反向定位器存在的問(wèn)題及在線處理

摘要：通過(guò)處理分程控制中反向調(diào)節(jié)閥的問(wèn)題，分析反向定位器在實(shí)際供應(yīng)中存在的危害，提出了運(yùn)行中解決這一問(wèn)題的簡(jiǎn)單方法。

關(guān)鍵詞：反向定位器；故障；轉(zhuǎn)換器；反向

中分類號(hào)：TH703.65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1000-3932（2001）06-0074-02

1、簡(jiǎn)述

我廠70年代由外引進(jìn)的化肥供應(yīng)裝置，采用CO2汽提法供應(yīng)尿素。在尿素供應(yīng)裝置中，原設(shè)計(jì)的控制儀表均采用氣動(dòng)單元組合儀表控制。由于供應(yīng)的要求，采用了一些當(dāng)時(shí)比較的控制方案，其中包括0.4mpa低蒸汽系統(tǒng)的壓力控制PIC915。PIC915采用了三臺(tái)調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)分程控制，1閥進(jìn)汽包，2閥放空，3閥透平注汽。由于是氣動(dòng)儀表，三閥均采用定位器分程。

2、出現(xiàn)的問(wèn)題現(xiàn)象及原因分析

2.1 問(wèn)題現(xiàn)象

2000-09，由于長(zhǎng)期使用，尿素裝置DCS硬件產(chǎn)生故障，造成PIC915控制回路硬件沒(méi)有輸出。現(xiàn)場(chǎng)PIC915-1/2閥均是氣開(kāi)閥，事故時(shí)兩閥本應(yīng)全關(guān)保證安全供應(yīng)。但由于反向定位器的作用，進(jìn)氣的1閥不但不關(guān)反而全開(kāi)，放空的2閥正常關(guān)閉，因此造成蒸汽系統(tǒng)壓力超，給尿素裝置供應(yīng)造成波動(dòng)。

2.2原因分析

PIC915分程方案見(jiàn)圖1。圖1為PIC915分程調(diào)節(jié)閥性能圖。

由于原調(diào)節(jié)器是氣動(dòng)單元組合儀表，實(shí)現(xiàn)分程只能采用定位器分程。原調(diào)節(jié)閥1和2均采用氣開(kāi)閥，3閥為氣關(guān)閥，原氣動(dòng)調(diào)節(jié)器為正向。當(dāng)流量增加時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出增加，氣開(kāi)調(diào)節(jié)閥就要打開(kāi)。因此入口1閥采用了反向定位器。由于1閥采用了反向定位器，雖然調(diào)節(jié)閥是氣開(kāi)閥，但從定位器信號(hào)端看，由于使用了反向定位器，使得調(diào)節(jié)閥變成了“氣關(guān)閥”（氣開(kāi)調(diào)節(jié)閥+反向定位器=氣關(guān)閥）。2閥與3閥采用正向定位器。

圖1 分程調(diào)節(jié)閥性能圖

1987年隨著化肥廠節(jié)能改選，尿素裝置引進(jìn)DCS控制后，PIC915仍然沒(méi)改變調(diào)節(jié)閥的工作方式。在DCS組態(tài)時(shí)將1閥定義為“氣關(guān)閥”。當(dāng) DCS給0（指示）時(shí)，實(shí)際電流輸出為20mA，經(jīng)電/氣轉(zhuǎn)換器后輸出為0.1MPa，再經(jīng)過(guò)反向定位器后，輸出為0.02MPa，氣開(kāi)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

隨著DCS設(shè)備的老化，整個(gè)系統(tǒng)性能變差。2000-09的一天，由于DCS硬件故障，造成PIC915沒(méi)有輸出（0mA），PIC915-1閥全開(kāi)，出現(xiàn)了前文所說(shuō)的情況。因DCS系統(tǒng)設(shè)備（或線路）問(wèn)題，造成電流信號(hào)輸出，出事故時(shí)本應(yīng)關(guān)閉的閥打開(kāi)了，造成了供應(yīng)波動(dòng)。

3、問(wèn)題處理方法及體實(shí)施步驟

在正常供應(yīng)時(shí)，由于條件不備（調(diào)節(jié)閥平時(shí)關(guān)閉），無(wú)法對(duì)調(diào)節(jié)閥定位器進(jìn)行*調(diào)整。在既要保持定位器反向，又要消除來(lái)自控制系統(tǒng)故障的影響，就采用了改變電/氣轉(zhuǎn)換器的作用反向的方法解決此供應(yīng)問(wèn)題。將轉(zhuǎn)換器改為反作用方式工作。即，轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)為4mA時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出0.1mpa；輸入信號(hào) 20mA時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出0.02MPa。這樣，氣開(kāi)調(diào)節(jié)閥+反向定位器+反向轉(zhuǎn)換器=氣開(kāi)閥。

在體實(shí)施中，由于沒(méi)有現(xiàn)成的反向電/氣轉(zhuǎn)換器，就在原有的轉(zhuǎn)換器上進(jìn)行調(diào)整。采用原HONYEWELL的電/氣轉(zhuǎn)換器（試驗(yàn)過(guò)FISHER的不行），體方法是：

·將轉(zhuǎn)換器信號(hào)線正負(fù)極對(duì)換；

·給轉(zhuǎn)換器4mA信號(hào)，調(diào)整零點(diǎn)使輸出為0.1MPa；

·給轉(zhuǎn)換器20mA信號(hào)，調(diào)整量程使輸出為0.02MPa；

·反復(fù)調(diào)整，確認(rèn)零點(diǎn)、量程均達(dá)到度。

通過(guò)對(duì)電/氣轉(zhuǎn)換器進(jìn)行上述調(diào)整，并在DCS組態(tài)中將1閥作用反向改回“氣開(kāi)”式，調(diào)節(jié)器也做相應(yīng)調(diào)整后，此控制回路投用正常。

4、反向定位器問(wèn)題的討論

4.1反向定位器存在的隱患

*，在設(shè)計(jì)控制回路時(shí)，先要根據(jù)供應(yīng)情況，按照事故（多指停儀表風(fēng)）安全的原則選用調(diào)節(jié)閥的作用方向（氣開(kāi)式或氣關(guān)式）。

采用反向定位器實(shí)現(xiàn)分程時(shí)，從定位器的信號(hào)上看，調(diào)節(jié)閥的作用方向與原設(shè)計(jì)要求的作用方向正相反。另外，定位器多數(shù)都安裝在調(diào)節(jié)閥上，因此，從調(diào)節(jié)閥輸出到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥定位器之間的任何一臺(tái)設(shè)備（特別是電動(dòng)信號(hào)設(shè)備，如：DCS、調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)換器、接線箱端子、線路等），出問(wèn)題都有可能造成調(diào)節(jié)閥處于嚴(yán)重威脅安全供應(yīng)的閥位。如：本應(yīng)關(guān)閉的氣開(kāi)閥全開(kāi)了，本應(yīng)打開(kāi)的氣關(guān)閥關(guān)閉了。可見(jiàn)其嚴(yán)重性。

4.2隱患的在線消除

在實(shí)際工作中，為了消除定位器反向造成的危害，采用將轉(zhuǎn)換器反向的方法不失為一種既簡(jiǎn)單又實(shí)用的方法。由于電/氣轉(zhuǎn)換器多數(shù)（也應(yīng)該）安裝在現(xiàn)場(chǎng)，轉(zhuǎn)換器與調(diào)節(jié)閥間是氣信號(hào)連接且距離較短，出現(xiàn)問(wèn)題的概率較低。因此采用轉(zhuǎn)換器反向可消除轉(zhuǎn)換器到控制室間的故障因素，從而提安全供應(yīng)的可＊性。

在實(shí)際操作中，由于沒(méi)有反向轉(zhuǎn)換器只有現(xiàn)場(chǎng)改裝。利用機(jī)械調(diào)量程的轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)反向功能，它只改變了磁鋼（噴嘴）的移動(dòng)方向。由于轉(zhuǎn)換器的氣動(dòng)放大器輸出與噴嘴擋板間距離是固定的負(fù)反饋，無(wú)需調(diào)整。而電流輸入信號(hào)（擋板位置）相當(dāng)于外部給定一樣。

4.3隱患的避免

老式氣（電）動(dòng)單元組合儀表實(shí)現(xiàn)的分程系統(tǒng)也存在反向定位器的問(wèn)題。但有其特殊性，且危險(xiǎn)相對(duì)較小。

先，由于老式儀表沒(méi)有其它實(shí)現(xiàn)分程控制的方法，只有采用定位器分程。為了實(shí)現(xiàn)分程控制只能采用反向定位器。其次，大多數(shù)的老式儀表調(diào)節(jié)器距離調(diào)節(jié)閥定位器較近，另外多數(shù)調(diào)節(jié)器采用氣動(dòng)信號(hào)，因此發(fā)生故障的可能性較小。

對(duì)于DCS等控制系統(tǒng)來(lái)講就不同了。先，控制系統(tǒng)可以在不改變調(diào)節(jié)閥作用方式的條件下很方便地在軟件中實(shí)現(xiàn)分程控制。另外，集中控制器的控制器與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥的距離較遠(yuǎn)，且都是電信號(hào)，出現(xiàn)故障的可能性及危害性比氣動(dòng)儀表要大得多。
反向定位器的問(wèn)題對(duì)于新建的供應(yīng)裝置問(wèn)題不大，但是對(duì)于改造裝置就必須引起度重視。由于原設(shè)計(jì)大量采用氣（電）動(dòng)單元組合儀表，實(shí)現(xiàn)分程控制時(shí)都采用了定位器分程。由于控制方案的要求，就有可能采用反向定位器。在日常工作中并不能體現(xiàn)出來(lái)。隨著技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)改造，采用集散控制系統(tǒng)等控制設(shè)備，此時(shí)，如不對(duì)反向定位器加以改進(jìn)將造成前文所述的實(shí)際問(wèn)題。

采用轉(zhuǎn)換器反向并不能*清除此類問(wèn)題，只有當(dāng)此問(wèn)題得到重視后，采用控制方案在DCS中分程，將閥門定位器改為正向后，才從根本上解決了問(wèn)題。