反向定位器存在的問題及在線處理

摘要：通過處理分程控制中反向調(diào)節(jié)閥的問題，分析反向定位器在實際供應中存在的危害，提出了運行中解決這一問題的簡單方法。

關鍵詞：反向定位器；故障；轉(zhuǎn)換器；反向

中分類號：TH703.65 文獻標識碼：B 文章編號：1000-3932（2001）06-0074-02

1、簡述

我廠70年代由外引進的化肥供應裝置，采用CO2汽提法供應尿素。在尿素供應裝置中，原設計的控制儀表均采用氣動單元組合儀表控制。由于供應的要求，采用了一些當時比較的控制方案，其中包括0.4mpa低蒸汽系統(tǒng)的壓力控制PIC915。PIC915采用了三臺調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)分程控制，1閥進汽包，2閥放空，3閥透平注汽。由于是氣動儀表，三閥均采用定位器分程。

2、出現(xiàn)的問題現(xiàn)象及原因分析

2.1 問題現(xiàn)象

2000-09，由于長期使用，尿素裝置DCS硬件產(chǎn)生故障，造成PIC915控制回路硬件沒有輸出。現(xiàn)場PIC915-1/2閥均是氣開閥，事故時兩閥本應全關保證安全供應。但由于反向定位器的作用，進氣的1閥不但不關反而全開，放空的2閥正常關閉，因此造成蒸汽系統(tǒng)壓力超，給尿素裝置供應造成波動。

2.2原因分析

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

由于原調(diào)節(jié)器是氣動單元組合儀表，實現(xiàn)分程只能采用定位器分程。原調(diào)節(jié)閥1和2均采用氣開閥，3閥為氣關閥，原氣動調(diào)節(jié)器為正向。當流量增加時，調(diào)節(jié)器輸出增加，氣開調(diào)節(jié)閥就要打開。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)閥是氣開閥，但從定位器信號端看，由于使用了反向定位器，使得調(diào)節(jié)閥變成了“氣關閥”（氣開調(diào)節(jié)閥+反向定位器=氣關閥）。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DCS控制后，PIC915仍然沒改變調(diào)節(jié)閥的工作方式。在DCS組態(tài)時將1閥定義為“氣關閥”。當 DCS給0（指示）時，實際電流輸出為20mA，經(jīng)電/氣轉(zhuǎn)換器后輸出為0.1MPa，再經(jīng)過反向定位器后，輸出為0.02MPa，氣開調(diào)節(jié)閥關閉。

隨著DCS設備的老化，整個系統(tǒng)性能變差。2000-09的一天，由于DCS硬件故障，造成PIC915沒有輸出（0mA），PIC915-1閥全開，出現(xiàn)了前文所說的情況。因DCS系統(tǒng)設備（或線路）問題，造成電流信號輸出，出事故時本應關閉的閥打開了，造成了供應波動。

3、問題處理方法及體實施步驟

在正常供應時，由于條件不備（調(diào)節(jié)閥平時關閉），無法對調(diào)節(jié)閥定位器進行*調(diào)整。在既要保持定位器反向，又要消除來自控制系統(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問題。將轉(zhuǎn)換器改為反作用方式工作。即，轉(zhuǎn)換器輸入信號為4mA時，對應輸出0.1mpa；輸入信號 20mA時，對應輸出0.02MPa。這樣，氣開調(diào)節(jié)閥+反向定位器+反向轉(zhuǎn)換器=氣開閥。

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

·將轉(zhuǎn)換器信號線正負極對換；

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

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

·反復調(diào)整，確認零點、量程均達到度。

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

4、反向定位器問題的討論

4.1反向定位器存在的隱患

*，在設計控制回路時，先要根據(jù)供應情況，按照事故（多指停儀表風）安全的原則選用調(diào)節(jié)閥的作用方向（氣開式或氣關式）。

采用反向定位器實現(xiàn)分程時，從定位器的信號上看，調(diào)節(jié)閥的作用方向與原設計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)場調(diào)節(jié)閥定位器之間的任何一臺設備（特別是電動信號設備，如：DCS、調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)換器、接線箱端子、線路等），出問題都有可能造成調(diào)節(jié)閥處于嚴重威脅安全供應的閥位。如：本應關閉的氣開閥全開了，本應打開的氣關閥關閉了。可見其嚴重性。

4.2隱患的在線消除

在實際工作中，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單又實用的方法。由于電/氣轉(zhuǎn)換器多數(shù)（也應該）安裝在現(xiàn)場，轉(zhuǎn)換器與調(diào)節(jié)閥間是氣信號連接且距離較短，出現(xiàn)問題的概率較低。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，從而提安全供應的可＊性。

在實際操作中，由于沒有反向轉(zhuǎn)換器只有現(xiàn)場改裝。利用機械調(diào)量程的轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)反向功能，它只改變了磁鋼（噴嘴）的移動方向。由于轉(zhuǎn)換器的氣動放大器輸出與噴嘴擋板間距離是固定的負反饋，無需調(diào)整。而電流輸入信號（擋板位置）相當于外部給定一樣。

4.3隱患的避免

老式氣（電）動單元組合儀表實現(xiàn)的分程系統(tǒng)也存在反向定位器的問題。但有其特殊性，且危險相對較小。

先，由于老式儀表沒有其它實現(xiàn)分程控制的方法，只有采用定位器分程。為了實現(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)器采用氣動信號，因此發(fā)生故障的可能性較小。

對于DCS等控制系統(tǒng)來講就不同了。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現(xiàn)分程控制。另外，集中控制器的控制器與現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的距離較遠，且都是電信號，出現(xiàn)故障的可能性及危害性比氣動儀表要大得多。
反向定位器的問題對于新建的供應裝置問題不大，但是對于改造裝置就必須引起度重視。由于原設計大量采用氣（電）動單元組合儀表，實現(xiàn)分程控制時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。隨著技術進步、技術改造，采用集散控制系統(tǒng)等控制設備，此時，如不對反向定位器加以改進將造成前文所述的實際問題。

采用轉(zhuǎn)換器反向并不能*清除此類問題，只有當此問題得到重視后，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題。