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文章詳情
數(shù)字閥門技術(shù)在石煉化的應(yīng)用
日期：2024-12-22 16:19
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摘要：
數(shù)字閥門技術(shù)的特點(diǎn)控制閥是控制系統(tǒng)的*終控制單元,起到關(guān)鍵作用，數(shù)字閥門定位器是實(shí)現(xiàn)數(shù)字閥門技術(shù)的重要組成部分, 也是它的核心部分，數(shù)字閥門技術(shù)實(shí)際是定位器智能化，所以數(shù)字閥門定位器也稱智能定位器。在石油化工裝置自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥的選用對(duì)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)，普通的閥門定位器不能滿足要求，數(shù)字閥門技術(shù)在這背景下應(yīng)運(yùn)而生。智能化和數(shù)字化控制技術(shù)將逐步取代電子和模擬控制技術(shù)，數(shù)字閥門技術(shù)逐步在控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用，將是控制閥發(fā)展的趨勢(shì)。
一．?dāng)?shù)字閥門技術(shù)的工作原理與特點(diǎn)
智能定位器，這種基于微處理器的控制器具有通信功能，采用氣動(dòng)控制，并具有內(nèi)部邏輯能力。除了將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓信號(hào)對(duì)閥門進(jìn)行控制外，智能定位器還采用了HART 通信協(xié)議，以方便進(jìn)行過程操作關(guān)鍵信息的存取。智能定位器能收到關(guān)于閥門移動(dòng)位置和補(bǔ)充及激勵(lì)氣壓的反饋。這使得智能定位器不僅能自我診斷，還能夠診斷它所連接的閥門。
智能定位器可以實(shí)時(shí)信息控制、提高**性和減少硬件開支。對(duì)石化企業(yè)來說它的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)三方面，1.節(jié)省空氣消耗，減少能耗，由于智能定位器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它的空氣消耗只是傳統(tǒng)定位器20%。2. 可以在線更換，連續(xù)性生產(chǎn)裝置重要閥門一般沒有復(fù)線，一旦損壞，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，但是智能定位器通過PC機(jī)保存組態(tài)數(shù)據(jù)和初試化數(shù)據(jù)，故障時(shí)更換智能定位器，只需將組態(tài)數(shù)據(jù)和初試化數(shù)據(jù)下載到定位器中就可以使用，精度達(dá)到1%。3.在線診斷，通過診斷信息分析可以縮短儀表維護(hù)人員的故障處理時(shí)間。
二．智能定位器應(yīng)用情況：
1．應(yīng)用類型：智能定位器在我廠應(yīng)用始于1999年重整裝置，2003年在100萬(wàn)噸加氫裝置大量應(yīng)用，上海光輝調(diào)節(jié)閥配西門子6DR5000系列智能定位器，F(xiàn)ISHER調(diào)節(jié)閥配FISHER DVC6000系列智能定位器。目前，智能定位器生產(chǎn)廠家比較多，采用智能化模塊，但在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛和成熟的為西門子和FISHER智能定位器。
2．應(yīng)用范圍和數(shù)量：
現(xiàn)在隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，在其他裝置普遍使用，但是考慮它的價(jià)格，在其他裝置應(yīng)用數(shù)量比較少。使用的裝置包括一催化、二催化、重整、加氫、焦化。
3．特殊應(yīng)用場(chǎng)合
智能定位器除了在加氫裝置大范圍使用，其他使用的地方均為比較特殊的場(chǎng)所，智能定位器的可靠性和控制精度在特殊閥門上有比較大的優(yōu)越性，同時(shí)考慮
特殊閥門的控制在生產(chǎn)裝置的重要性，所以選用智能閥門定位器。
3.1 一催化煙機(jī)入口閥控制以前采用吳忠VPT定位器和SMC氣動(dòng)定位器，控制精度不高，經(jīng)常出現(xiàn)振動(dòng)，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行，2005年對(duì)煙機(jī)入口閥控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，選用西門子智能定位器6DR5000系列，采用角行程安裝，代替氣動(dòng)定位器連桿傳動(dòng)反饋，消除機(jī)械傳動(dòng)誤差。同時(shí)取消閥門位置變送器，在智能定位器安裝回訊模塊實(shí)現(xiàn)回訊遠(yuǎn)傳指示。減少了閥門的安裝附件，投用一年多時(shí)間，運(yùn)行穩(wěn)定，控制精度高，在2006年對(duì)大旁路和小旁路閥進(jìn)行同樣的改造，三分程閥門的控制精度達(dá)到了投用以來的*好水平。
3.2在機(jī)組重要閥門上使用智能定位器，焦化富氣壓縮機(jī)防喘振回流閥使用FISHER智能電位器，一催化氣壓機(jī)出口放火炬閥和二催化放火炬閥使用了西門子智能定位器，保障了機(jī)組可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。
3.3壓差較大和比較惡劣工況下應(yīng)用。焦化輻射入口閥前后壓差達(dá)10Kgf/cm3，介質(zhì)為含催化劑渣油，裝置運(yùn)行后期，閥芯和閥套沖刷嚴(yán)重，控制不穩(wěn)，出現(xiàn)滑量，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。經(jīng)過改變調(diào)節(jié)閥形式，更換為智能定位器，投用以后控制平穩(wěn)，控制。
4．目前運(yùn)用存在的問題及解決措施。
4.1智能定位器可以減少維護(hù)量，但是在投用前安裝調(diào)試環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和步驟執(zhí)行，特別在自校驗(yàn)和初始化階段，盡量減少錯(cuò)誤發(fā)生，避免存在的運(yùn)行隱患。應(yīng)定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境，同時(shí)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(dòng)和故障。
4.2由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上原因，智能定位器對(duì)氣路密封的要求比較高，西門子智能定位器由壓電閥組成氣路控制及放大部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作時(shí)候，壓電閥關(guān)閉，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸不進(jìn)氣。在使用的時(shí)候定位器輸出氣路密封不嚴(yán)或氣缸漏氣導(dǎo)致氣壓
下降，壓電閥動(dòng)作，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作振動(dòng)，所以要求在安裝環(huán)節(jié)質(zhì)量保證，確保氣路密封嚴(yán)密。
4.3 智能定位器采用微處理芯片，當(dāng)采用兩線制連接時(shí)，它完全從4-20ma信號(hào)中獲取電源，微處理器工作有*小電流限制。西門子智能定位器*小維持電流為 3.6Ma，F(xiàn)ISHER智能定位器不致引起微處理器重新啟動(dòng)的*小電流為3.5ma。但是在ABB控制系統(tǒng)中電流輸出范圍組態(tài)為-14%～114%，工藝操作習(xí)慣往往在極限位置控制時(shí)，電流輸出為-14%或114%，可能會(huì)導(dǎo)致定位器不工作，閥門朝相反方向動(dòng)作，造成生產(chǎn)事故。解決措施為一是重要閥門增加閥門回訊，加強(qiáng)位置監(jiān)視，二是控制系統(tǒng)修改組態(tài)，對(duì)智能定位器輸出進(jìn)行限制，修改為-3%～103%。
5．智能定位器應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展
5.1隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，部分控制功能向現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移，PID控制模塊在智能定位器中實(shí)現(xiàn)，可以大大減少控制器負(fù)荷，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，代表當(dāng)今儀表技術(shù)發(fā)展的方向。
5.2實(shí)現(xiàn)與DCS直接通訊，通過軟件直接查看定位器特性曲線和閥門工作狀態(tài)，檢查零點(diǎn)、量程、線性和回差等參數(shù)，并對(duì)其優(yōu)化和調(diào)整，保證其工作質(zhì)量，做到智能維護(hù)和診斷，減少維護(hù)量。
5.3 用于緊急停車系統(tǒng)，F(xiàn)ISHER的DVC6000系列數(shù)字式閥門控制器已經(jīng)取得TUV認(rèn)證。有了這一認(rèn)證，就可以把DVC6000儀表用于**儀表系統(tǒng)（SIS）里的緊急切斷閥門?，F(xiàn)在緊急切斷閥門大多采用定位器和電磁閥組成來實(shí)現(xiàn)功能，但是工藝要求閥門正常全關(guān)或全開情況下，無(wú)法判斷是否正常，一旦要求動(dòng)作，有可能拒動(dòng)。而采用智能定位器，可以進(jìn)行在線診斷和在線進(jìn)行閥門的部分行程動(dòng)作測(cè)試，確保聯(lián)鎖動(dòng)作正確。
通過幾年的主要裝置的應(yīng)用情況看，智能閥門定位器性能穩(wěn)定、調(diào)校方便；能實(shí)現(xiàn)與DCS的直接通訊，并具備自診斷功能，維修簡(jiǎn)單。隨著維護(hù)人員的減少和裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，更能體現(xiàn)出它的特點(diǎn)，所以，在以后裝置改造或新建裝置建議選用智能定位器，對(duì)提高儀表控制率有很大作用。
一．?dāng)?shù)字閥門技術(shù)的工作原理與特點(diǎn)
智能定位器，這種基于微處理器的控制器具有通信功能，采用氣動(dòng)控制，并具有內(nèi)部邏輯能力。除了將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓信號(hào)對(duì)閥門進(jìn)行控制外，智能定位器還采用了HART 通信協(xié)議，以方便進(jìn)行過程操作關(guān)鍵信息的存取。智能定位器能收到關(guān)于閥門移動(dòng)位置和補(bǔ)充及激勵(lì)氣壓的反饋。這使得智能定位器不僅能自我診斷，還能夠診斷它所連接的閥門。
智能定位器可以實(shí)時(shí)信息控制、提高**性和減少硬件開支。對(duì)石化企業(yè)來說它的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)三方面，1.節(jié)省空氣消耗，減少能耗，由于智能定位器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，它的空氣消耗只是傳統(tǒng)定位器20%。2. 可以在線更換，連續(xù)性生產(chǎn)裝置重要閥門一般沒有復(fù)線，一旦損壞，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，但是智能定位器通過PC機(jī)保存組態(tài)數(shù)據(jù)和初試化數(shù)據(jù)，故障時(shí)更換智能定位器，只需將組態(tài)數(shù)據(jù)和初試化數(shù)據(jù)下載到定位器中就可以使用，精度達(dá)到1%。3.在線診斷，通過診斷信息分析可以縮短儀表維護(hù)人員的故障處理時(shí)間。
二．智能定位器應(yīng)用情況：
1．應(yīng)用類型：智能定位器在我廠應(yīng)用始于1999年重整裝置，2003年在100萬(wàn)噸加氫裝置大量應(yīng)用，上海光輝調(diào)節(jié)閥配西門子6DR5000系列智能定位器，F(xiàn)ISHER調(diào)節(jié)閥配FISHER DVC6000系列智能定位器。目前，智能定位器生產(chǎn)廠家比較多，采用智能化模塊，但在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛和成熟的為西門子和FISHER智能定位器。
2．應(yīng)用范圍和數(shù)量：
現(xiàn)在隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，在其他裝置普遍使用，但是考慮它的價(jià)格，在其他裝置應(yīng)用數(shù)量比較少。使用的裝置包括一催化、二催化、重整、加氫、焦化。
3．特殊應(yīng)用場(chǎng)合
智能定位器除了在加氫裝置大范圍使用，其他使用的地方均為比較特殊的場(chǎng)所，智能定位器的可靠性和控制精度在特殊閥門上有比較大的優(yōu)越性，同時(shí)考慮
特殊閥門的控制在生產(chǎn)裝置的重要性，所以選用智能閥門定位器。
3.1 一催化煙機(jī)入口閥控制以前采用吳忠VPT定位器和SMC氣動(dòng)定位器，控制精度不高，經(jīng)常出現(xiàn)振動(dòng)，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行，2005年對(duì)煙機(jī)入口閥控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，選用西門子智能定位器6DR5000系列，采用角行程安裝，代替氣動(dòng)定位器連桿傳動(dòng)反饋，消除機(jī)械傳動(dòng)誤差。同時(shí)取消閥門位置變送器，在智能定位器安裝回訊模塊實(shí)現(xiàn)回訊遠(yuǎn)傳指示。減少了閥門的安裝附件，投用一年多時(shí)間，運(yùn)行穩(wěn)定，控制精度高，在2006年對(duì)大旁路和小旁路閥進(jìn)行同樣的改造，三分程閥門的控制精度達(dá)到了投用以來的*好水平。
3.2在機(jī)組重要閥門上使用智能定位器，焦化富氣壓縮機(jī)防喘振回流閥使用FISHER智能電位器，一催化氣壓機(jī)出口放火炬閥和二催化放火炬閥使用了西門子智能定位器，保障了機(jī)組可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。
3.3壓差較大和比較惡劣工況下應(yīng)用。焦化輻射入口閥前后壓差達(dá)10Kgf/cm3，介質(zhì)為含催化劑渣油，裝置運(yùn)行后期，閥芯和閥套沖刷嚴(yán)重，控制不穩(wěn)，出現(xiàn)滑量，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。經(jīng)過改變調(diào)節(jié)閥形式，更換為智能定位器，投用以后控制平穩(wěn)，控制。
4．目前運(yùn)用存在的問題及解決措施。
4.1智能定位器可以減少維護(hù)量，但是在投用前安裝調(diào)試環(huán)節(jié)必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和步驟執(zhí)行，特別在自校驗(yàn)和初始化階段，盡量減少錯(cuò)誤發(fā)生，避免存在的運(yùn)行隱患。應(yīng)定期檢查定位器周圍的工作環(huán)境，同時(shí)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(dòng)和故障。
4.2由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上原因，智能定位器對(duì)氣路密封的要求比較高，西門子智能定位器由壓電閥組成氣路控制及放大部分，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動(dòng)作時(shí)候，壓電閥關(guān)閉，執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸不進(jìn)氣。在使用的時(shí)候定位器輸出氣路密封不嚴(yán)或氣缸漏氣導(dǎo)致氣壓
下降，壓電閥動(dòng)作，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作振動(dòng)，所以要求在安裝環(huán)節(jié)質(zhì)量保證，確保氣路密封嚴(yán)密。
4.3 智能定位器采用微處理芯片，當(dāng)采用兩線制連接時(shí)，它完全從4-20ma信號(hào)中獲取電源，微處理器工作有*小電流限制。西門子智能定位器*小維持電流為 3.6Ma，F(xiàn)ISHER智能定位器不致引起微處理器重新啟動(dòng)的*小電流為3.5ma。但是在ABB控制系統(tǒng)中電流輸出范圍組態(tài)為-14%～114%，工藝操作習(xí)慣往往在極限位置控制時(shí)，電流輸出為-14%或114%，可能會(huì)導(dǎo)致定位器不工作，閥門朝相反方向動(dòng)作，造成生產(chǎn)事故。解決措施為一是重要閥門增加閥門回訊，加強(qiáng)位置監(jiān)視，二是控制系統(tǒng)修改組態(tài)，對(duì)智能定位器輸出進(jìn)行限制，修改為-3%～103%。
5．智能定位器應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展
5.1隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，部分控制功能向現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移，PID控制模塊在智能定位器中實(shí)現(xiàn)，可以大大減少控制器負(fù)荷，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制，代表當(dāng)今儀表技術(shù)發(fā)展的方向。
5.2實(shí)現(xiàn)與DCS直接通訊，通過軟件直接查看定位器特性曲線和閥門工作狀態(tài)，檢查零點(diǎn)、量程、線性和回差等參數(shù)，并對(duì)其優(yōu)化和調(diào)整，保證其工作質(zhì)量，做到智能維護(hù)和診斷，減少維護(hù)量。
5.3 用于緊急停車系統(tǒng)，F(xiàn)ISHER的DVC6000系列數(shù)字式閥門控制器已經(jīng)取得TUV認(rèn)證。有了這一認(rèn)證，就可以把DVC6000儀表用于**儀表系統(tǒng)（SIS）里的緊急切斷閥門?，F(xiàn)在緊急切斷閥門大多采用定位器和電磁閥組成來實(shí)現(xiàn)功能，但是工藝要求閥門正常全關(guān)或全開情況下，無(wú)法判斷是否正常，一旦要求動(dòng)作，有可能拒動(dòng)。而采用智能定位器，可以進(jìn)行在線診斷和在線進(jìn)行閥門的部分行程動(dòng)作測(cè)試，確保聯(lián)鎖動(dòng)作正確。
通過幾年的主要裝置的應(yīng)用情況看，智能閥門定位器性能穩(wěn)定、調(diào)校方便；能實(shí)現(xiàn)與DCS的直接通訊，并具備自診斷功能，維修簡(jiǎn)單。隨著維護(hù)人員的減少和裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行，更能體現(xiàn)出它的特點(diǎn)，所以，在以后裝置改造或新建裝置建議選用智能定位器，對(duì)提高儀表控制率有很大作用。
