数字阀门技术在石炼化的具体应用-江苏益强自控科技有限公司

Z系列多回转阀门电动装置

 DZ系列多回转阀门电动装置

 QB/QW部分回转阀门电动装置

 FZ3系列多回转电动执行器

 FQ系列部分回转电动执行器

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数字阀门技术在石炼化的具体应用

数字阀门技术的特点控制阀是控制系统的最终控制单元,起到关键作用，数字阀门定位器是实现数字阀门技术的重要组成部分, 也是它的核心部分，数字阀门技术实际是定位器智能化，所以数字阀门定位器也称智能定位器。在石油化工装置自动化控制系统中，调节阀的选用对精度而言至关重要，它的使用情况影响到产品质量，并关系到装置安全生产，普通的阀门定位器不能满足要求，数字阀门技术在这背景下应运而生。智能化和数字化控制技术将逐步取代电子和模拟控制技术，数字阀门技术逐步在控制系统中得到应用，将是控制阀发展的趋势。
　　一．数字阀门技术的工作原理与特点智能定位器，这种基于微处理器的控制器具有通信功能，采用气动控制，并具有内部逻辑能力。除了将电流信号转换为气压信号对阀门进行控制外，智能定位器还采用了HART通信协议，以方便进行过程操作关键信息的存取。智能定位器能收到关于阀门移动位置和补充及激励气压的反馈。这使得智能定位器不仅能自我诊断，还能够诊断它所连接的阀门。
　　智能定位器可以实时信息控制、提高安全性和减少硬件开支。对石化企业来说它的优点体现三方面，
　　1.节省空气消耗，减少能耗，由于智能定位器结构特点，它的空气消耗只是传统定位器20%。
　　2. 可以在线更换，连续性生产装置重要阀门一般没有复线，一旦损坏，严重影响生产，但是智能定位器通过PC机保存组态数据和初试化数据，故障时更换智能定位器，只需将组态数据和初试化数据下载到定位器中就可以使用，精度达到1%。
　　3.在线诊断，通过诊断信息分析可以缩短仪表维护人员的故障处理时间。
　　二．智能定位器应用情况：
　　1．应用类型：智能定位器在我厂应用始于1999年重整装置，2003年在100万吨加氢装置大量应用，上海光辉调节阀配西门子6DR5000系列智能定位器，FISHER调节阀配FISHER DVC6000系列智能定位器。目前，智能定位器生产厂家比较多，采用智能化模块，但在国内应用广泛和成熟的为西门子和FISHER智能定位器。
　　2．应用范围和数量：
　　现在随着数字化技术的应用，在其他装置普遍使用，但是考虑它的价格，在其他装置应用数量比较少。使用的装置包括一催化、二催化、重整、加氢、焦化。
　　3．特殊应用场合智能定位器除了在加氢装置大范围使用，其他使用的地方均为比较特殊的场所，智能定位器的可靠性和控制精度在特殊阀门上有比较大的优越性，同时考虑
　　特殊阀门的控制在生产装置的重要性，所以选用智能阀门定位器。
　　3.1一催化烟机入口阀控制以前采用吴忠VPT定位器和SMC气动定位器，控制精度不高，经常出现振动，严重影响机组运行，2005年对烟机入口阀控制系统进行改造，选用西门子智能定位器6DR5000系列，采用角行程安装，代替气动定位器连杆传动反馈，消除机械传动误差。同时取消阀门位置变送器，在智能定位器安装回讯模块实现回讯远传指示。减少了阀门的安装附件，投用一年多时间，运行稳定，控制精度高，在2006年对大旁路和小旁路阀进行同样的改造，三分程阀门的控制精度达到了投用以来的最好水平。
　　3.2在机组重要阀门上使用智能定位器，焦化富气压缩机防喘振回流阀使用FISHER智能电位器，一催化气压机出口放火炬阀和二催化放火炬阀使用了西门子智能定位器，保障了机组可靠和稳定运行。
　　3.3压差较大和比较恶劣工况下应用。焦化辐射入口阀前后压差达10Kgf/cm3，介质为含催化剂渣油，装置运行后期，阀芯和阀套冲刷严重，控制不稳，出现滑量，严重影响生产。经过改变调节阀形式，更换为智能定位器，投用以后控制平稳，控制。
　　4．目前运用存在的问题及解决措施。
　　4.1智能定位器可以减少维护量，但是在投用前安装调试环节必须严格按照标准和步骤执行，特别在自校验和初始化阶段，尽量减少错误发生，避免存在的运行隐患。应定期检查定位器周围的工作环境，同时保证其工作气源的稳定和洁净，减少外界因素造成的仪表波动和故障。
　　4.2由于设计结构上原因，智能定位器对气路密封的要求比较高，西门子智能定位器由压电阀组成气路控制及放大部分，执行机构不动作时候，压电阀关闭，执行机构气缸不进气。在使用的时候定位器输出气路密封不严或气缸漏气导致气压下降，压电阀动作，导致执行机构动作振动，所以要求在安装环节质量保证，确保气路密封严密。
　　4.3智能定位器采用微处理芯片，当采用两线制连接时，它完全从4-20ma信号中获取电源，微处理器工作有最小电流限制。西门子智能定位器最小维持电流为3.6Ma，FISHER智能定位器不致引起微处理器重新启动的最小电流为3.5ma。但是在ABB控制系统中电流输出范围组态为-14%～114%，工艺操作习惯往往在极限位置控制时，电流输出为-14%或114%，可能会导致定位器不工作，阀门朝相反方向动作，造成生产事故。解决措施为一是重要阀门增加阀门回讯，加强位置监视，二是控制系统修改组态，对智能定位器输出进行限制，修改为-3%～103%。
　　5．智能定位器应用领域的扩展
　　 5.1随着现场总线技术的发展，部分控制功能向现场转移，PID控制模块在智能定位器中实现，可以大大减少控制器负荷，真正实现现场控制，代表当今仪表技术发展的方向。
　　5.2实现与DCS直接通讯，通过软件直接查看定位器特性曲线和阀门工作状态，检查零点、量程、线性和回差等参数，并对其优化和调整，保证其工作质量，做到智能维护和诊断，减少维护量。
　　5.3用于紧急停车系统，FISHER的DVC6000系列数字式阀门控制器已经取得TUV认证。有了这一认证，就可以把DVC6000仪表用于安全仪表系统（SIS）里的紧急切断阀门。现在紧急切断阀门大多采用定位器和电磁阀组成来实现功能，但是工艺要求阀门正常全关或全开情况下，无法判断是否正常，一旦要求动作，有可能拒动。而采用智能定位器，可以进行在线诊断和在线进行阀门的部分行程动作测试，确保联锁动作正确。

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电动头又称为电动执行器、电动执行机构。电动执行器是电动单元组合仪表中一个很重要的执行单元。它由控制电路和执行机构两个在电路上完全独立的部分组成，可接收来自调节器的电控信号，将其线性地转换成机械转角或直线位移，用来操纵风门、挡板、阀门等调节机构，以实现自动控制。近年来，随着微电子技术和控制技术的迅速发展，电动执行器也获得了快速发展，特别是国外一些生产厂商在这几年中相继推出了常规的、带现场总线通信协议的智能电动执行器，而CAN智能电动执行器就是最有发展潜力的一种。
　　电动头的设计与模块息息相关，往往产品的功能与性能就取决于某个模块部件，常用的模块像LK-开关型功率控制模块，MD与MU调节型功率控制模块（三相电源），LU-智能型功率控制模块。
　　电动头的优缺点优点：电动执行器的优点是能源取用方便，信号传输速度快，传输距离远，便于集中控制，灵敏度和精度较高，与电动调节仪表配合方便，安装接线简单。
　　电动头缺点：结构复杂，易发生故障；电机运行要产生热，如果调节太频繁，易造成电机过热，产生热保护，同时也会加大对减速齿轮的磨损；另外就是运行较慢，从调节器输出一个信号，到调节阀响应而运动到那个相应的位置，需要较长的时间。杆阀门，虽不用考虑阀杆直径的通过问题，但在选配时亦应充分考虑阀杆直径与键槽的尺寸，使组装后能正常工作。
　　输出转速阀门的启闭速度若过快，易产生水击现象。因此，应根据不同使用条件，选择恰当的启闭速度。
　　阀门电动装置有其特殊要求，即必须能够限定转矩或轴向力。通常阀门电动装置采用限制转矩的连轴器。当电动装置规格确定之后，其控制转矩也就确定了。一般在预先确定的时间内运行，电机不会超负荷。但如出现下列情况便可能导致超负荷：一是电源电压低，得不到所需的转矩，使电机停止转动；二是错误地调定转矩限制机构，使其大于停止的转矩，造成连续产生过大转矩，使电机停止转动；三是断续使用，产生的热量积蓄，超过了电机的允许温升值；四是因某种原因转矩限制机构电路发生故障，使转矩过大；五是使用环境温度过高，相对使电机热容量下降。
　　过去对电机进行保护的办法是使用熔断器、过流继电器、热继电器、恒温器等，但这些办法各有利弊。对电动装置这种变负荷设备，绝对可靠的保护办法是没有的。因此，必须采取各种组合方式，归纳起来有两种：一是对电机输入电流的增减进行判断；二是对电机本身发热情况进行判断。这两种方式，无论那种都要考虑电机热容量给定的时间余量。
　　通常，过负荷的基本保护方法是：对电机连续运转或点动操作的过负荷保护，采用恒温器；对电机堵转的保护，采用热继电器；对短路事故，采用熔断器或过流继电器。

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