浅析智能阀门定位器在化工装置的应用.docx
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浅析智能阀门定位器在化工装置的应用
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流体控制部
安装,使用,维修说明书
ValtekLogix1200数字式定位器
一般资料
下面的说明用于按照ValtekLogix1200数字式定位器的要求进行开箱,安装和维修.系列1000是下面所有定位器RONG>的代号,具体数字表示具体特征(例如,Logix1200指明该定位器使用HART协议).产品用户和维修人员在进行阀门安装,操作或维修之前,应仔细阅读本说明书.
更详细的操作说明在用户手册夹中的其它手册中给出.需要更详细的资料时,请参考这些说明.
Flowserve公司的阀门(如IOM1或IOM27)和执行机构(如IOM2或IOM31),以及其它辅件有单独的安装,操作,维修说明书,需要时请参考对应的资料.
为避免可能发生的人身伤害或阀件损坏,用户必须严格遵守说明书中的"警告"和"注意"事项.如果改动本产品,换用非本厂加工的或劣质的部件或采用不符合本说明书规定的程序进行维修,可能严重影响产品性能,危及人身安全,损坏设备,可能使保修失效.
警告:
使用本设备或任何其它工艺控制产品时,必须遵守标准工业安全规程.对于本装置来说,尤其必须使用保修条件要求的人身保护装置和起吊设备.
开箱
打开Logix1200定位器包装箱时,应对照装箱单检查收到的产品.每一包装箱内都应装有系统和辅件清单.
从运输包装箱内起吊本系统时,应注意起吊带的位置,防止损坏安装好的辅件.装有不超过六英寸阀门的系统,可以借助执行机构起吊环起吊.对于较大的系统.应借助定位架支腿和阀体外端,用吊带或吊钩起吊.
警告:
在用吊带起吊阀门执行机构组件时,必须注意,被吊件的重心可能在起吊点以上.因此必须加以支撑,以防阀门或执行机构翻倒.否则,可能造成人身的重伤或相邻设备的损坏.
如果发现运输损坏,应立即与运输公司联系.
万一发生问题,请与Flowserve公司的流体控制部联系.
目录
一般资料-------------------------------------------1
开箱-------------------------------------------------1
Logix1200定位器概述-------------------------2
定位器的运转-------------------------------------3
定位器到执行机构的接管----------------------4
接线和接地指南----------------------------------5
输入电缆屏蔽-------------------------------5
接地螺钉-------------------------------------5
恒流输出电压-------------------------------5
对电缆的要求-------------------------------------5
驱动器模件组件----------------------------------6
柱形阀盖-------------------------------------------8
调压器----------------------------------------------8
内部组合过滤器----------------------------------8
定位器主电路板(PCB)组件----------------9
汇集板----------------------------------------------9
更换汇集板(Logix1X1X)-------------------9
现场端板------------------------------------------10
阀杆位置传感器---------------------------------10
安装定位器到直行程阀门上------------------11
标准角行程安装程序---------------------------12
可选角行程安装程序---------------------------13
发光二极管(LED)指示器------------------14
快速校准按钮------------------------------------15
检查或设定内部调压器压力------------------16
检查或设定驱动器模件最低压力------------16
故障查找------------------------------------------17
定位器部件展示图------------------------------18
备件套件------------------------------------------19
直行程安装套件---------------------------------20
角行程安装套件---------------------------------20
Logix1200定位器概述
Logix1200是两线制,4~20毫安输入,数字式定位器.Logix1200利用HART协议与定位器进行双向遥控通信.Logix1200定位器通过直行程和角行程安装,既能控制双作用执行机构又能控制单作用执行机构.起动电流必须至少为3.5毫安.但起动后,Logix1200可以在低到2.8毫安的信号下运行.信号小于2.8毫安时,运行和通信中止.
由于此种定位器器对气源压力的变化不敏感,可以处理30至150磅力/英寸2(表
Flowserve公司
Valtek控制阀
Logix1200数字式定位器
压)的气源压力,所以,通常不需要气源减压器.但是,在气源压力高于执行机构最大额定压力的场合,需要安装气源减压器,把气源压力减到执行机构的最大额定压力(不要与运行范围相混).由于柱形阀内的间隙狭小,在所有应用中都需要安装过滤器.
注:
供气应符合国标标准协会(ISA)标准S7.3(露点至少在环境温度以下18℉;固体颗粒直径小于5微米;油含量不超过百万分之一).
技术指标
电气技术指标物理指标
电源
两线,
4~20mA12.0VDC
适用电压
12.0VDC
有效电阻
20mA下为625W
通信
HART协议
要求最小起动电流
3.5mA
最小运行电流
2.8mA
ValTalk软件指标
计算机
最低奔腾处理器运行Windows95或WindowsNT,总内存16MB(推荐32MB),硬盘可用空间20MB,一个3.5英寸软盘驱动器.
HART调制解调器
提供ValTalkRS-232调制解调器
HART过滤程序
可能需要与某些DCSs通信.
定位器技术指标
静带(Deadband)
<0.1%满量程
重复性
<0.05%满量程
线性
<0.5%满量程(转动式);<0.8%满量程(直线式)
耗气量(在60psig,即4barg下
<0.3SCFM即0.5Nm3/hr
运行温度范围
-40℃至+85℃(-40℉至+185℉)
外壳
铸造,粉末喷涂铝,不锈钢
重量
铝8.5磅(3.9千克),不锈钢20.5磅(9.3千克)
耐有害场所证明
防爆性
FM/CSA一类,一部分,B,C,D组;
CENELECEExia和ib,T4和T5,P-66;
SAAEExdⅡB+H2,T6,IP-66.
不易燃性
FM/CSA一类,二部分,A,B,C,D组;
EExnCENELECⅡC,T6,BS6941,IP-66;
SAAEExnⅡC,T6,IP-66.
固有安全性
FM/CSA一类,一部分,A,B,C,D组;
CENELECEExia和ib,T4和T5,IP-66;
SAAEExia和ib,ⅡC,T4和T5,IP-66.
定位器的原理
TheLogix1000positionerisanelectricfeedbackinstrument.Figure1showsaLogix1000positionerinstalledonadouble-actingactuatorforair-to-openaction.Positioningisbasedonabalanceoftwosignals:
oneproportionaltothecommandinputsignalandtheotherproportionaltothevalvestemposition.
Logix1000定位器是一种电子反馈仪器.图1所示为安装在双作用执行机构上实现气开作用的Logix1000定位器.阀位是用两个信号的平衡进行控制的:
一个信号正比于输入命令信号,另一个正比于阀杆位置.
Thesupplypressureforthepositionerpressuremodulatoristappedoffthemainsupplyandisfilteredasitpassesthroughafield-replaceable,coalescingfilterelementinthemodule.Nextitpassesthroughaninternalpressureregulatorthatregulatesittoapproximately22psig.Theairthenpassesthroughanorificethatrestrictstheflowandairconsumption.
定位器的压力调制器供气从主供气分出,经模件内的可现场更换组合过滤元件过滤,再通过内部压力调节器,把压力调到22磅/英寸2(表压)左右.然后流过节流咀,限制气流和耗气量.
空气在压力调制器内通过被电磁铁吸到喷嘴上的弹簧膜片挡板,把压力进一步控制在6~12磅力/英寸2(表压).安装在电路板上的温度补偿室效传感器感测柱形阀的位置,室效传感器及电路形成内部反馈回路,确定送给电磁铁电流量,实现要求的柱形阀位置.反馈回路中的电磁铁改变喷嘴与挡板之间的间隙,把输出空气压力调到正比于数字阀位规则系统的6~12磅力/英寸2(表压).当命令信号和阀杆位置信号相等时,系统处于平衡状态,阀杆处于命令信号要求的位置.如果这两个相对的信号不相等,柱形阀会向上(或向下)移动,并通过压力调节器改变输出压力和流量.这会使执行机构的活塞移动,直到阀位传感器的信号与命令信号相等为止.
定位器运转的详细过程
定位器运转的详细过程如下:
压力增加的命令信号使调制器的压力提高,把柱形阀组件从平衡位置向上推.这使得柱形阀孔打开,向"输出1"供气,从"输出2"排气.这使执行机构的活塞向上运动.
通过阀杆位置反馈信号把活塞的向上运动传回定位器,使活塞的向上运动按着阀杆位置成比例地变化.活塞继续向上,直到传感器的阀杆位置信号增加到足以平衡送给控制规则系统的信号为止.这时,柱形阀处于平衡位置,执行机构活塞缸中的压力稳定,流向执行机构的空气流减少.然后,定位器进行小的零位调整,细调所需的位置,补偿动态加载的变化.
减压命令信号所引起的动作过程与上述相反,使执行机构的活塞和阀杆成比例地向下运动.
定位器到执行机构的接管
正确的接管位置对于定位器的正常运转和故障停机模式都是至关重要的,参看图1.应注意,对于气开作用的阀门,定位器集气腔的"输出1"接口接在执行机构底侧,"输出2"接口接在执行机构上侧.对于气关作用的阀门,上述接管布置正好相反.
对于单作用执行机构,不管空气的作用如何,"输入1"接口总是接到执行机构上,"输出2"接口必须堵塞.
Air-to-OpenConfiguration:
气开配置OUTPUT1:
输出1
OUTPUT2:
输出2Exhaust:
排气StemPositionSensor:
阀杆位置传感器
SpoolValve:
柱形阀FlameArrestors:
火焰消除装置HallEffectSensor:
室效传感器
ElectromagneticCoil:
电磁线圈Nozzle:
喷嘴Flapper:
挡板Orifice:
节流嘴
Regulator:
调压器Filter:
过滤器RibbonCable:
带形电缆
MainPCBTray:
阀位控制器主电路板盘LEDDisplay:
发光二极管显示
DigitalPositionAlgorithm:
数字式阀位规则系统AirSupply:
供气
CollectorBoardPressureSensor:
汇集板压力传感器
图1:
Logix1200数字式定位器原理图
FieldTerminations:
现场接线端
HARTConnectionTerminals:
HART接线端子
HousingEARTHTerminal:
外壳接地端子
ConnectShieldatSourceGround:
电源地线接线屏蔽
4-20mACurrentSource:
4~20毫安电源
ShieldedCable:
屏蔽电缆
是4~20毫安的回路电流输入时产生的.
注意:
不得把电压源直接接到定位器的接线端上.这可能造成电路板的完全损坏.
下式用于判定一个电源回路是否满足Logix1200定位器的需要:
电压=恒流源输出电压(在最大电流下)
–最大电流×(R势垒+R电线).
为了把电源回路用到Logix1200上,上式计算出的电压必须大于12伏.
例:
直流电源的恒流源输出电压=19伏
R势垒=300欧
R电线=25欧
最大电流=20毫安
电压=19伏-0.02安×(300欧+25欧)=12.5伏
算出的电压大于要求的12.5伏,因此这一系统满足Logix1200的需要.Logix1200在20毫安输入电流下的输入电阻相当于625欧.
对电缆的要求
Logix1200定位器使用HART通信协议.这一通信信号叠加在直流4~20毫安的电流信号上.HART协议使用的两个频率为1200赫兹和2200赫兹.为了防止HART通信失真,必须计算电缆电容和电缆长度限值.如果电容过大,则必须限制电缆长度.选择单位长度电容小的电缆可以使电缆敷设较长.除电缆的电容外,网络电阻也影响许用电缆长度.
图2:
现场接线端
接线和接地指南
输入电缆屏蔽(图2)
Logix1200的输入回路电流信号应当使用屏蔽电缆,把屏蔽在电缆的一个端头接地,用以消除电缆中的环境电噪声.
接线螺钉
位于接线端盖内的绿色接地螺钉应当用作本单元的可靠适用接地基准.这一接地端应接到电缆导线管的同一接地端上.另外,电缆导线管应在其敷设长度的两端接地.这一绿色接地螺钉不得用于接信号屏蔽线.
恒流源输出电压(图3)
恒流输出电压指电源可以提供的电压限值.一个电流回路系统由电流源,导线电阻,安全栅电阻(如果有的话)及Logix1200定位器的阻抗组成.在最大回路电流下,要保证Logix1200定位器接线端之间有12.0伏的直流压降.这一直流压降
CurrentSource:
电流源ComplianceVoltage:
恒流源输出电压
IfPresent:
如果有Barrier:
安全栅Wire:
导线
Current:
电流Logix1200定位器
图3:
恒流源输出电压
可使用下面的公式计算网络最大电容:
例:
R势垒=300欧
R电线=25欧
为了控制电缆电阻,敷设5,000英尺的电缆,应使用美国线规24号电缆.敷设5,000英尺以上的电缆,应使用美国线规20号电缆.
驱动器模件组件
驱动器模件组件用其膜片上的差压驱动柱型阀.空气从界面板通过软管通到驱动模件内.软管通过软管倒钩和一体化节流嘴连接到驱动组件上.从驱动模件引出的电线把室效传感器和压力调制器线圈连接到汇集板上.
更换驱动器模件组件
要更换驱动器模件组件,可参考图4,图5,图6,图8,图18,按下述步骤进行.需要使用以下工具:
1/4英寸开口扳手;
1/2英寸六角扳手;
十字头螺丝起子.
必须使阀门旁通或在安全条件下.
切断单元的电源和气源.
使用1/2英寸六角扳手卸下驱动器模件盖(图6).不要对盖用力过大.如遇过大的阻力,可借助槽松开盖.
为卸下柱形阀盖,可卸下螺钉,向后滑动盖组件,直到键离开槽.不必从驱动器模件组件上卸下金属板盖(图8).
CollectorBoard:
汇集板PressureModulatorConnection:
压力调制器接头
FlatinHousing:
外壳上的平面HallSensorConnection:
室效传感器接头
ProtectionBoot:
保护套O-ring:
O形圈Modulator:
调制器
DriverModuleAssembly:
驱动器模件组件
Installorificeafterdrivermoduleisinhousing:
驱动器模件装入外壳后,安装节流嘴
Orientthisflatparalleltoflatinhousing:
使这一平面平行于外壳上的平面
MinimumPressureSetScrew(factorycalibrated):
最低压力设定螺钉(工厂已校准)
Positionwirestotherear:
把电线放在尾部
图4:
驱动器模件组件
NylonGaskets:
尼龙垫圈
DrivertoHousingScrews:
把驱动器固定到外壳上的螺钉Spool:
柱形阀
SpoolValveScrews:
柱形阀螺钉
SpoolValveBlock:
柱形阀托架
Housing:
外壳
图5:
柱形阀和阀托架
注意不要松动尼龙垫圈,在此前提下卸下把驱动器模件固定到主外壳上的两个十字槽头螺钉(图5).
卸下两个十字槽头螺钉后,仔细把柱形阀托架滑离柱形阀(图5).
注意:
柱形阀(从驱动组件伸出)容易损坏.因此,更换驱动器组件必须特别细心.
卸下驱动器模件组件的节流嘴到汇集板的连管.使用1/4英寸开口扳手,从驱动器模件上卸下节流嘴(图6).
断开连接驱动器模件组件和汇集板的两根接线(图6).
穿过外壳塞回导线,使其往回伸出驱动器模件组件的开口.这样,在拉出驱动器模件时,不缠结导线.
10,抓住驱动器模件盖帽,反时针方向转动并拧下整个驱动器模件.拧下之后,从外壳中抽回驱动器模件时要加小心,不得损坏柱形阀.
11,检查新驱动器模件,O形圈和保护套必须就位.把电线沿调制器如图4所示向回放置,用手握紧在调制器上.
12,轻缓地把驱动器模件引入外壳孔内,要确保柱形阀不碰外壳.顺时针方向转动驱动器模件,拧入外壳.继续转动这一模件,一直拧到底.
13,把螺纹拧到底之后,反时针方向转动驱动器模件,使驱动器模件上的平面与外壳上的平面对正.这样,为下一步对准螺纹孔(图4).
14,检查尼龙垫圈已放好在驱动器模件固定螺钉孔(如图5所示)所对的孔上.
15,通过驱动器模件固定螺钉孔所对的阀位控制器主外壳上的孔,把两个驱动器连接外壳的螺钉插入驱动器壳内.用十字头螺丝起子拧紧.
16,把驱动器模件电线送入主外壳腔室内,接到汇集板上.
17,检查三个O形圈已放好在安装柱形阀托架(图18)的机加工平台孔上.
18,利用外壳基座的机加工表面(图5)作为依托,仔细把柱形阀托架滑过柱形阀.把托架滑向驱动器模件,使两个固定孔与基座上的螺纹孔对齐.
DriverModuleCover:
驱动器模件盖
Orifice:
节流嘴
图6:
驱动器模件节流孔
19,装上柱形阀的两个螺钉,用十字头螺丝起子拧紧.
20,把节流嘴插入驱动器模件组件上的螺钉孔,用1/4英寸开口扳手拧紧(图6).把软管从界面板接到节流嘴上.
21,把驱动器模件盖拧到主外壳的驱动器模件孔上.
O-ring:
O型圈
HydrophobicFilter:
疏水过滤层
SpoolValveCover:
柱形阀盖
SpoolValveShroud:
柱形阀护板
图7:
柱形阀盖组件
柱形阀盖
柱形阀盖在两件式盖中夹有组合过滤层.这可以防止湿气进入柱形阀腔室并为柱形阀提供低背压排气通道.
更换柱形阀盖内的过滤层
阀门必须旁通或处于安全条件下.
断开单元的电源和气源.
卸下柱形阀盖的螺钉,向后滑动盖组件,直到键离开槽,这样卸下柱阀盖.可用刷子刷或用压缩空气吹扫,清除金属板盖上的污物(图8).
卸下疏水过滤层周边的O形圈,放在一边(图7).
直接拉出腔室盖排气件,拆出模压的过滤层.
把O形圈装到腔室盖排气件底部(如图7所示).
把新的模压过滤层装入腔室盖排气件内.这一过滤层为下一步安装O形圈提供部分导槽.
把柱形阀护板装到柱形阀盖上.
把柱形阀盖放到斜台上,滑动,直到键入槽内(图8),使柱形阀盖组件安装到位,用8-32螺钉拧紧.
调压器
调压器能把供气压力降低到驱动器模件可以使用的程度.
更换调压器
阀门必须旁通或处在安全条件下.
断开单元的电源和气源.
卸下主盖,从界面板上卸下调压器.注意不得损坏汇集板(图18).
检查O形圈在新调压器底部就位.
把新调压器拧入界面板的孔内,完成更换调压器.
内部组合过滤器
内部组合过滤器能确保进入调压器供气干燥,清洁.由于在此过滤器之前,供气已经过过滤,所以本过滤器不需过多维修.
更换入口过滤器元件(图18)
必须确保阀门被旁通或处在安全条件下.
断开单元的电源和气源.
卸下主盖.断开汇集板的接线,卸下把汇集板固定在外壳上的三个螺钉,然后卸下汇集板.每根电缆都有专用接插件,以避免重新连接时出错.
从过滤器壳上卸下四个6-32号螺钉,然后卸下过滤器壳.
从界面板的孔中卸下旧的组合过滤器.
SpoolValveCover:
柱形阀盖
Screw:
螺钉
图8:
柱形阀盖组件
RibbonCable:
带形电缆MainPCBAssembly:
定位器主电路板组件
Screws(3):
螺钉(3)
图9:
定位器主电路板组件
把新的组合过滤器插入界面板的孔内.
检查O形圈在过滤器壳上就位.
把过滤器壳装在组合过滤器上,用6-32号螺钉拧紧.
更换汇集板,连接电线.
定位器主电路板(PCB)组件
定位器主电路板组件装有实现定位器控制功能的电路板和处理器.主电路板用保护硅膜封包在固定盘内.当定位器有升级需要时,这一固定盘很容易更换.固定盘内的部件都不需维修.需更换时,整体更换.
更换定位器主电路板组件(图9)
确保阀门已旁通或处于安全条件下.
断开单元的电源和气源.
卸下主盖,断开从汇集板来的带形电缆.
注意:
为了避免损坏任何部件,应小心抬起锁紧键,放开带形电缆.
卸下三个6-32号螺钉,从壳内取出固定盘,卸下阀位控制器主电路板组件.
把新的主电路板放在定位器壳内的凸台上.
通过固定盘,把三个6-32号螺钉插入带螺纹的凸台内,使用十字头螺丝起子均匀拧紧.不要拧得太紧.
重新接上到采集板的带形电缆.
采集板
采集板为定位器的所有电气接线提供中心通路,把压力调制线圈,室效传感器和现场输入连接到主要电子仪器上.采集板组件还用于安装改进型采集板的压力传感器.
拆卸采集板(图18)
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