摘要：控制的實現(xiàn)在調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥的控制在閥門定位器。閥門定位器的選擇，將直接影響調(diào)節(jié)閥和控制系統(tǒng)的整體性能和品質(zhì)。選擇智能閥門定位器，提高調(diào)節(jié)閥整體性能，實現(xiàn)控制性能的整體提高。
關(guān)鍵詞：智能閥門定位器 工程 LCD 故障診斷在石化工程設(shè)計和工程實踐中，我們會選擇各種各樣的系統(tǒng)和更多種類的檢測和控制儀表。為什么？因為我們要實現(xiàn)對工藝過程的控制，達到我們要求的控制效果。控制系統(tǒng)的實現(xiàn)包括三部分：檢測，控制器，調(diào)節(jié)單元。其中，調(diào)節(jié)單元中應(yīng)用最多最關(guān)鍵的是調(diào)節(jié)閥。而閥門定位器是調(diào)節(jié)閥最重要的附件之一，可以這么說，閥門定位器是調(diào)節(jié)閥的大腦和靈魂。
隨著工程設(shè)計實踐與國際上的接軌，我們感到普通閥門定位器越來越難以滿足工程設(shè)計和實踐的要求。特別是在先進控制系統(tǒng)和優(yōu)化控制方案層出不窮的今天，智能化的設(shè)計已經(jīng)成為一般要求。從實現(xiàn)控制系統(tǒng)的整體性能和經(jīng)濟效益最大化的基點出發(fā)，我們越來越多的選擇智能閥門定位器。
筆者作為工程設(shè)計人員，用過國內(nèi)外主要儀表廠家生產(chǎn)的智能閥門定位器。結(jié)合自己在工程設(shè)計和服務(wù)中的經(jīng)驗，以西門子智能閥門定位器為主，兼顧其他廠家，談一談智能閥門定位器在工程實踐中的應(yīng)用。
一 智能閥門定位器的優(yōu)點
1） 提高調(diào)節(jié)閥和控制系統(tǒng)的性能
智能閥門定位器的控制精度很高，可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的精確控制，從而提高系統(tǒng)的控制水平。另外，智能閥門定位器可以方便設(shè)置閥門特性曲線，比如等百分比特性，西門子PS2系列就提供了1:25,1:33,1:50三種特性，ABB公司的TZID系列提供1:25, 1:50兩種特性，山武公司提供一種。另外，如果用戶對定位器內(nèi)置閥門特性不滿意或有特殊要求，可以通過自定義特性曲線功能進行自定義閥門特性曲線的設(shè)置。西門子和ABB公司各提供20段曲線的設(shè)置，山武公司提供15段曲線。
2） 省氣，節(jié)約能耗和成本
我們要求不斷與國際接軌，但國際上著名的大石化公司的成本為什么控制得很好而我國經(jīng)過這么多年的努力卻仍與世界先進水平有很大差距呢？從小處說，我們做項目的時候沒有算經(jīng)濟賬。以儀表風(fēng)為例，生產(chǎn)一標(biāo)立儀表風(fēng)最小能耗1.6MJ，一度電是3.6MJ，工業(yè)用電一般1元/度，不考慮除水除油除塵和設(shè)備投資及儀表工工資的費用，平均產(chǎn)一標(biāo)立儀表風(fēng)是0.44元。國產(chǎn)定位器和某些智能定位器生產(chǎn)廠商，由于技術(shù)上的原因，每小時的耗氣量很大，一般來說，這些產(chǎn)品的穩(wěn)態(tài)耗氣量在350升/小時。對西門子PS2(穩(wěn)態(tài)耗氣量36升/小時)和ABB公司的TZID系列（穩(wěn)態(tài)耗氣量30升/小時）來說，在正常工況下可以節(jié)省0.3標(biāo)立/小時。一年省氣量是0.3X24X365=2628標(biāo)立,折算成人民幣成本，那么光節(jié)省能耗就可以節(jié)約1156.32人民幣/年。綜合考慮各種成本，一臺西門子智能閥門定位器每年至少可以節(jié)省1300人民幣/年，對大型石化企業(yè)來說，定位器的數(shù)量是成百上千臺，以1000臺為例計算，全年可以節(jié)省費用130萬。然而，由于現(xiàn)有我國工程建設(shè)的一次性投資壓的較低，大部分項目采用普通定位器。雖然一次性投資較小，但投產(chǎn)、運行的維護及各項消耗很大，結(jié)果從3~5年的時間段上看，總花費成本反而很大，性能卻一般般。
3） 省氣，保持公網(wǎng)壓力的穩(wěn)定
對大型石化企業(yè)來說，由于用氣點很多，耗氣量很大，到裝置末端或遠離空壓站的地方，儀表風(fēng)壓力很低，有時甚至不能推動調(diào)節(jié)閥正常工作，無法滿足裝置的正常安全生產(chǎn)。如果采用低耗氣量的智能閥門定位器，由于用氣量極少，使總耗氣量大大降低，從而保持儀表風(fēng)公網(wǎng)壓力的穩(wěn)定，保證裝置的安全可靠生產(chǎn)。
4） 初始化過程非常簡單
對大多數(shù)智能閥門定位器來說，初始化過程基本上非常簡單。以西門子PS2為例，只需按4下按鈕并設(shè)置幾個簡單參數(shù)，就可以自動完成初始化過程。更方便的是，把設(shè)置好的參數(shù)上載到計算機中，可以再通過下載成批的復(fù)制到相同工況的定位器中，大大地節(jié)省了人力和時間，特別是在新建裝置開工或進行大修時。
5） 智能化的通信方式
智能閥門定位器最明顯的特征是進行智能通信。對我們過程工業(yè)來說，最常用的是HART通信，或是PA現(xiàn)場總線，或是FF現(xiàn)場總線。但并不是所有智能閥門定位器都支持以上通信方式。在石化企業(yè)中用量很多的西門子PS2智能閥門定位器不但支持上述通信協(xié)議，而且可以進行AMS通信。在實際工程應(yīng)用中，如果采用 HART通信（最常用，其他通信方式也可以），通過相應(yīng)的軟件和硬件，可以把全廠的智能閥門定位器的所有參數(shù)信息保存到計算機中，這是普通手持終端無法實現(xiàn)的。當(dāng)需要對智能閥門定位器進行維護或更換是，可以從信息庫中方便的檢索到儀表參數(shù)并快速下載到閥門定位器中，極大節(jié)省了勞動時間和成本，另外，再也不會為保存大量資料而犯難了。
6） 二進制輸入,聯(lián)鎖開關(guān)閥門
對智能閥門定位器，大多具有自保聯(lián)鎖功能。ABB公司的閥門定位器可以在斷電時自鎖，西門子公司的PS2在斷信號時也可以自鎖或按要求開關(guān)閥門。在具備上述功能的同時，這些定位器也接受外部連鎖信號的輸入。雖然這些連鎖動作反應(yīng)不是毫秒級別的，但對很多過程工業(yè)來說，秒級的連鎖已經(jīng)足夠了。比如加熱爐燃料油閥門的連鎖。同時，對安全等級要求高的毫秒級連鎖，在設(shè)計規(guī)定中要單獨設(shè)置，不允許與控制回路放在一起，所以要求智能閥門定位器的聯(lián)鎖達到毫秒級別是沒有實際意義的。
7） 方便快捷地設(shè)置分程調(diào)節(jié)
根據(jù)實際需要，工程設(shè)計中需要用一個輸入信號實現(xiàn)控制兩臺或多臺調(diào)節(jié)閥，這就需要閥門定位器只對輸入信號的某個范圍有響應(yīng)。以西門子PS2舉例，可以很方便的通過軟件或手動設(shè)置分程調(diào)節(jié)的起點和終點。
8） 豐富的故障診斷功能
故障診斷功能是智能閥門定位器非常重要的功能。在實際開工或調(diào)試過程中，我們會遇到各種各樣的問題。如何正確地判斷和解決這些問題，對裝置正常安全生產(chǎn)十分重要。對智能定位器來說，診斷閥門泄漏量，閥填料，閥磨損等，是大部分智能定位器生產(chǎn)廠家提供的功能。但也有一些廠家提供的功能很少或基本沒有，所以在選型時一定要閱讀樣本并咨詢生產(chǎn)廠家。
二 智能閥門定位器的選擇
在工程設(shè)計中，我們要仔細選擇適合的智能閥門定位器，具體要注意以下幾點：
1） 要求滿足現(xiàn)場工況，實現(xiàn)智能化的要求
我們選用智能閥門定位器，就是要獲得其智能化的功能并提高整體控制性能。因此，在滿足現(xiàn)場工況的條件下，智能化是我們重要的指標(biāo)。智能包括其通信功能，在線或離線故障診斷功能等。
2） 要求現(xiàn)場操作要方便
對某些智能閥門定位器產(chǎn)品，由于設(shè)定比較復(fù)雜，影響了產(chǎn)品在實際使用中的效果。所以，我們首選操作方便的產(chǎn)品。
3） 要求性價比高，節(jié)約能耗和成本
我們除考慮儀表的一次投資外，還要考慮其運行成本。從3~5年的時間段上看，哪種產(chǎn)品綜合性能高，我們就選取哪種產(chǎn)品。
4） 要求現(xiàn)場顯示
對某些智能閥門定位器產(chǎn)品，由于沒有現(xiàn)場液晶顯示，所以在現(xiàn)場調(diào)節(jié)時必須借助手操器調(diào)節(jié)。這增加了成本。另外，對LCD液晶顯示，要注意其在極低環(huán)境溫度下的顯示效果。
5） 要求在某些情況下，保證遠距離安裝的正常工作
由于現(xiàn)在大型石化企業(yè)采用聯(lián)合中控室的越來越多，所以從控制室到現(xiàn)場智能閥門定位器的距離可能很遠，電纜電壓降的問題必須考慮，否則智能閥門定位器不能正常工作。
三 智能閥門定位器在工程實踐的應(yīng)用實例
在工程施工和裝置開車運行過程中，由于設(shè)計、施工和維護的各種原因，調(diào)節(jié)閥會產(chǎn)生各種各樣的故障。對某些問題，我們可以通過智能閥門定位器來解決。
1) 實例一
某煉油廠裝置在裝置運行過程中發(fā)現(xiàn)幾臺調(diào)節(jié)閥打不開或不能完全關(guān)閉。經(jīng)檢查，在排除其他因素后，確定由于實際操作壓力高于設(shè)計壓力，閥門前后的差壓造成磨擦力增大而執(zhí)行機構(gòu)不能克服。在這種情況下，或者更換更大的執(zhí)行機構(gòu)，或者想辦法增加氣源壓力。由于更換執(zhí)行機構(gòu)耗時耗力，最重要的是影響裝置正常生產(chǎn)，所以決定想辦法增加氣源壓力。現(xiàn)場采用的是普通定位器加過濾器減壓閥，調(diào)節(jié)過濾減壓閥出口壓力到最大，仍然不能解決問題，但儀表風(fēng)公網(wǎng)壓力與過濾減壓閥出口壓力仍有二公斤的空間。試驗把儀表風(fēng)直接接到執(zhí)行機構(gòu)膜頭上，問題解決。但由于公網(wǎng)壓力波動及其他因素的影響，普通定位器無法正常使用和調(diào)節(jié)。因此，決定用庫存的一臺某廠商的智能閥門定位器，由于此廠家的定位器不受氣源波動的影響，因此在定位器前安裝上過濾器后安裝到閥門上，調(diào)節(jié)閥正常工作，問題得以解決。
2) 實例二
某裝置停工大修。調(diào)節(jié)閥的檢測工作量很大，時間緊，任務(wù)急。由于這批調(diào)節(jié)閥配置了某公司的智能閥門定位器，其具有豐富的故障診斷功能，因此用智能閥門定位器對調(diào)節(jié)閥進行故障診斷，包括閥門泄漏量，閥門填料等關(guān)鍵參數(shù)，根據(jù)故障診斷結(jié)果對有問題的調(diào)節(jié)閥拆下進行維護，而沒有問題的調(diào)節(jié)閥則確認為可以正常使用。開工后，經(jīng)過一年的運行，證明調(diào)節(jié)閥工作狀況良好。
3) 實例三
某工廠，由于調(diào)節(jié)閥投運幾年后，資料的不斷使用及人員的不停變更，造成資料的流失，相當(dāng)大一部分找不著了。在新建項目和改造時，他們選用了智能閥門定位器，通過相應(yīng)的軟硬件，把全廠定位器及相關(guān)信息保存起來，在以后的生產(chǎn)和維修期間，可以方便的查閱并使用。
4) 實例四
某石化裝置調(diào)節(jié)閥，由于設(shè)計選擇了正作用，但在開工時工藝要求實現(xiàn)反作用，這就需要對調(diào)節(jié)閥進行調(diào)整。由于調(diào)節(jié)閥膜頭調(diào)整比較麻煩，而定位器選用的是智能型，所以，通過簡單地調(diào)整智能閥門定位器的參數(shù)，就實現(xiàn)了調(diào)節(jié)閥正反作用的轉(zhuǎn)換。
以上是筆者在工程設(shè)計和服務(wù)中的一點經(jīng)驗。從長遠發(fā)展過程來說，采用智能閥門定位器是一種趨勢。我們希望越來越多的設(shè)計和用戶能夠采用智能閥門定位器，不斷提高我們工廠的自動化水平，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益，不斷把我們國家的自控水平推向世界領(lǐng)先地位。