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常熟市常陽儀表科技有限公司
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閥門定位器:ZPD系列氣動閥門定位器；電氣閥門定位器：ZPD系列電氣閥門定位器；EP系列電氣閥門定位器；HEP系列電氣閥門定位器；EPP系列電氣閥門定位器；CX系列電氣閥門定位器；YT系列電氣閥門定位器；CCCX系列電氣閥門定位器；CY系列電氣閥門定位器；電器轉(zhuǎn)換器:QZD系列電氣轉(zhuǎn)換器；EPC系列電器轉(zhuǎn)換器；EPA系列電器轉(zhuǎn)換器空氣過濾減壓閥:QFH系列空氣過濾減壓器；QFHA系列精密空氣過濾減壓閥；CY403系列精小型空氣過濾減壓；QFHS系列不銹鋼空氣過濾減壓閥；PRF403系列空氣過濾減壓器；MC-II系列空氣過濾減壓器；KZ03系列精小型空氣過濾減壓閥?？刂破?BPK毛布跑片控制器
文章詳情
智能閥門定位器在石油化工裝置自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
日期：2025-11-05 00:53
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摘要：
在石油化工裝置自動化控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥的選用對精度而言至關(guān)重要，它的使用情況影響到產(chǎn)品質(zhì)量，并關(guān)系到裝置**生產(chǎn)。獨山子乙烯廠各裝置使用的調(diào)節(jié)閥包括各個廠家多種類型的產(chǎn)品。但絕大多數(shù)調(diào)節(jié)閥安裝的是普通類型閥門定位器。現(xiàn)在獨山子乙烯廠使用了美國FISHER-ROSEMOUNT公司生產(chǎn)的FIELDVUE智能閥門定位器，經(jīng)過一年多的運行，與普通閥門定位器的性能、使用情況、性能價格比等方面進(jìn)行了比較 類 型
配用普通定位器的調(diào)節(jié)閥 配用智能定位器的調(diào)節(jié)閥
基本誤差 小于全行程的20% 小于全行程的0.5%
閥門穩(wěn)定性 穩(wěn)定 極其穩(wěn)定
調(diào) 校 在現(xiàn)場手動調(diào)校 通過校驗儀在現(xiàn)場、機(jī)柜或與DCS通訊調(diào)校
信 號 源 4～20mA或氣動信號 模擬信號或數(shù)字信號
性能/價格比 低 高
PID操作 無 有
通 訊 無 HART協(xié)議
1 FIELDVUE智能閥門定位器的工作原理和特性
1.1 智能定位器原理
FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器有一個獨立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場更換而不必拆現(xiàn)場的導(dǎo)線或?qū)Ч?。這個模塊基座包括一些子模塊：I/P轉(zhuǎn)換器；PWB（印刷電路板）組件；氣動中繼器；指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器通過進(jìn)入端子盒的一對雙絞線接受輸入信號和電能，輸入信號同時到PWB組件子模塊，在那里它被附加許多參數(shù)，例如多段折線性化中的節(jié)點坐標(biāo)，極限值和其他數(shù)值。然后PWB組件子模塊送信號給I/P轉(zhuǎn)換器子模塊。I/P轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變輸入信號成為氣壓信號。該氣壓信號送到氣動中繼器，加以放大并作為輸出信號送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該輸出信號也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受。用于閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的診斷信息。閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿位置當(dāng)作輸入信號引入PWB子模塊，用作數(shù)字式閥門控制器的反饋信號，數(shù)字式閥門控制器上也可以配備指示表，指示氣源壓力和輸出壓力。
1.2 智能閥門定位器的智能特性
1.2.1 實時信息控制、提高**性和減少開支
1）改善控制：雙向數(shù)字通訊把閥門當(dāng)前情況的信息帶給你，你可以依靠閥門工作信息有根據(jù)地對過程控制進(jìn)行管理決定，確保及時控制。
2）提高**性：可以從現(xiàn)場接線盒、端子板或在控制室這樣的**地區(qū)使用手操器、PC機(jī)或系統(tǒng)工作站選取信息，將你面對危險環(huán)境的機(jī)會減到*小，并且不必親臨現(xiàn)場。
3）保護(hù)環(huán)境：可以把閥門泄漏檢測儀或限位開關(guān)接到智能數(shù)字式閥門控制器的輔助端子，免得額外增加現(xiàn)場布線，若發(fā)生超限該儀表將會報警。
4）節(jié)省硬件開支：當(dāng)FIELDVUE系列數(shù)字式閥門定位器用在集成系統(tǒng)時，由于FIELDVUE數(shù)字式閥門控制器替代調(diào)節(jié)器可以節(jié)省硬件和安裝費用。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器使布線投資、端子和I/O需求投資節(jié)省50%。同時FIELDVUE儀表采用二線制供電，不要求單獨而價高的供電導(dǎo)線。它們替換掉現(xiàn)有的配裝于閥門的模擬儀表，節(jié)省了單獨敷設(shè)電源線和信號線的高額費用。
1.2.2 結(jié)構(gòu)可靠和HART信息
1）結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用：全密封結(jié)構(gòu)阻止了震動、溫度和腐蝕性環(huán)境對它的影響，獨立的防風(fēng)雨現(xiàn)場接線盒把現(xiàn)場導(dǎo)線接點和儀表其他部分隔離開。
2）加快開工準(zhǔn)備步驟：數(shù)字式閥門控制器的雙向通訊能力使你可以通過遠(yuǎn)程識別每臺儀表，檢驗它的校準(zhǔn)情況，查閱對比以前存儲的維修記錄及其他更多信息，達(dá)到盡快啟動回路的目的。
3）便于選取信息：FIELDVUE數(shù)字式閥門定位器和變送器應(yīng)用HART通訊協(xié)議可以方便地選取現(xiàn)場信息。如實地看到控制過程的基礎(chǔ)——控制閥本身——在閥門或現(xiàn)場接線盒上借助于手持通訊器，在DCS控制室借助于個人計算機(jī)或操作員的控制臺。
采用HART協(xié)議也意味著FIELDVUE儀表可以組合在集成系統(tǒng)之內(nèi)，或作為自成一體的控制設(shè)備來用。這種多方面的適應(yīng)性，使得無論現(xiàn)在或?qū)?，系統(tǒng)設(shè)計工作更為方便容易。
1.2.3 自診斷與控制能力
1）現(xiàn)場總線的通信
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含現(xiàn)場總線通訊能力，包括A0功能塊及下列診斷：
a）關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)；
b）儀表健康狀態(tài)參數(shù)；
c）預(yù)定格式閥門性能階躍維護(hù)測試。
關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)可監(jiān)控閥桿的總行程（行程累積）及閥桿行程轉(zhuǎn)向（周期）的次數(shù)。如果儀表的內(nèi)存、處理器或檢測器有任何問題，則儀表的健康狀態(tài)參數(shù)報警。一旦有問題發(fā)生，可確定該儀表將如何對該問題作出反應(yīng)。假如，若壓力檢測器有故障時，儀表是否應(yīng)當(dāng)關(guān)閉？也可選擇哪一個元件出毛病將引起儀表關(guān)閉（是否問題嚴(yán)重，足以引起關(guān)閉）。這些參數(shù)指示以報警形式報告。監(jiān)控性報警可以提供有關(guān)有問題的儀表、閥門或過程的瞬間指示。
2）標(biāo)準(zhǔn)控制與診斷
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含標(biāo)準(zhǔn)的控制與診斷。標(biāo)準(zhǔn)控制包括A0與PID功能塊。標(biāo)準(zhǔn)診斷包括下列診斷測試：a）動態(tài)誤差帶；b）驅(qū)動信號；c）輸出信號。
動態(tài)誤差帶、驅(qū)動信號及輸出信號是動態(tài)掃描測試。這些測試是在被控制的速度下轉(zhuǎn)變傳送器塊（伺服機(jī)構(gòu)）的設(shè)定點并繪出閥門的操作以確定閥門的動態(tài)性能。例如，動態(tài)誤差帶測試是滯后與死區(qū)加“回轉(zhuǎn)”。滯后與死區(qū)是靜態(tài)的質(zhì)量。然而由于閥門是在運動著的，就帶來了動態(tài)誤差和“回轉(zhuǎn)”誤差。動態(tài)掃描測試給出了較好的指示，即閥門在過程條件下將如何操作，那將是動態(tài)而不是靜態(tài)。在個人計算機(jī)上運行ValveLink軟件可完成標(biāo)準(zhǔn)與先進(jìn)診斷測試。
3）先進(jìn)診斷
具有先進(jìn)診斷的儀表可完成標(biāo)準(zhǔn)診斷所包含的動態(tài)掃描測試內(nèi)容加上*4個動態(tài)掃描測試，即閥門特征測試以及4個階躍診斷測試。閥門特征測試可讓您確定閥門/執(zhí)行機(jī)構(gòu)的摩擦力、臺架測試壓力信號范圍、彈簧剛度及閥座關(guān)閉力。
4）過程總線
費希爾控制設(shè)備性能服務(wù)部門可使用具備過程診斷能力的儀表來評估閥門、過程及變送器而基金會現(xiàn)場總線控制回路仍處于自動狀態(tài)，而且過程繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品。利用過程診斷，性能服務(wù)部門將能夠識別與找出哪一個過程的組成單元有可能今天引起質(zhì)量問題。盡管過程診斷需要啟動運行，其終點卻是要由過程或操作員干預(yù)才能確定的。過程診斷可同時在多個閥門上進(jìn)行。
2 應(yīng)用和維護(hù)
2.1 應(yīng)用
FIELDVUE智能閥門定位器于1998年4月安裝使用于裂解和乙二醇裝置共16臺。主要用于更換一些重要控制點的回路場合。如裂解爐的進(jìn)料流量閥和乙二醇環(huán)氧反應(yīng)器的進(jìn)料流量閥的控制。
我們使用手操器對其進(jìn)行了組態(tài)和校驗，其線性度可達(dá)99%，零點和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內(nèi)，控制極其穩(wěn)定且抗干擾的能力也特別強(qiáng)，完全滿足工藝控制的要求。
2.2 維護(hù)
FIELDVUE定位器維護(hù)量極少，基本上無需維護(hù)。其現(xiàn)場適應(yīng)性特強(qiáng)。但為了保證長期、穩(wěn)定地運行，儀表人員應(yīng)作好以下幾個方面的工作。
1）為保證其良好的工作環(huán)境，防止意外損壞，應(yīng)定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境。同時保證其工作氣源的穩(wěn)定和潔凈，減少外界因素造成的儀表波動和故障。
2）儀表人員應(yīng)每周檢查閥門和定位器的泄露和工作情況，及時消除隱患。每月使用手操器對定位器進(jìn)行特性曲線檢查，檢查零點、量程、線性和回差等參數(shù)，并對其優(yōu)化和調(diào)整，保證其工作質(zhì)量。
3）定期對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行檢修和維護(hù)，確保閥門工作質(zhì)量。同時對DCS調(diào)節(jié)控制回路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保與定位器互相工作的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。
4）由于DCS方面和其它原因，其現(xiàn)場總線和軟件功能我們沒有完全得到開發(fā)和利用，對智能維護(hù)和診斷功能無法完全使用，但還是大大減輕了日常維護(hù)量。
通過近兩年在化工裝置的使用效果來看，智能型閥門控制器性能穩(wěn)定、調(diào)校方便；能實現(xiàn)與DCS的直接通訊，并具備自診斷功能，維修簡單；可移植到現(xiàn)場總線，代表當(dāng)今儀表技術(shù)發(fā)展的方向。進(jìn)一步開發(fā)和使用其軟件功能是我們今后努力的目標(biāo)方向。
配用普通定位器的調(diào)節(jié)閥 配用智能定位器的調(diào)節(jié)閥
基本誤差 小于全行程的20% 小于全行程的0.5%
閥門穩(wěn)定性 穩(wěn)定 極其穩(wěn)定
調(diào) 校 在現(xiàn)場手動調(diào)校 通過校驗儀在現(xiàn)場、機(jī)柜或與DCS通訊調(diào)校
信 號 源 4～20mA或氣動信號 模擬信號或數(shù)字信號
性能/價格比 低 高
PID操作 無 有
通 訊 無 HART協(xié)議
1 FIELDVUE智能閥門定位器的工作原理和特性
1.1 智能定位器原理
FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器有一個獨立的模塊基座，它可以很方便地在現(xiàn)場更換而不必拆現(xiàn)場的導(dǎo)線或?qū)Ч?。這個模塊基座包括一些子模塊：I/P轉(zhuǎn)換器；PWB（印刷電路板）組件；氣動中繼器；指示表。模塊基座可以通過換子模塊而重新組合。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器通過進(jìn)入端子盒的一對雙絞線接受輸入信號和電能，輸入信號同時到PWB組件子模塊，在那里它被附加許多參數(shù)，例如多段折線性化中的節(jié)點坐標(biāo)，極限值和其他數(shù)值。然后PWB組件子模塊送信號給I/P轉(zhuǎn)換器子模塊。I/P轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變輸入信號成為氣壓信號。該氣壓信號送到氣動中繼器，加以放大并作為輸出信號送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該輸出信號也可以被安置在PWB組件子模塊上的壓力敏感元件所感受。用于閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的診斷信息。閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥桿位置當(dāng)作輸入信號引入PWB子模塊，用作數(shù)字式閥門控制器的反饋信號，數(shù)字式閥門控制器上也可以配備指示表，指示氣源壓力和輸出壓力。
1.2 智能閥門定位器的智能特性
1.2.1 實時信息控制、提高**性和減少開支
1）改善控制：雙向數(shù)字通訊把閥門當(dāng)前情況的信息帶給你，你可以依靠閥門工作信息有根據(jù)地對過程控制進(jìn)行管理決定，確保及時控制。
2）提高**性：可以從現(xiàn)場接線盒、端子板或在控制室這樣的**地區(qū)使用手操器、PC機(jī)或系統(tǒng)工作站選取信息，將你面對危險環(huán)境的機(jī)會減到*小，并且不必親臨現(xiàn)場。
3）保護(hù)環(huán)境：可以把閥門泄漏檢測儀或限位開關(guān)接到智能數(shù)字式閥門控制器的輔助端子，免得額外增加現(xiàn)場布線，若發(fā)生超限該儀表將會報警。
4）節(jié)省硬件開支：當(dāng)FIELDVUE系列數(shù)字式閥門定位器用在集成系統(tǒng)時，由于FIELDVUE數(shù)字式閥門控制器替代調(diào)節(jié)器可以節(jié)省硬件和安裝費用。FIELDVUE系列數(shù)字式閥門控制器使布線投資、端子和I/O需求投資節(jié)省50%。同時FIELDVUE儀表采用二線制供電，不要求單獨而價高的供電導(dǎo)線。它們替換掉現(xiàn)有的配裝于閥門的模擬儀表，節(jié)省了單獨敷設(shè)電源線和信號線的高額費用。
1.2.2 結(jié)構(gòu)可靠和HART信息
1）結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用：全密封結(jié)構(gòu)阻止了震動、溫度和腐蝕性環(huán)境對它的影響，獨立的防風(fēng)雨現(xiàn)場接線盒把現(xiàn)場導(dǎo)線接點和儀表其他部分隔離開。
2）加快開工準(zhǔn)備步驟：數(shù)字式閥門控制器的雙向通訊能力使你可以通過遠(yuǎn)程識別每臺儀表，檢驗它的校準(zhǔn)情況，查閱對比以前存儲的維修記錄及其他更多信息，達(dá)到盡快啟動回路的目的。
3）便于選取信息：FIELDVUE數(shù)字式閥門定位器和變送器應(yīng)用HART通訊協(xié)議可以方便地選取現(xiàn)場信息。如實地看到控制過程的基礎(chǔ)——控制閥本身——在閥門或現(xiàn)場接線盒上借助于手持通訊器，在DCS控制室借助于個人計算機(jī)或操作員的控制臺。
采用HART協(xié)議也意味著FIELDVUE儀表可以組合在集成系統(tǒng)之內(nèi)，或作為自成一體的控制設(shè)備來用。這種多方面的適應(yīng)性，使得無論現(xiàn)在或?qū)?，系統(tǒng)設(shè)計工作更為方便容易。
1.2.3 自診斷與控制能力
1）現(xiàn)場總線的通信
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含現(xiàn)場總線通訊能力，包括A0功能塊及下列診斷：
a）關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)；
b）儀表健康狀態(tài)參數(shù)；
c）預(yù)定格式閥門性能階躍維護(hù)測試。
關(guān)鍵閥門使用跟蹤參數(shù)可監(jiān)控閥桿的總行程（行程累積）及閥桿行程轉(zhuǎn)向（周期）的次數(shù)。如果儀表的內(nèi)存、處理器或檢測器有任何問題，則儀表的健康狀態(tài)參數(shù)報警。一旦有問題發(fā)生，可確定該儀表將如何對該問題作出反應(yīng)。假如，若壓力檢測器有故障時，儀表是否應(yīng)當(dāng)關(guān)閉？也可選擇哪一個元件出毛病將引起儀表關(guān)閉（是否問題嚴(yán)重，足以引起關(guān)閉）。這些參數(shù)指示以報警形式報告。監(jiān)控性報警可以提供有關(guān)有問題的儀表、閥門或過程的瞬間指示。
2）標(biāo)準(zhǔn)控制與診斷
所有DVC5000f數(shù)字式閥門控制器都包含標(biāo)準(zhǔn)的控制與診斷。標(biāo)準(zhǔn)控制包括A0與PID功能塊。標(biāo)準(zhǔn)診斷包括下列診斷測試：a）動態(tài)誤差帶；b）驅(qū)動信號；c）輸出信號。
動態(tài)誤差帶、驅(qū)動信號及輸出信號是動態(tài)掃描測試。這些測試是在被控制的速度下轉(zhuǎn)變傳送器塊（伺服機(jī)構(gòu)）的設(shè)定點并繪出閥門的操作以確定閥門的動態(tài)性能。例如，動態(tài)誤差帶測試是滯后與死區(qū)加“回轉(zhuǎn)”。滯后與死區(qū)是靜態(tài)的質(zhì)量。然而由于閥門是在運動著的，就帶來了動態(tài)誤差和“回轉(zhuǎn)”誤差。動態(tài)掃描測試給出了較好的指示，即閥門在過程條件下將如何操作，那將是動態(tài)而不是靜態(tài)。在個人計算機(jī)上運行ValveLink軟件可完成標(biāo)準(zhǔn)與先進(jìn)診斷測試。
3）先進(jìn)診斷
具有先進(jìn)診斷的儀表可完成標(biāo)準(zhǔn)診斷所包含的動態(tài)掃描測試內(nèi)容加上*4個動態(tài)掃描測試，即閥門特征測試以及4個階躍診斷測試。閥門特征測試可讓您確定閥門/執(zhí)行機(jī)構(gòu)的摩擦力、臺架測試壓力信號范圍、彈簧剛度及閥座關(guān)閉力。
4）過程總線
費希爾控制設(shè)備性能服務(wù)部門可使用具備過程診斷能力的儀表來評估閥門、過程及變送器而基金會現(xiàn)場總線控制回路仍處于自動狀態(tài)，而且過程繼續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品。利用過程診斷，性能服務(wù)部門將能夠識別與找出哪一個過程的組成單元有可能今天引起質(zhì)量問題。盡管過程診斷需要啟動運行，其終點卻是要由過程或操作員干預(yù)才能確定的。過程診斷可同時在多個閥門上進(jìn)行。
2 應(yīng)用和維護(hù)
2.1 應(yīng)用
FIELDVUE智能閥門定位器于1998年4月安裝使用于裂解和乙二醇裝置共16臺。主要用于更換一些重要控制點的回路場合。如裂解爐的進(jìn)料流量閥和乙二醇環(huán)氧反應(yīng)器的進(jìn)料流量閥的控制。
我們使用手操器對其進(jìn)行了組態(tài)和校驗，其線性度可達(dá)99%，零點和量程及回差均可以控制在精度要求的范圍之內(nèi)，控制極其穩(wěn)定且抗干擾的能力也特別強(qiáng)，完全滿足工藝控制的要求。
2.2 維護(hù)
FIELDVUE定位器維護(hù)量極少，基本上無需維護(hù)。其現(xiàn)場適應(yīng)性特強(qiáng)。但為了保證長期、穩(wěn)定地運行，儀表人員應(yīng)作好以下幾個方面的工作。
1）為保證其良好的工作環(huán)境，防止意外損壞，應(yīng)定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境。同時保證其工作氣源的穩(wěn)定和潔凈，減少外界因素造成的儀表波動和故障。
2）儀表人員應(yīng)每周檢查閥門和定位器的泄露和工作情況，及時消除隱患。每月使用手操器對定位器進(jìn)行特性曲線檢查，檢查零點、量程、線性和回差等參數(shù)，并對其優(yōu)化和調(diào)整，保證其工作質(zhì)量。
3）定期對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行檢修和維護(hù)，確保閥門工作質(zhì)量。同時對DCS調(diào)節(jié)控制回路參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保與定位器互相工作的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。
4）由于DCS方面和其它原因，其現(xiàn)場總線和軟件功能我們沒有完全得到開發(fā)和利用，對智能維護(hù)和診斷功能無法完全使用，但還是大大減輕了日常維護(hù)量。
通過近兩年在化工裝置的使用效果來看，智能型閥門控制器性能穩(wěn)定、調(diào)校方便；能實現(xiàn)與DCS的直接通訊，并具備自診斷功能，維修簡單；可移植到現(xiàn)場總線，代表當(dāng)今儀表技術(shù)發(fā)展的方向。進(jìn)一步開發(fā)和使用其軟件功能是我們今后努力的目標(biāo)方向。
