新款智能型定位器在调节阀中广泛应用

新款智能型定位器在调节阀中广泛应用

随着目前化工、冶金、电力和制药工业的迅速发展，工艺水平和控制要求日渐提高，作为整个过程控制系统中的重要控制部件—调节阀，其作用不可或缺，并对其控制性能和可靠性、节能性提出了更高的要求。

    控制阀按驱动方式主要分为电动调节阀和气动调节阀两种，以适应不同的工况环境和工艺要求，电动调节阀，一般由角行程电动执行机构直接驱动阀门，通过4～20mA或0～10V的模拟信号控制阀门的开度，从而达到控制的目的。应用于角行程控制的阀门主要有蝶阀 球阀等。而电动控制阀操作简单、无需压缩空气，但是响应速度慢、控制精度和调节性能较差，仅限于应用在一些对控制精度要求不高、动作频率较低的工作场所。相比较而言，气动调节阀凭借控制精度高、响应速度快、工作稳定性好、适用种类广等特点，被广泛应用于各行各业的过程控制领域。

    作为调节阀的大脑，阀门定位器对整个控制阀的控制性能和现场功能起着决定性的作用。与传统的电－气转换式阀门定位器相比，智能型阀门定位器在控制阀的控制精度、响应速度、功能扩展、提高阀门自动化控制水平等方面有着更为广泛的应用和市场前景。所以，智能型阀门定位器被看作未来阀门定位器的发展方向。

    新型智能型阀门定位器

    不同的智能型阀门定位器既有结构和功能上的共性，同时也各有其特点。

    共同之处：

    ■作为标准的阀门定位器（电-气转换器功能），可广泛应用于各种带气动执行机构的过程控制阀门的位置控制；

    ■作为过程控制器（自带PID功能），与带气动执行机构的阀门组成智能型调节阀。可直接接收传感器的实时过程值信号，与传感器共同组成一个相对独立的完整过程控制回路，实现闭环控制功能；

    ■既可结合直行程气动执行机构的阀门如： 角座阀、截止阀、膜片阀等，采用外部线形式位置传感器组成阀门定位控制系统；又可结合角行程气动执行机构的阀门如：蝶阀 球阀，和隔膜式气动调节阀等，采用内置式角行程传感器组成阀门定位控制系统；

    ■既可用于单作用执行机构阀门，如常开型或常闭型阀门，又可用于双作用执行机构的阀门或气缸的控制；

    ■可带模拟量位置反馈输出和两个二进制输出信号。位置反馈信号可将阀门的实际位置或实际过程值反馈到PLC或控制器，便于系统信息采集和监控，二进制输出信号可以扩展调节阀的控制功能和提高系统的自动化程度；

    ■良好的人机界面，易于操作；大屏幕数字式液晶显示器，实时显示设定值和实际值并可显示阀门环境温度；三键式菜单指示操作，便于现场调试和维护。

    ■三线制控制器，24VDC工作电源和额外的外部设定信号；

    ■标准配置带一体化的过程控制器功能（PID）；

    ■可选配快速排气阀，应用于较大执行机构的阀门控制；

    ■标准的NAMUR和DINIEC连接界面，适用于第三方公司的阀门控制；

    ■可接受外部设定信号（位置值/过程值）：0/4～20mA，0/5～10VDC；

    ■可接受传感器信号（实际过程值）：4～20mA，可实现分体式安装和控制。

    ■三线制控制器，可选现场总线控制：PROFIBUSDP或DeviceNet；

    ■可选配过程控制器功能（PID），包括过程自整定功能；

    ■可接受外部设定信号（位置值/过程值）：0/4～20mA，0/5～10VDC；

    ■可接受多种传感器信号（实际过程值）：4～20mA/Pt100/Frequency；

    ■可选防爆标准：II3G/DEExT4。

    ■标准的两线制控制器，工作电源来自4～20mA或PROFIBUSPA；

    ■低功耗设计（12.5mA）；

    ■可选本安防爆标准：EExiaIICT4/T5/T6(intrinsicallysafe)version、ATEX、FM；

    ■安全的结构设计，全铝制外壳，内部显示器，可在恶劣的现场环境下稳定工作；

    ■标准的NAMUR和DINIEC连接界面，适用于第三方公司的阀门控制；

    ■可接受多种传感器信号（实际过程值）：4～20mA/Pt100/Frequency。

    附加功能：

    上述几种智能型定位器除了可以满足调节阀的一些常规功能和控制之外，还可以在功能强大的微处理器控制下，通过软件实现一些特殊的附加功能，提高整个调节阀的控制精度和自动化程度。在一些复杂的过程控制系统和有特殊工艺要求的控制系统中体现其良好的控制性和强大的系统功能。

    ■流量特性曲线

    该附加功能使用户可以选择一个阀门设定值和阀门行程关系的转换特性曲线（线性/等比率特性曲线），或者由用户定义（可自由编程的特性曲线）。

    阀门的流量特性曲线，反映了阀门流量（Kv值）和阀门行程之间的关系，它是由阀体和阀芯形状所决定的。一般有两种：线性和等比率。线性特性曲线中，相等的阀行程变化产生相等的流量变化；等百分比特性曲线中，阀行程变化对应于流量值的等百分比变化。

    因此，为满足某些特殊工艺的要求：例如消毒灭菌及热交换器的温度控制系统、酸碱中和的在线滴定系统等，通常会对阀门的流量特性曲线提出更高的要求。而智能型定位器可以设置一种线性和多种等百分比特性的曲线，调节比分别为1:25/1:50/25:1/50:1。此外，智能型定位器还具有可自由编程的特性曲线，由用户根据具体的阀门和应用，将设定信号按0~100%等分为21个间隔为5%的设定点，阀门的行程可以在每个设定点上重新定义，但两个相邻设定点之间的行程差不能超过20%。

    ■阀门紧闭功能

    该功能可以使控制阀在控制信号范围以外保持关闭或稳定状态。调节阀的控制信号变化范围是0～100%，但通常情况下，一个调节阀的控制信号使用到极限位置（0和100%）的情况是很少的。而且在极限状态下，一些微弱的干扰信号有可能导致阀门的误动作或关不死，产生泄露现象。所以，使用该功能可以保证当控制信号没有超过设定的紧闭范围时阀门使保持关闭状态或稳定位置不变。

    ■阀门行程极限

    该功能可以设定阀门的物理行程上下限，对应于输入信号的范围。一般情况下，一个调节阀的行程（0～100%）对应于控制信号的变化（0～100%）。但在某些系统改造或设计选型时会碰到大管道、小流量的尴尬情况。在管道已安装、阀门已定型的情况下，为在不改变阀门和管道的前提下，实现较小流量的精确控制，可以使用该功能将阀门的行程范围设定在0～50%之间，而控制信号范围不变。这样，既保证了小流量控制的要求，又不损失阀门控制的分辨率。

    ■安全位置设定

    该功能可以设定一个调节阀在系统紧急状态或阀门故障状态时的安全位置。使用该功能可以通过一个优先级别较高的二进制输入信号来控制阀门，将阀门控制在预先设定好的位置0～100%，而不取决于阀门的外部控制信号。这使得在某些特定应用环境下：比如窑炉燃烧系统的不可中断供油系统、大型发电机冷却和润滑系统等，即使在故障或紧急状态下，阀门也可以保证系统的正常运行。

    ■密码保护功能

    该功能可以为智能型定位器设定一个密码，但不影响定位器的正常操作显示和手动/自动工作状态的转换。它只是保护参数设置界面，避免普通操作人员在使用过程中因失误而错误修改阀门的工作参数，造成不必要的系统故障和生产损失。只有授权技术人员可以通过密码进入参数设置状态，根据工艺要求对阀门参数进行调整。

借助于相应的附加功能，再结合现场生产工艺的要求和系统本身的控制过程，可使调节阀的控制精度和控制性能达到较好状态，使整个系统的过程控制水平达到新的高度。