎn)調(diào)整時(shí)，需反復(fù)調(diào)整，很費(fèi)時(shí)間；
7）功能單一，可擴(kuò)充性差。
2 川儀HVP智能型電氣閥門定位器
該定位器由微處理器（CPU）、A/D，D/A轉(zhuǎn)換器及壓電控制閥等部件組成，其工作原理與普通的電氣閥門定位器截然不同。給定值和實(shí)際值的比較純是電動(dòng)信號，不再是力的平衡。用微處理器的控制程序取代了易于受溫度、振動(dòng)干擾的力平衡方式，可以消除力轉(zhuǎn)換過程及機(jī)械傳動(dòng)所產(chǎn)生的偏差。該定位器結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
該定位器和執(zhí)行器組成一個(gè)反饋回路，輸入電源單元接受來自控制器的4~20mA的電流信號，在送出與此信號成正比的輸入信號同時(shí)，要送出能驅(qū)動(dòng)電路工作的電源。調(diào)節(jié)閥位置反饋信號作為被控制的變量，與給定信號值在微處理器中作比較，這兩個(gè)偏差通過主控板的輸出口，發(fā)出不同長度的脈沖，控制I/P轉(zhuǎn)換單元的輸出壓力，從而驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作。在偏差太時(shí)，CPU發(fā)出一個(gè)連續(xù)的控制指令；偏差中等時(shí)，發(fā)出長度*小的脈沖；偏差小時(shí)，無脈沖輸出（自適應(yīng)死區(qū)）。死區(qū)帶自適應(yīng)和*小脈沖長度的自適應(yīng)，可使控制精度*佳，開關(guān)動(dòng)作頻率*小。
該定位器是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)，已通過國家專家組的驗(yàn)收及鑒定的新一代智能定位器。其主要部件是電氣轉(zhuǎn)換部件，設(shè)計(jì)時(shí)通過分析各種電氣轉(zhuǎn)換方式，我們采用了先進(jìn)的壓電控制閥來實(shí)現(xiàn)電/氣轉(zhuǎn)換，它具有動(dòng)作速度快、轉(zhuǎn)換精度高、所需電流非常小、質(zhì)量很小，即使受到很大振動(dòng)，也可正常操作的特點(diǎn)。這樣它就可以不增加輔助電源，能采用兩線制傳輸。同時(shí)雙作用智能定位器只需增加兩個(gè)壓電閥即可實(shí)現(xiàn)控制，零件更改很小。HVP智能型電氣閥門定位器參數(shù)如表1所列。
表1 HVP智能型電氣閥門定位器主要技術(shù)參數(shù)
| 輸入信號 | 4~20mA |
| 輸入負(fù)載電壓 | 11.5V |
| 輸入負(fù)載電阻 | 500Ω |
| 氣源壓力 | 0.14~0.17MPa |
| 基本誤差 | ±0.5% |
| 回差 | ≤0.5% |
| 死區(qū) | ≤0.1%（*小值） |
| 耗氣量 | 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，≤2.5/min |
| 輸出特性 | 直線、等百分比、快開、用戶定義 |
| 環(huán)境溫度 | -20~70℃ |
| 耐振性 | 2G |
| 防爆等級 | 本安防爆、ibⅡCT5 |
| 通訊協(xié)議 | Hart協(xié)議 |
3 川儀HVP智能型電氣閥門定位器的其他功能
該定位器帶有微處理器，在不增加其他硬件的情況下，就具有許多附加功能，而普通定位器是不能實(shí)現(xiàn)的。智能定位器的控制面板上有LCD顯示和3個(gè)按鈕，能方便地顯示閥位及手動(dòng)操作，它與普通定位器相比增加了如下功能。
1）具有信號超量程、輸入信號中斷、反饋信號中斷的自診斷報(bào)警功能；
2）對使用幾個(gè)定位器的回路，可按要求把設(shè)定值信號任意分成不同范圍，實(shí)現(xiàn)分程控制；
3）可調(diào)節(jié)響應(yīng)速度，以防止長管線壓力波動(dòng)；
4）不更改硬件的條件下，設(shè)定定位器的輸出特性：直線、等百分比、快開、特殊輸出特性：
5）故障模式可選擇設(shè)定：全開、全關(guān)、保位、切換到手動(dòng)；
6）功能擴(kuò)大容易，增加反饋功能模塊，定位器可給出4~20mA的反饋信號，相當(dāng)于閥位變送器的功能。增加現(xiàn)場總線模塊，就能實(shí)現(xiàn)與上位控制機(jī)或上位用戶之間的通訊，數(shù)據(jù)共享和生產(chǎn)工藝流程監(jiān)控等。
4 川儀HVP智能型電氣閥門定位器自動(dòng)調(diào)校及在線參數(shù)修改
普通定位器采用手動(dòng)調(diào)整零點(diǎn)和行程，需互相調(diào)整，*終才能滿足要求。而該定位器能自動(dòng)調(diào)整行程和平衡，安裝在調(diào)節(jié)閥上后，只要按設(shè)定按鈕就可全自動(dòng)地進(jìn)行過程控制參數(shù)的初始化，大大節(jié)約投運(yùn)時(shí)間，減少人工調(diào)整的麻煩該定位器在投運(yùn)過程中，不僅可以現(xiàn)場用手操器或上位控制機(jī)優(yōu)化參數(shù)，還可連續(xù)地修改參數(shù)，以便得到*好的控制效果。該定位器可檢測出操作過程中發(fā)生的問題，如在工作期間，閥門或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械性能有變化，它可自動(dòng)地修改控制參數(shù)，以補(bǔ)償閥門的問題。
5 川儀HVP智能型電氣閥門定位器的應(yīng)用
隨著DCS和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的推出及運(yùn)用，智能定位器及其他智能現(xiàn)場儀表由于其具有高可靠性高控制精度功能擴(kuò)展容易，具有通訊功能等特點(diǎn)，完全能適應(yīng)工業(yè)控制體系間網(wǎng)絡(luò)化集成化、智能化方向發(fā)展的要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
1）用于控制要求非常嚴(yán)格的石化生產(chǎn)過程，如乙烯裂解、催化裂化反應(yīng)再生系統(tǒng)等生產(chǎn)裝置，以提高產(chǎn)品質(zhì)量；
2）石化系統(tǒng)有很多新建或改建生產(chǎn)裝置采用智能定位器，則可集成智能控制系統(tǒng)，增加**性和經(jīng)濟(jì)性；
3）生產(chǎn)裝置已用常規(guī)儀表控制，但為了改善控制系統(tǒng)，提高控制精度或克服工藝過程管線振動(dòng)大的影響，可使用智能定位器；
4）要求有輔助功能的調(diào)節(jié)閥在安裝空間小的場合可用智能定位器的功能模塊，不再增加其他硬件來實(shí)現(xiàn)，如采用帶閥位變送模塊的智能定位器就能實(shí)現(xiàn)普通定位器加閥位變送器的功能；配智能定位器的調(diào)節(jié)閥不需帶保位閥就能實(shí)現(xiàn)閥在故障時(shí)保位的功能；
5）除石化系統(tǒng)外，還可用于石油、化工、冶金電站、水處理等工業(yè)過程
由于智能閥門定位器具有的以上特點(diǎn)。隨著FES系統(tǒng)的逐漸應(yīng)用，智能定位器的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，以取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。