石化领域中阀门定位器诊断功能的分析及应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国寰球工程公司  作者:曹峻峰

  近几年智能阀门定位器被广泛地应用到石油化工领域中,在生产过程中起到最大限度的优化与诊断作用,本文介绍了智能阀门定位器的结构组成和工作过程,分析了智能阀门定位器与传统常规阀门定位器相比较特有的优势,阐述了智能阀门定位器在石油化工生产领域中诊断功能的分析与应用,最后对智能阀门定位器做了一下未来发展展望。

  引言

  由于石化工业生产具有易燃、易爆、有毒、强腐蚀性、工作环境恶劣等特征,所以是一项高危险的行业,一旦发生意外事故,往往造成十分惨重的伤亡和财产损失。因此,高危险性迫使石化企业加大了自动化和智能化控制设备的投入,生产过程控制需要大量控制阀及其诊断性维护,以实现安全强化的高效能管理过程,从而将危险性尽最大可能降到最低。智能阀门定位器作为控制阀的主要部件,诊断技术不断发展与完善,智能阀门定位器诊断技术在石油化工生产过程中发挥着越来越大的诊断、控制和检测作用。

  一、智能阀门定位器针对传统阀门定位器的优势

  1.传统的阀门定位器是由调节器或输出安全栅送来的4~20mADC电流输入线圈时,使位于线圈之中的动铁磁化而工作的。因为动铁位于永久磁钢所产生的磁场中,因此,两磁场相互作用,对动铁产生偏转力矩,使它以支点为中心偏转。如信号增加,则杠杆左侧应向下运动。这时固定在杠杆上的挡板便靠近喷嘴,使放大器背压增高,经放大后的输出气压作用于凋节阀的膜头上,使其阀杆下移。阀杆的位移通过拉杆转换为反馈轴和反馈压板的角位移,再通过调量程支点使反馈机体运动。固定在杠杆另一端上的反馈弹簧被拉伸,产生一个负反馈力矩,使杠杆平衡,同时阀杆也稳定在一个相应的确定位置上,从而实现了信号电流与位置之间的比例关系。但是,传统的阀门定位器的放大器恒节流孔极易发生堵塞,背压最大、放大器球阀卡死,喷嘴与挡板关不严等缺点。

  2.在石油化工生产中,智能型阀门定位器与常规阀门定位器相比,具有一些显著的应用优势和特征。在进行调试矫正过程中,智能阀门定位器比常规阀门定位器操作方便、简单,更容易掌握。与常规阀门定位器相比,智能阀门定位器不需要其他一些调节控制设备的辅助就能够进行自动化的识别和控制操作,并且在过程中可以自动化进行最优状态的控制调整,能够对不同的调节控制要求进行最优化设置。例如,在石油化工生产过程中,如果需要调节控制阀门进行强制全部关闭时,它的智能化操作控制系统就会根据调节输入的信号变化将其控制调节的生产运行设备进行强制切断,以此实现调节控制系统的强制全部关闭设置。这一切都得归功于智能型阀门定位器使用的软件控制系统是一个自动设定的软件系统,运行中使用的是一个全自动的配置程序。

  二、石化领域中智能阀门定位器诊断功能的分析与应用

  1.当阀门初始化时,整台阀的性能得到测试,参数得到优化,如果产生故障,就会发出报警信息。报警信息:预防性报警——控制阀状态轻度磨损,将来还会继续磨损,但目前阀门还能正常工作;维修报警——阀门状态已严重磨损,目前尚能正常工作,但随时可能发生故障;故障报警——提醒设备操作员,阀门已经发生故障。反应检测信息出现在控制阀哪些部件上;分析造成故障的原因——如何解决上述故障。

  2.在使用前通过智能阀门定位器可以对控制阀进行原始初始化,初始化后的全部阀门原始状态信息被定位器存储。这样带智能定位器的控制阀开始自动初始化工作,包括确定定位器的机械行程范围和自动调整其工作时的最佳指标参数等,定位器根据当前确定的这些机械方面的信息和指标参数应用信号算法来控制阀门的开闭。阀门的工作状态正常与否是至关重要的,定位器实时对其不间断地检测与分析,一旦产生故障,就会发出报警信号,所有检测分析的结果都存储在定位器的存储器中,以至向设备操作员或维修工程师提供诊断与维修故障方面的信息等。

  3.智能阀门定位器利用其标准诊断功能虽然能够识别诊断主要的阀门状态错误,但是对于用户来说查明故障的直接原因是一件很困难的事情,用户需要一个能够查出故障原因的可行性的“诊断报告”。所以目前智能阀门定位器厂家在提供标准诊断功能之外还进行了诊断功能的扩展,以满足用户的各种需求。扩展主要集中在以下两个方面:

  (1)在智能阀门定位器内安装辅助传感器,执行器需要断开时,利用此传感器检测此时的气动输入和输出信号的变化大小,从而判断阀内件与执行器的工作情况是否正常。对于这种方法,绝大多数厂家都是安装压力传感器来测量加载到执行器膜片上的压力,这种压力与阀位相关。在线操作模式下,只有把阀运行时的信号记录下来,才能够提供摩擦力和压力分析报告,这样就能得出一个比较行之有效的“诊断报告”。

  (2)通过特殊的程序软件在参考初始阀位有小幅改变后,无论是在线还是离线,响应信号的动态变化就会被记录在智能阀门定位器的存储器中,从而形成一个清晰的变化图象,通过这个变化图象分析是延迟时间和传送时间是增加还是减少,并通过图象分析结合数学仿真模块分析的方法对阀门工作状态参数进行预测、诊断分析。这样也能得到一个“诊断报告”,便于用户查出故障原因。

  (3)诊断过程和测试应该完全在定位器内部实现,并根据类似交通灯编码系统自动发出状态报警,同时这些报警会被过程控制系统显示在适当的授权等级上维修人员对报警感兴趣,操作员则未必感兴趣中信息的预诊断分析功能及处理,提示维修人员将来要出现的维修情况。

  三、石化领域中智能阀门定位器诊断功能的发展展望

  1.制定严格的控制阀以及定位器软件标准,所有的工程软件或者过程控制软件必须完全符合该标准。

  2.逐级分类诊断信息,分类的越详细越好,满足不同的各个层次的用户需求。

  结束语

  智能阀门定位器是一种能对石油化工生产系统中的气动薄膜调节阀门进行调节诊断的重要系统装置。气动薄膜调节阀已经非常广泛的应用到了石油化工行业的生产中,许多石油化工生产系统的运行都离不开它的调节控制。所以阀门定位器调节质量的好坏对于气动薄膜调节阀使用有直接的影响,从而也对石油、化工生产环节有很大的影响。

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