隨著目前化工、冶金、電力和制藥工業(yè)的迅速發(fā)展,工藝水平和控制要求日漸提高,作為整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)中的重要控制部件—調(diào)節(jié)閥,其作用不可或缺,并對(duì)其控制性能和可靠性、節(jié)能性提出了更高的要求。
控制閥按驅(qū)動(dòng)方式主要分為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩種,以適應(yīng)不同的工況環(huán)境和工藝要求,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥,一般由角行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)閥門(mén),通過(guò)4~20mA或0~10V的模擬信號(hào)控制閥門(mén)的開(kāi)度,從而達(dá)到控制的目的。應(yīng)用于角行程控制的閥門(mén)主要有球閥、蝶閥等。而電動(dòng)控制閥操作簡(jiǎn)單、無(wú)需壓縮空氣,但是響應(yīng)速度慢、控制精度和調(diào)節(jié)性能較差,僅限于應(yīng)用在一些對(duì)控制精度要求不高、動(dòng)作頻率較低的工作場(chǎng)所。相比較而言,氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥憑借控制精度高、響應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定性好、適用種類廣等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的過(guò)程控制領(lǐng)域。
作為調(diào)節(jié)閥的大腦,閥門(mén)定位器對(duì)整個(gè)控制閥的控制性能和現(xiàn)場(chǎng)功能起著決定性的作用。與傳統(tǒng)的電-氣轉(zhuǎn)換式閥門(mén)定位器相比,智能型閥門(mén)定位器在控制閥的控制精度、響應(yīng)速度、功能擴(kuò)展、提高閥門(mén)自動(dòng)化控制水平等方面有著更為廣泛的應(yīng)用和市場(chǎng)前景。所以,智能型閥門(mén)定位器被看作未來(lái)閥門(mén)定位器的發(fā)展方向。
新型智能型閥門(mén)定位器
不同的智能型閥門(mén)定位器既有結(jié)構(gòu)和功能上的共性,同時(shí)也各有其特點(diǎn)。
共同之處:
■作為標(biāo)準(zhǔn)的閥門(mén)定位器(電-氣轉(zhuǎn)換器功能),可廣泛應(yīng)用于各種帶氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的過(guò)程控制閥門(mén)的位置控制;
■作為過(guò)程控制器(自帶PID功能),與帶氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門(mén)組成智能型調(diào)節(jié)閥。可直接接收傳感器的實(shí)時(shí)過(guò)程值信號(hào),與傳感器共同組成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的完整過(guò)程控制回路,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能;
■既可結(jié)合直行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門(mén)如:角座閥、截止閥、膜片閥等,采用外部線形式位置傳感器組成閥門(mén)定位控制系統(tǒng);又可結(jié)合角行程氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門(mén)如:球閥、蝶閥,和隔膜式氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥等,采用內(nèi)置式角行程傳感器組成閥門(mén)定位控制系統(tǒng);
■既可用于單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門(mén),如常開(kāi)型或常閉型閥門(mén),又可用于雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門(mén)或氣缸的控制;
■可帶模擬量位置反饋輸出和兩個(gè)二進(jìn)制輸出信號(hào)。位置反饋信號(hào)可將閥門(mén)的實(shí)際位置或?qū)嶋H過(guò)程值反饋到PLC或控制器,便于系統(tǒng)信息采集和監(jiān)控,二進(jìn)制輸出信號(hào)可以擴(kuò)展調(diào)節(jié)閥的控制功能和提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度;
■良好的人機(jī)界面,易于操作;大屏幕數(shù)字式液晶顯示器,實(shí)時(shí)顯示設(shè)定值和實(shí)際值并可顯示閥門(mén)環(huán)境溫度;三鍵式菜單指示操作,便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。
特性介紹:
1067型智能定位器:
■三線制控制器,24VDC工作電源和額外的外部設(shè)定信號(hào);
■標(biāo)準(zhǔn)配置帶一體化的過(guò)程控制器功能(PID);
■可選配快速排氣閥,應(yīng)用于較大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門(mén)控制;
■標(biāo)準(zhǔn)的NAMUR和DINIEC連接界面,適用于第三方公司的閥門(mén)控制;
■可接受外部設(shè)定信號(hào)(位置值/過(guò)程值):0/4~20mA,0/5~10VDC;
■可接受傳感器信號(hào)(實(shí)際過(guò)程值):4~20mA,可實(shí)現(xiàn)分體式安裝和控制。
8630型智能定位器:
■三線制控制器,可選現(xiàn)場(chǎng)總線控制:PROFIBUSDP或DeviceNet;
■可選配過(guò)程控制器功能(PID),包括過(guò)程自整定功能;
■可接受外部設(shè)定信號(hào)(位置值/過(guò)程值):0/4~20mA,0/5~10VDC;
■可接受多種傳感器信號(hào)(實(shí)際過(guò)程值):4~20mA/Pt100/Frequency;
■可選防爆標(biāo)準(zhǔn):II3G/DEExT4。
8635型智能定位器:
■標(biāo)準(zhǔn)的兩線制控制器,工作電源來(lái)自4~20mA或PROFIBUSPA;
■低功耗設(shè)計(jì)(12.5mA);
■可選本安防爆標(biāo)準(zhǔn):EExiaIICT4/T5/T6(intrinsicallysafe)version、ATEX、FM;
■安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),全鋁制外殼,內(nèi)部顯示器,可在惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下穩(wěn)定工作;
■標(biāo)準(zhǔn)的NAMUR和DINIEC連接界面,適用于第三方公司的閥門(mén)控制;
■可接受多種傳感器信號(hào)(實(shí)際過(guò)程值):4~20mA/Pt100/Frequency。
附加功能:
上述幾種智能型定位器除了可以滿足調(diào)節(jié)閥的一些常規(guī)功能和控制之外,還可以在功能強(qiáng)大的微處理器控制下,通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)一些特殊的附加功能,提高整個(gè)調(diào)節(jié)閥的控制精度和自動(dòng)化程度。在一些復(fù)雜的過(guò)程控制系統(tǒng)和有特殊工藝要求的控制系統(tǒng)中體現(xiàn)其良好的控制性和強(qiáng)大的系統(tǒng)功能。
■流量特性曲線
該附加功能使用戶可以選擇一個(gè)閥門(mén)設(shè)定值和閥門(mén)行程關(guān)系的轉(zhuǎn)換特性曲線(線性/等比率特性曲線),或者由用戶定義(可自由編程的特性曲線)。
閥門(mén)的流量特性曲線,反映了閥門(mén)流量(Kv值)和閥門(mén)行程之間的關(guān)系,它是由閥體和閥芯形狀所決定的。一般有兩種:線性和等比率。線性特性曲線中,相等的閥行程變化產(chǎn)生相等的流量變化;等百分比特性曲線中,閥行程變化對(duì)應(yīng)于流量值的等百分比變化。
因此,為滿足某些特殊工藝的要求:例如消毒滅菌及熱交換器的溫度控制系統(tǒng)、酸堿中和的在線滴定系統(tǒng)等,通常會(huì)對(duì)閥門(mén)的流量特性曲線提出更高的要求。而智能型定位器可以設(shè)置一種線性和多種等百分比特性的曲線,調(diào)節(jié)比分別為1:25/1:50/25:1/50:1。此外,智能型定位器還具有可自由編程的特性曲線,由用戶根據(jù)具體的閥門(mén)和應(yīng)用,將設(shè)定信號(hào)按0~100%等分為21個(gè)間隔為5%的設(shè)定點(diǎn),閥門(mén)的行程可以在每個(gè)設(shè)定點(diǎn)上重新定義,但兩個(gè)相鄰設(shè)定點(diǎn)之間的行程差不能超過(guò)20%。
■閥門(mén)緊閉功能
該功能可以使控制閥在控制信號(hào)范圍以外保持關(guān)閉或穩(wěn)定狀態(tài)。調(diào)節(jié)閥的控制信號(hào)變化范圍是0~100%,但通常情況下,一個(gè)調(diào)節(jié)閥的控制信號(hào)使用到極限位置(0和100%)的情況是很少的。而且在極限狀態(tài)下,一些微弱的干擾信號(hào)有可能導(dǎo)致閥門(mén)的誤動(dòng)作或關(guān)不死,產(chǎn)生泄露現(xiàn)象。所以,使用該功能可以保證當(dāng)控制信號(hào)沒(méi)有超過(guò)設(shè)定的緊閉范圍時(shí)閥門(mén)使保持關(guān)閉狀態(tài)或穩(wěn)定位置不變。
■閥門(mén)行程極限
該功能可以設(shè)定閥門(mén)的物理行程上下限,對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)的范圍。一般情況下,一個(gè)調(diào)節(jié)閥的行程(0~100%)對(duì)應(yīng)于控制信號(hào)的變化(0~100%)。但在某些系統(tǒng)改造或設(shè)計(jì)選型時(shí)會(huì)碰到大管道、小流量的尷尬情況。在管道已安裝、閥門(mén)已定型的情況下,為在不改變閥門(mén)和管道的前提下,實(shí)現(xiàn)較小流量的精確控制,可以使用該功能將閥門(mén)的行程范圍設(shè)定在0~50%之間,而控制信號(hào)范圍不變。這樣,既保證了小流量控制的要求,又不損失閥門(mén)控制的分辨率。
■安全位置設(shè)定
該功能可以設(shè)定一個(gè)調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)緊急狀態(tài)或閥門(mén)故障狀態(tài)時(shí)的安全位置。使用該功能可以通過(guò)一個(gè)優(yōu)先級(jí)別最高的二進(jìn)制輸入信號(hào)來(lái)控制閥門(mén),將閥門(mén)控制在預(yù)先設(shè)定好的位置0~100%,而不取決于閥門(mén)的外部控制信號(hào)。這使得在某些特定應(yīng)用環(huán)境下:比如窯爐燃燒系統(tǒng)的不可中斷供油系統(tǒng)、大型發(fā)電機(jī)冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)等,即使在故障或緊急狀態(tài)下,閥門(mén)也可以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
■密碼保護(hù)功能
該功能可以為智能型定位器設(shè)定一個(gè)密碼,但不影響定位器的正常操作顯示和手動(dòng)/自動(dòng)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。它只是保護(hù)參數(shù)設(shè)置界面,避免普通操作人員在使用過(guò)程中因失誤而錯(cuò)誤修改閥門(mén)的工作參數(shù),造成不必要的系統(tǒng)故障和生產(chǎn)損失。只有授權(quán)技術(shù)人員可以通過(guò)密碼進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài),根據(jù)工藝要求對(duì)閥門(mén)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
借助于相應(yīng)的附加功能,再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝的要求和系統(tǒng)本身的控制過(guò)程,可使調(diào)節(jié)閥的控制精度和控制性能達(dá)到最好狀態(tài),使整個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程控制水平達(dá)到新的高度。