低温、高频振动环境下阀门定位器的使用

    引言

    在化工行业中，生产现场不单存在高温、高压、高速等环境，更有高频振动以及低温环境，很多仪表设备在低温耐受性和抗震性能方面表现出工作不稳定、误动作，甚至损坏的情况。阀门定位器作为化工生产中最常用到的仪表之一，常会用于低温或高频振动的场所，以至于低温高频共存地方，这就要求我们在选型时候考虑环境条件、购置费用的同时，考虑定位的安装要求和性能特色。

    笔者所在煤基烯烃项目建设的空分装置地处西北，冬季室外环境温度可低至-32℃以下，且多台压缩机组振动频率高、幅度大。笔者通过对现有阀门定位器的使用情况进行调研，从性能、结构及原理等方面出发，进行了一系列的分析、评估和改造，对实施后的可观效果进行建议推广，从而进一步提高管理和维护水平，使该装置向运行更稳定更可靠的方向发展。

    1 空分装置阀门定位器使用现状

    1.1 空分装置阀门定位器选择

    一般情况下，现在的煤化工配套空分装置都较大，为确保化工生产的正常需求，同时液氮、液氧产品在工艺系统负荷较低时可以作为产品销售。在设计建设期，为节约成本的同时确保阀门的稳定运行，考虑到西北地区冬季室外平均气温-18℃左右，且安装远离低温产品，项目初选了FLOWSERVER阀门配装西门子PS2智能定位器来实现自控调节。

    1.2 空分装置阀门定位器特点

    空分装置阀门定位器的工作原理继承了传统模拟阀门定位器，在具体应用上存在着不同的特点。首先来说，空分装置阀门定位器与气动或者液动运行结构共同组成了一套控制回路，在控制回路当中，其反应出的调节阀位置可以看做是被控制部分所产生的变量，对比微处理器信号值，这两组信号输出经过主板会发出长度不同的脉冲，对I/P转换单元形成压力控制，进而在高频振动环境下调整节阀驱动。FLOWSERVER阀门搭配西门子PS2智能定位器，这套组合在低温环境下的特点主要如下：

    1.2.1 自动控制精度与可靠性较高，阀门定位器机械制动部件少，信号输入与阀位反馈以数字形式呈现，即使在低温情况下依然不会受到影响，高频振动环境中工作稳定性可靠，基本排除了因机械误差所形成的死区，因此这套自动控制器组合具有非常出色的定位精度与适应性。

    1.2.2 零点调整十分直观，与量程调整间不会产生冲突，所以整个调整过程会非常简单迅速，西门子PS2智能定位器具有自动调整功能，既可以实现自动零点与量程调整，还能自动识别出执行结构，例如液压器容量、行动范围、阻尼系数等，保持调节阀始终处于良好的工作状态。

    1.2.3 它具有检测和自我诊断功能，除了一般性自我诊断外，该套阀门定位器还能够输出与调节阀门的实际行动与对应信号，方便工作人员远距离监测调节阀当前的运行状况。

    1.2.4 低温不会对流量特性产生干预，可以随时修改。其中包括常见的线性、快开与等百分比等特性功能模块，在低温、高频振动环境下只需通过按钮或手持数据设定装置便可以直接修改或更正设定。

    1.3 空分装置阀门定位器使用情况

    FLOWSERVER阀门配装西门子PS2智能定位器，由于该组合用气量少，合理控制了总耗气量，并且保持仪表压力稳定，为控制化工生产提供了安全保障。在具体使用中，它可以满足现场的低温环境，并且在高度智能化前提下运行，其中包括在线和离线故障诊断、实时通信、故障报警等功能。在西北寒冷地区，精确简单的现场操作评价阀门定位器是否出色的标准之一，这套性价比高、能耗低、符合成本控制的搭配，严格对应了项目具体要求。在低温环境中使用阀门定位器，需要尽可能简便快捷，所以组合中的LCD液晶荧幕尤为重要，它为操作人员提供了直观可视化的应用条件。此外，根据过去的经验，LCD液晶荧幕在低温环境中的显示效果可能会受损，但是新一代智能阀门定位器已经解决了这一问题。在高频振动环境下想要保证远距离检测与控制，便需要联合中控室的配合，虽然目前只有少数化工企业能够建设联合中控室，但一般情况下，为了发挥出阀门定位器的全部效能，可以设立简单的控制室，由于距离定位器很远，所以有必要注意一下电缆与电压问题，在低温环境下阀门定位器如无法正常工作，可能会对项目造成一定损失。

    2 空分装置阀门定位器常见问题

    在低温、高频振动环境下，空分装置阀门定位器可能会出现某些故障，工作人员应当及时掌握解决这些故障的方法。

    2.1 控制信号变化

    在排除了阀体因素的情况下，调节阀仍然无法进行动作，这是低温、高频振动环境下阀门定位器运行过程的常见问题。具体处理方法在于，重点检查针对阀位传送器重点检查，包括其是否能自由运转、电信号连续性是否中断等。

    2.2 阀位控制失灵

    在空分装置阀门定位器的使用中，有一次发生了阀位控制失灵的情况。表现为小信号停止动作，大信号处于全关状态，笔者经反复调校仍然无法使其恢复正常，经过一番检测后发现，阀门定位器中的反馈杆与定位器内部信号连接不正常，转换部分变成了非接触感应连接形式，反馈杆能够进行任意角度旋转，导致了反馈杆和阀杆连接间距过远，超过180度，后重新安装并调校后恢复正常工作。

    2.3 小开度振荡

    高频振动环境下，调节阀很容易出现小开度振荡，处理方法可以选择避免小开度运行，将流闭型更改为流开型。如当前应用的是智能阀门定位器，那么小开度震荡问题解决变更为简单，只需要设定一下运行参数，震荡现象便能够得到很大的改善。

    2.4 阀门定位器无法正常通讯

    由于低温环境会对精密电子仪器造成一定影响，无法正常通讯也成为了常见问题之一，可以对现场电力情况进行检查，有效电压能否大于12V，输出阻抗是否低于2500Ω，导线电容荷载，输入信号是否低于4mA等。

    2.5 阀门定位器安装

    在进行阀门定位器现场安装时，需要对当前环境做出一定判断，包括气温条件、湿度条件等，还要能够承受一定限度的尘埃、油污和水蒸气，这些因素都可能对阀门定位器产生影响，其中最为主要的在于气源品质，由于目前主流定位器都存在一些缺点需要我们来克服。例如山武AVP300系列定位器供气条件为：颗粒最大直径3Lm，不可以出现油污，露点在环境温度下10℃。FISHER生产的DVC6000系列则要求配用能够过滤40Lm直径颗粒的空气过滤器。

    3 结束语

    化工行业需要面对各种各样的环境条件，而阀门定位器在不同的温度环境下则可能发生出现不同的问题，这需要工作人员坚持更新知识储备，将专业技术学以致用，始终秉承认真负责的个人素质，为我国化工行业发展提供帮助。