Fisher智能阀门定位器在防喘振控制阀的应用

    目前国内煤化工产业蓬勃发展，煤化工企业朝着大型化、集群化、智能化和清洁化等方向发展，对自动控制系统提出更高要求，以实现过程强化、功能安全和能效管理，控制阀（亦称调节阀）作为实现控制效果的最终执行单元显得尤为重要。因为控制阀直接接触、控制流经的各种工艺介质，工作环境恶劣，其中用于高温、高压、高压差、强冲刷磨蚀及低温等苛刻工况的大口径、特殊结构、材质的调节阀又占了很大比例。控制阀可靠、稳定工作关乎生产安全、优质运行，直接影响着企业效益。

    Emerson—Fisher等全球主要专业生产商的产品有着较多的应用，现就FisherDVC6000系列智能阀门定位器的应用做一介绍。阀门定位器可提高控制阀阀位的线性度、减少调节信号的传递滞后、改善调节阀流量特性、实现分程控制等，成为充分发挥控制阀调节性能、控制作用不可或缺的附件。

    一、常规一体式阀门定位器存在问题

    神华宁煤集团煤化工公司甲醇、烯烃等生产装置投产以来，空分压缩机等大型转动设备相连的大口径管道振动大，特别在开、停车或异常工况放空时，管道中气体介质强烈的紊流和流速过快引起管线强烈振动，多次造成管道上的防喘振控制阀杆振断、安装在阀体上的一体式定位器（见图1）电路损坏、气源管线接头松动、气管线断裂等故障，引起停车停产，损失巨大。

图1 安装在控制阀体上的常规一体式阀门定位器

    二、FisherDVC6000系列智能阀门定位器应用

    原常规一体式定位器安装在阀体上，随阀门一起振动，极易造成定位器内部元器件松动及损坏，从而产生误动作导致机组跳车，影响生产。与常规阀门定位器相比，DVC6000智能阀门定位器的行程检测模块和控制器可分离安装。控制器通过1根电缆与行程检测模块连接，用1根或2根气信号管与执行机构连接，这样在振动场合分离式安装具有很大的优势，还可用于过高或过低的环境温度、辐射等场合。分离安装的DVC6000阀门定位器现场应用情况如图2所示。

图2 采用DVC6000系列智能阀门定位器改造后的防喘振控制阀

    改造内容有：

    （1）更换定位器采用行程检测模块与控制器电路单元分开安装，代替只能安装在控制阀上的一体式定位器。只有阀杆行程检测模块安装在阀体上的阀杆连接处、电路较多的主定位器单元从阀门上分离，单独固定安装，不再安装在阀门本体上。再配以EMERSON公司的333型Tri—Loop阀位变送器将阀位反馈信号送至DCS。

    （2）更换气源管采用不锈钢金属编织PTFE内衬挠性软管代替不锈钢气源硬管，防止了阀体振动传递到分离安装的电路单元。

    （3）更改气动放大器（即流体增压器）安装位置，气动放大器垂直安装改为水平安装。尤其是SMC等品牌的放大器内部阀杆较细，垂直安装受振动影响更大。由于防喘振控制特点要求防喘振阀快开慢关，因此在气路上还需配以气动放大器（即流体增压器）实现快开、（单向）阻尼器（即节流调节阀）实现慢关功能，与FisherDVC6000定位器装配后，重新联调很重要。

    改造前的防喘振阀及定位器气路如图3所示。改造后的防喘振阀及定位器气路如图4所示。

图3 改造前的防喘振阀及定位器气路图

1.过滤减压阀2.角行程降噪偏心旋转阀3、7.气动放大器

4、6.单向阀5.阻尼器8.两位三通电磁阀9.一体化定位器

图4 改造后的防喘振阀及定位器气路图

1.过滤减压阀2.角行程降噪偏心旋转阀3、7.气动放大器

4、6.单向阀5.阻尼器8.两位三通电磁阀

9.主定位器FisherDVC6035—FM10.阀位反馈模块 

    三、有待改进的问题

    FisherDVC6000系列智能阀门定位器的行程检测模块仍然采用滑线电阻式位置变送，虽然较其他品牌寿命稍长，但使用1～1.5a就出现了反馈信号波动现象（此时阀门真实情况没有变化），虽然已将大部分主电路模块移出强振动区，但由于行程检测模块仍在阀体上，仍受管线振动威胁，所以应开发出新形式耐振动的检测手段，从根本上延长使用寿命。

    EMERSON的TRI－LOOP333模拟量变送器作为阀位反馈变送器一旦断电或回路断开后，就会进入锁死状态，导致阀位反馈信号出现坏值，必须用HART375手操器重新激活才可以正常使用，这点需做改进，方便现场故障处理操作。

    四、结语

    从改造后运行实践来看，FisherDVC6000智能阀门定位器在防喘振阀上的分离式安装应用有以下优点：

    1）安全可靠，改造后气路控制精准，使敏感电子元件不受影响；定位准确，避免了超调的可能。

    2）减少维修次数。减少安装在阀门本体上的电子元件，阀门反馈模块故障率低；一次改造完成，即解决了一体式定位器频繁损坏更换备件的昂贵费用，减少了因阀门定位器损坏对生产的影响，避免损失数百万元。