浅谈智能型阀门定位器诊断(doc 9页)
智能阀门定位器应用及故障诊断
智能阀门定位器应用及故障诊断马寒亮中海石油化学有限公司海南省东方市572600摘要：本文对智能阀门定位器进行了综述，并介绍其在工业现场的运用及故障处理。
关键词-智能阀门定位器：HART；故障1智能阀门定位器简介过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用，而过程控制系统往往由成百甚至上千个控制回路组成，每一个控制回路都会接受或从内部产生干扰，对过程变量产生决定性的影响。
不同同路之间的相互作用也会产生影响过程变量的扰动。
各种传感器和变送器收集过程变量的信息，控制器接受这些信息并进行处理，使得过程变量在负载扰动发生后恢复到它的正常范围。
所有的测量、比较、计算工作完成后，必须由终端控制元件来执行控制器所选择的控制策略。
控制回路中最常用的终端控制元件就是控制阀。
控制阀调节流动的流体，如气体、蒸汽、水或化学混合物，以补偿负载扰动并使得被控制的过程变量尽可能地靠近需要的设定点。
阀门定位器与数字式控制系统一起作用时，可以提供很高的定位精度以及对过程干扰的更加迅速的响应。
基于微处理的定位器，提供了与普通二级定位器相同的动态性能，并且具有阀门监视和诊断功能，有助于确保最初的优良性能不会随着使用而下降。
定位器可分为气动式、模拟式、数字式3种类型。
其中数字式定位器又分为数字不通信式、HART式和现场总线式3种。
2智能定位器的性能及工作原理2．1特点及结构智能阀门定位器的主要特点：(1)高输出力和动作速度：(2)调节精确度高(最小行程分辨率可达士0．05％)(3)安装简单，高度自动化调校；(4)几乎免维护运行，这意味着节省时间，应用方便；(5)具有零位和行程范围的手动和自动校准功能；(6)具有可选的或可编程的输出特性：(7)具有很强的自诊断功能；(8)耗气量相对传统的阀门定位器少很多；(9)设定值和控制变量极限值可进行选择设置；(10)可进行调节阀的死区设置；(11)在线自适应程序。
(12)固化的隐含参数可提供许多功能；(13)定位器可进行灵活简单的组态(14)温度和压缩空气压力的变化的影响极小智能电气阀门定位器与变送器相比，有着明显的不同：一是把外部4-20mA的模拟信号作为阀位的控制信号，同时又把这4-20mh的模拟电流作为智能电气阀门定位器电源的来源，因此智能电气阀门定位器对低功耗的要求极为苛刻；二是智能变送器主要通过HART接口进行数字通信，同时向外发送4、204的被测量的模拟信号，一般可用耦合芯片AD421来实现，而智能电气阀门定位器则通过HART接口卡进行数字通信，同时接收输入的4-20mA阀位控制模拟信号。
智能阀门定位器
（二）操作按键
定位器在现场可采用三个按键实现定位器的操作，按键的功能取
决于可选择的工作模式。该阀门定位器的显示屏和操作按键如图9-6所 示。
智能电气阀门定位器与传统定位器的对比
传统电气阀门定位器的工作原理
反馈杆反馈阀门的开度位置发生变化，当输入信号产生的电磁力矩与定位器的反馈系统 产生的力矩相等，定位器力平衡系统处于平衡状态，定位器处于稳定状态，此时输入信号与 阀位成对应比例关系。当输入信号变化或介质流体作用力等发生变化时，力平衡系统的平衡 状态被打破，磁电组件的作用力与因阀杆位置变化引起的反馈回路产生的作用力就处于不平 衡状态，由于喷嘴和挡板作用，使定位器气源输出压力发生变化，执行机构气室压力的变化 推动执行机构运动，使阀杆定位到新位置，重新与输入信号相对应，达到新的平衡状态。在 使用中改变定位器的反馈杆的结构(如凸轮曲线)，可以改变调节阀的正、反作用，流量特性 等，实现对调节阀性能的提升。
①定位精度高，可达±0.2%。控制系统稳定性能好，基本取消了死区。 ②通过非线性补偿环节，改变了被控变量的流量特性。
③具有自动调零和调量程、智能诊断、报警显示等功能。
④安装和调试成本较低，系统维护方便。
第一节 概述
⑤阀位检测采用霍尔应变式、电感式和非接触式传感器，提高了控制 回路的性能。 ⑥可接收模拟、数字混合信号或全数字信号（符合现场总线通信协议 ）：4～20mA DC/HART、FF、PROFIBUS等。 ⑦通过手持终端或其他组态工具能对智能阀门定位器进行就地或远程 组态。 ⑧品种齐全，安全防爆，应用广泛。 智能阀门定位器越来越多地应用于过程控制系统中，各生产厂家也不 断推出新产品，市场竞争激烈，本章将介绍的是Siemens公司生产的 SIPART PS2智能阀门定位器。
浅谈智能型阀门定位器诊断
浅谈智能型阀门定位器诊断定位器的故障可能会导致阀门无法正常开启或关闭，这将严重影响工业生产线的运行。
因此，及时发现并解决定位器故障是非常重要的。
为了诊断定位器故障，工程师通常会采取一系列的步骤。
首先，工程师会检查定位器的外观，观察是否有损坏或异常。
其次，工程师会使用专业的仪器对定位器进行检测，以确定是否存在电气故障或机械故障。
同时，工程师还会检查定位器的传感器和控制系统，确保其正常运作。
如果定位器故障的原因不明确，工程师可能会进行更深入的分析，比如检查定位器的数据记录，并分析阀门的运行情况。
通过这些分析，工程师可以更准确地确定定位器故障的原因，并采取相应的措施进行修复。
总的来说，诊断智能型阀门定位器的故障需要专业的知识和丰富的经验，而且需要仔细的检查和分析。
只有及时发现和解决定位器故障，才能确保阀门的正常运行，保障工业生产线的稳定性和安全性。
智能型阀门定位器在工业生产中起到了非常重要的作用，它可以通过自动调节阀门位置、监测阀门状态和记录数据等功能，帮助工程师提高生产效率，保证生产线运行的稳定性和安全性。
然而，这一先进技术也并非完全没有故障。
智能型阀门定位器的故障可能由多种原因引起，比如电气故障、机械故障、传感器故障、控制系统故障等。
当出现故障时，及时进行诊断并解决问题就显得至关重要。
接下来，我们将对智能型阀门定位器的故障诊断方法进行更详细的介绍。
首先，在发现定位器故障时，工程师应该首先对设备进行外观检查，观察是否有损坏、腐蚀等现象。
任何外观上的异常都有可能指示定位器存在问题。
接着，工程师需要检查定位器的电源供应，确保电源接线良好、电压稳定。
若发现电源供应存在问题，可能就是导致定位器故障的原因之一。
紧接着，工程师需要使用专业的仪器对定位器进行电气测试，测量电流和电压，以排除电气故障的可能性。
在测试时，应确保所有的安全操作程序得到遵守，避免可能的危险。
通过仪器测试，可以较快速地找到电气系统中的故障点，然后及时进行修复。
智能机械6种阀门定位器操作方法及故障说明
智能机械6种阀门定位器操作方法及故障说明智能机械阀门定位器是一种先进的控制设备，可用于对阀门的开关进行自动定位和控制。
以下是关于智能机械阀门定位器的六种操作方法以及常见故障的说明。
操作方法一：定位模式1.将定位模式选择开关设定为“定位”模式。
2.通过操作控制系统或按下设备上的按钮，启动阀门动作。
3.定位器会对阀门进行自动定位，并将准确的位置信息反馈给控制系统。
操作方法二：手动操作1.将定位模式选择开关设定为“手动”模式。
2.手动旋转定位器上的手轮，可以直接控制阀门的开关。
3.手动操作通常用于紧急情况或设备维护。
操作方法三：旁路操作1.将定位模式选择开关设定为“旁路”模式。
2.在该模式下，阀门可以完全绕过定位器，实现手动操作。
3.这种操作方法适用于设备维护或维修期间，需要暂时关闭定位器。
操作方法四：反馈检测1.将定位模式选择开关设定为“反馈”模式。
2.反馈模式下，定位器会检测阀门位置，并将实际位置信息反馈给控制系统。
3.这种操作方法可用于验证阀门位置是否正确，以及对定位器进行校准。
操作方法五：自学习1.将定位模式选择开关设定为“自学习”模式。
2.自学习模式下，定位器会通过对阀门进行多次操作，自动学习并记录阀门的动作曲线和位置信息。
3.这种操作方法可以提高定位器的准确性，并使其能够自动适应不同的阀门特性。
操作方法六：故障排除1.当定位器发生故障时，首先检查供电是否正常，并检查与控制系统之间的连接是否良好。
2.检查阀门是否受阻或损坏，以及定位器的传感器是否正常工作。
3.如果以上排除故障方法无效，可以尝试重启定位器或进行其他维护和修复操作。
智能机械阀门定位器的常见故障包括：1.供电故障，如电源线松动或断开。
2.控制系统故障，如信号传输错误或控制器故障。
3.传感器故障，如位置传感器损坏或失效。
4.阀门受阻，阀门卡死或被异物阻塞。
5.定位器内部机械零件损坏，如齿轮断裂或传动带脱落。
6.环境因素导致的故障，如温度过高或湿度过高导致部件损坏。
高端智能电气阀门定位器的使用与诊断
如 图 １ 示 ， 以使 阀 门动作 更 迅 速 ， 置 更 精 确 。 所 可 位 传统 模拟 定位 器本 身 是 没 有 调节 功 能 的 ， 与不 同 的 阀体 结合 就 很 难 达 到 最 佳 配 合 。笔 者 考 察 了 Ｓ ａ ｍｒ 公 司第二 代智 能 电气 阀 门定 位器 Ｆ ４０， 比第 一 Ｙ０ 它 代智 能 阀 门定 位器 又有 了许 多改 进 。
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工业仪表与 自动化装置
２１ ０ ２年第 ２期
高 端 智 能 电 气 阀 门定 位 器 的使 用 与诊 断
刘宏奎
（ 国 一阿拉伯 化肥 有 限公 司 电仪 车 间， 中 河北 秦 皇 岛 ０６０ ） ６０ ３ 摘 要 ： 绍 一种 高端 智能 阀 门定位 器的 强大功 能 、 断能 力及 可能 为 用户带 来的效 益 。 介 诊 关 键词 ： 能仪表 ； 门定位 器 ； 智 阀 高级诊 断 ； 可操作 ；Ｄ ／ Ｔ 互 Ｆ ＴＤ Ｍ
智能电气阀门定位器的研究分析
智能电气阀门定位器的研究分析摘要：以集成电路控制技术为基础的智能电气阀门定位器,已成为智能化气动执行器的核心控制部件。
智能电气阀门定位器结合气动执行器与其他设备在工业生产中应用,可大幅提高工业机器的生产效率。
本文根据智能电气阀门定位器结构特点、技术基础和应用实际,探讨其总体结构、硬件设计、软件设计等相关技术的研究进展,分析智能电气阀门定位器的研究现状,为今后装置电气阀门定位器的更新改造提供参考。
关键词：气动执行器智能电气阀门定位器集成电路控制阀门定位器在工业生产中占有极其重要的地位,它一定程度上它决定了工业生产过程控制的调节品质。
随着工业化水平的不断提高,阀门定位器也必须不断发展以满足过程控制品质需求。
智能电气阀门定位器的问世,是阀门定位器发展过程中的巨大进步。
智能化的电气阀门定位器克服了传统阀门定位器种种弊端,极大地提高了工作效率。
智能电气阀门定位器在国外研发与应用水平较高,而我国的智能电气阀门定位器的研究与应用,越来越不能满足我国工业化进程的要求。
1、智能电气阀门定位器研究与发展现状当前,由于我国工业化水平正在迅速上升期,我国机械制造业中对智能化的阀门定位器的应用渐趋频繁,但仍没有得到普遍应用。
为满足我国现阶段工业生产水平与技术需要,国内的专家学者,正在积极进行智能电气阀门定位器的研发和应用工作。
通常,气动执行装置由气动执行机构、阀门定位器和调节阀共同构成。
而电气阀门定位器是整个执行装置最核心的控制部件。
它通过动力源提供的动力,接收调节器的讯号,与阀位反馈装置捕获的阀位信息进行比较,调节执行装置的气压,通过联动装置调节生产设备的运行。
而国外研发的智能型和总线型的电气阀门定位器,已经集智能化、组态化和通用性于一体,安装后能够自动校准、能进行故障诊断与处理,并能够实时传输技术指标到上位机。
国内的阀门定位器大都基于喷嘴挡板工作原理,是前期吸收或模仿国外产品与技术的产物。
其特点是通用性差、结构复杂、故障率高、安装调试困难、性能指标不达标。
智能电气阀门定位器的工作原理及应用
智能电气阀门定位器的工作原理及应用智能电气阀门定位器是一种设备，通过电动机和传感器的配合，实现对阀门的定位控制。
其工作原理是通过电动机驱动阀门的开关动作，同时通过传感器检测阀门的位置，从而实现对阀门位置的准确定位。
智能电气阀门定位器的应用广泛，可以用于各种阀门的控制，例如在工业领域中的流体控制系统、汽车行业中的气门控制系统、家用设备中的自动排水系统等。
1.电动机：智能电气阀门定位器的关键部分是电动机，通过电动机的驱动，可以实现阀门的开闭动作。
电动机的控制信号由控制系统发出，通过电动机的旋转力矩作用于阀门的动力装置，从而驱动阀门的开启和关闭。
电动机的驱动方式多种多样，常见的有直流电动机和交流电动机。
2.传感器：智能电气阀门定位器还配备有各种传感器，用于检测阀门的位置和状态。
例如，通过安装在阀门上的旋转角度传感器可以实时监测阀门的旋转角度，以保证阀门的准确定位。
同时，还可以安装开关传感器，用于检测阀门是否完全开启或关闭，并向控制系统发送相应的信号。
3.控制系统：智能电气阀门定位器的控制系统是整个系统的核心，通过控制系统可以对阀门进行精确的定位控制。
控制系统根据传感器的反馈信息，实时调节电动机的驱动力矩，从而实现阀门位置的调节。
控制系统可以根据需要，设定不同的开关角度和速度，以满足不同的工况要求。
1.工业控制：在工业领域中，实现对流体的精确控制是非常重要的。
智能电气阀门定位器可以应用于各种工业流程中，例如化工厂、发电厂、石油化工等领域。
通过对阀门位置的准确控制，可以实现对流体的精确调节和控制，提高生产效率和产品质量。
2.汽车行业：在汽车行业中，智能电气阀门定位器常应用于气门控制系统。
通过对气门的准确控制，可以提高发动机的效率和性能。
智能电气阀门定位器可以实时监测气门的位置，并根据发动机的运行状态和负荷情况，调节气门的开闭角度，以实现最佳的燃烧效率和动力输出。
3.家用设备：在家用设备中，智能电气阀门定位器常用于自动控制系统，例如自动排水系统。
浅谈阀门定位器的工作原理和使用
浅谈阀门定位器的工作原理和使用阀门定位器是一种用于定位和控制阀门开闭状态的仪器设备。
其工作原理基于电磁感应和信号传输，主要用于自动化控制系统中的阀门定位和反馈。
阀门定位器通常由阀门定位器本体、感应器、运动传动装置和控制电路等组成。
工作原理：1.电磁感应：阀门定位器通过感应器和阀门杆进行电磁耦合，当电磁线圈通电时，产生的磁场会作用在阀门杆上，从而感应出阀门的位置信息。
2.信号传输：感应器接收到阀门位置信息后，将其转换为电信号，通过传输装置传送给控制电路。
3.控制电路：控制电路接收到阀门位置信号后，根据设定的控制策略，控制运动传动装置的动作，以达到准确的阀门定位。
使用方法：1.安装：根据阀门定位器的型号和实际情况，将阀门定位器固定安装在阀门和执行机构上，使其与阀门杆连接并保持良好的电磁耦合。
2.连接：将阀门定位器与控制电路连接，确保信号的传输和控制的安全可靠。
3.校准：根据实际需求和操作手册，对阀门定位器进行校准，确保其准确反映阀门的开闭状态。
4.调试：通过控制电路对运动传动装置进行调试，使其具备良好的控制性能和定位精度。
5.操作：根据控制策略和工艺要求，对阀门定位器进行自动或手动控制，实现对阀门的定位控制和反馈。
阀门定位器的使用有以下几个主要优点和应用领域：1.提高自动化程度：阀门定位器能够将阀门的开闭状态实时反馈给控制系统，实现远程操控和智能化控制，提高生产自动化程度。
2.改善准确性：阀门定位器采用电磁感应和信号传输，具有较高的定位精度和稳定性，能够实现精确的阀门开闭控制。
3.提高安全性：阀门定位器能够监测和报告阀门的实时位置信息，当阀门异常或操作不当时，能够及时警报并采取相应的控制措施，提高系统的安全性和可靠性。
4.减少人为操作：阀门定位器能够自动定位和控制阀门的开闭状态，减少了人为操作的干预，降低了人为错误和事故的发生概率。
5.广泛应用领域：阀门定位器适用于各种工业领域，如化工、石油、电力、冶金、水处理等，特别适用于高压、高温、腐蚀性介质和危险环境下的阀门定位控制。
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浅谈智能型阀门定位器诊断(doc 9页)
浅析智能型阀门定位器诊断
一、概述
在过程控制系统中，气动薄膜调节阀(以下简称调节阀)作为控制系统中的最终控制单元，起到了极其关键作用。
传统概念上的阀门定位器作为调节阀的一个主要附件，主要用于提高调节阀控制精度。
随着现场总线技术的发展，与之相匹配的现场智能化仪表也得到了加速发展，对于调节阀要实现智能化，就必备智能化阀门定位器，也就是说智能型阀门定位器是实现调节阀智能化的重要组成部分；另外从功能上来讲智能型阀门定位器与模拟阀门定位器也有本质区别，智能型阀门定位器除了实现对调节阀控制功能外，还一个更重要的方面是对调节阀实现的诊断功能。
并通过诊断软件，分析和判别调节阀的“健康”状况，从而改变了传统观念上调节阀的维护，减少了调节阀在运行期间的事故发生，延长了调节阀的使用寿命。
二、调节阀的维护
典型的调节阀的维护方有以下三种方法：被动性的维护(Reactive Maintenance)；预防性维护(Preventive Maintenance)；预测性维护(Predictive Maintenance)。
被动性的维护――当调节阀产出故障后，对调节阀进行检修。
调节阀在使用过程中，调节阀自身或者某些附件出现故障，造成调节阀不能正常工作，更严重的情况导致整个系统不能正常工作，造成很大的事故产生。
预防性维护――按照过去的生产过程经验，有计划地安排某些调节阀进行维护或检修，以防止调节阀的事故发生。
它对前者来说是一个有计划安排，虽然能避免一些调节阀产生的事故，由于没有现场使用的调节阀的许多信息，在安排上不能不造成某些调节阀工作正常也被安排在检修行列，而某些不适用的调节阀仍被使用在过程控制系统中。
预测性维护――通过智能仪表或其它诊断设备获取调节阀的信息。
气动调节阀不能存贮自身任何信息，而智能型阀门定位器开发使用，它们除了提高调节阀的调节品质外，对调节阀的诊断功能也逐步加强。
下面对智能型阀门定位器的自身诊断及对调节阀诊断功能作一些分析。
三、智能型阀门定位器的自身诊断
由于智能型阀门定位器是安装在气动调节阀上，其工作环境相对恶劣，如环境温度、管道振动等因素都会对智能型阀门定位器正常工作带来不利影响，智能型阀门定位器在设计过程中，考虑到这些不利因素，设计了一些自身的诊断功能。
另一方面，大多数智能型阀门定位器都具有通讯功能，如：HART、FF、PROFIBUS等通信协议，控制系统通过这些通信协议可以获得所需的现场仪表管理信息、以及故障报警信息。
1.智能型阀门定位器的自诊断
在同一系统中，由于调节阀处于不同的工作位置，它的动作频率、行程位移大小都是不一样，通过检测位置传感器，很方便获得调节阀的动作次数及行程累加值，采集这些数据我们可以判断调节阀的“健康”状况，并通过组态软件对采集的数据分析调节阀的工作点，画出柱状形图可以清楚看出阀门正常工作区域。
从图一可以清楚地看出阀门处于正常工作区域内，而图二阀门长期处于小开度工作，不利于正常工作。
另外根据采集的数据可进行动态应力分析。
图一
图二
b.填料函泄漏诊断
通过安装在调节阀的填料处泄漏检测器，实时检测填料函在工作中是否存在外泄漏情况。
因此特别适用于对剧毒、贵重的易挥发和有放射性的介质等场合使用，可以防止资源浪费或引起环境污染。
c.噪声诊断
噪声对人类的危害是极其严重的，它能使人的听觉减弱，甚至损伤，对人类带来心理和生理性的不良影响，它是继大气污染和水质污染之后，成为威胁人类的第三种公害。
在现代工业生产中，控制阀已成为最主要的噪声源。
智能阀门定位器可外接声音传感器，可以检测调节阀噪声大小。
通过检测的数据可以作一些分析：如噪声频率小于1500HZ 为机械振动、噪声频率高达10000HZ时，调节阀产生空化。
因此通噪声的频率可以判别调节阀不正常工作的原因；另外如在阀门关闭情况下噪声比正常工况要大，还可以判断阀门有内漏。
d.环境温度诊断
通过温度传感器，随时测量定位器的外壳表面温度，在防爆场合如外壳的表面温度超出防爆要求的设定值，定位器发出报警信号。
另外定位器还记录在线过程中最大/最小的温度值、每个温度段的工作时间，如果调节阀长期处于高温下工作，我们必须考虑定位器及调节阀内的塑料件、橡胶件的老化情况。
2.离线诊断
a.执行机构及管路的气密性
执行机构诊断通过接入一个压力传感器，实时检测输入执行机构的压力，与阀位传感器检测到的调节阀行程形成一个相对应的关系曲线如图三
图三
每一台智能型阀门定位器安装在任何一台调节阀上后，先进行定位器的自整定工作，以保证智能型阀门定位器的正常工作，通过定位器的自整定，得到正、反行程特性曲线如图三，当调节阀工作一些时间后，智能型阀门定位器再一次对调节阀进行测试。
出现一些不正常的情况如图四。
图四
曲线的下移说明存在执行机构的膜片老化、密封气室外泄漏、连接气管由于振动等原因出现漏气问题；另外在调节阀关位出现行程值偏大，可以判断阀芯或阀座产生磨损，调节阀泄漏量变大，严重情况下智能阀门定位器发出报警信号。
b.静特性测试
静特性是调节阀的行程与输入信号之间的静态关系，它包括：基本误差、始终点偏差、额定行程偏差、回差、死区、重复性、再现性、线性度误差。
c.阶跃过渡的测试
阶跃过渡过程是在调节阀没有负荷的情况下，当输入信号从一个定值突然改变成另一个定值时，输出跟随变化的过程。
一般包括时间常数、时滞、上升时间、稳定时和过冲。
d.频率响应特性的测试
频率响应特性是在调节阀在没有负荷的情况下，输入到定位器的输入信号是一个无畸变的正弦波，输出值稳定后，系统的输出也是一个频率相同的正弦，但输出的振幅、相位与输入不一定相同，而是随输入
信号频率的变化而变化。
频率响应特牲是反应调节阀灵敏度的标志之一，动态特牲好就意味着调节阀反响灵敏、快速，而且稳定性好。
五、结束语
由此可见智能型阀门定位器的故障诊断是通过安装在执行机构和阀体上的附加传感器来完成的。
定位器获得了现场的许多原始数据，微处理机通过对这些数据的分析、运算、判断等处理，分成若干逻辑组，宜于快速辨识所有的变量，发现异常情况立即采取应急措施并报警。
通常离线诊断被安排在调节阀预防性维护过程中，对预防性维护计划中的调节阀的诊断记录与调节阀第一投用的全性能原始数据相比较，可以发现调节阀什么地方出现了问题，问题的严重性，怎么样解决问题，提出专家性的建议，以帮助仪表工程师做出正确的选择。
目前，有些智能型阀门定位器的生产厂家设法将离线诊断逐步移值到在线诊断过程中，通过先进的诊断软件，完成阀门/执行机构的摩擦力、执行机构的信号范围、弹簧刚度及阀座的关闭力，以及阶跃诊断测试包括：静特性测试、阶跃过渡过程测试、频率响应特性测试。
使调节阀的预防性维护转向预见性维护，减少了停车时间，降低生产运行成本，提高了生产力。