Калибриране на позиционер на контролен клапан: процедури за нула, обхват и автонастройка за пневматични и интелигентни позиционери

Видове позиционери и принципи на работа

Пневматичните позиционери получават входен сигнал от 3 до 15 psi и модулират подаването на въздух, за да позиционират задвижващия механизъм на клапана. Интелигентните позиционери приемат електронен вход от 4 до 20 mA, дигитализират го и използват вътрешен PID алгоритъм за управление на пневматичните изходни етапи. Първо, позиционерът сравнява изискваната позиция с действителната позиция на стеблото или вала. Второ, той регулира изходното налягане, докато грешката се доближи до нула. Освен това, интелигентни позиционери като Foxboro SRD991 предлагат диагностични данни, включително отклонение на хода, анализ на триенето и брой цикли, които подпомагат програмите за предиктивна поддръжка. Модулът Allen-Bradley 1756-OF8H ControlLogix HART Output доставя управляващия сигнал 4–20 mA към интелигентните позиционери и позволява HART диагностика през DCS.

Безопасност и настройка преди калибриране

Преди да калибрирате който и да е позиционер, поставете контролната верига в ръчен режим от процесора Allen-Bradley ControlLogix. Изолирайте или заобиколете процеса, ако клапанът трябва да се движи по време на калибриране. Проверете дали налягането на подавания въздух съответства на стойността на табелката на позиционера, обикновено 20 psi над максималния изход. Освен това, уверете се, че въздухът е сух и без масло, тъй като влагата вътре в позиционера може да причини непредсказуемо поведение по време на калибриране. Свържете калибриран източник на ток или калибратор на верига към входните клеми на позиционера. Прикрепете манометър към изходния порт, за да наблюдавате налягането на задвижващия механизъм. Модулът Allen-Bradley 1756-OF8IH 8-канален HART аналогов изход поддържа изолирани канали за подаване на сигнал към позиционера при клапани с критични изисквания за безопасност.

Ръчно калибриране на нула и обхват за пневматични позиционери

• Стъпка 1: Приложете входен сигнал от 3 psi, който съответства на 0% позиция на клапана. Клапанът трябва да се премести в напълно затворено или напълно отворено положение в зависимост от действието.
• Стъпка 2: Регулирайте винта за нула на позиционера, докато изходното налягане започне да се променя и клапанът достигне правилния механичен стоп.
• Стъпка 3: Приложете входен сигнал от 15 psi, съответстващ на 100% позиция на клапана.
• Стъпка 4: Регулирайте винта за обхват, докато клапанът достигне напълно отворено или напълно затворено положение в другия край на хода.
• Стъпка 5: Върнете се на 3 psi и проверете нулата отново. Регулирането на винта за обхват често променя нулата. Затова повтаряйте регулирането на нулата и обхвата, докато и двете крайни точки са правилни без допълнителни корекции.
• Стъпка 6: Приложете сигнал в средния диапазон при 9 psi и проверете дали позицията на клапана е приблизително 50% от хода.
• Стъпка 7: Запишете стойностите при откриване и след калибриране на 0, 25, 50, 75 и 100% от хода.

Автоматично калибриране за интелигентни позиционери

Интелигентните позиционери улесняват калибрирането чрез функции за автоматично настройване. При Foxboro SRD991 влезте в менюто за калибриране и стартирайте последователността за автонастройка. Позиционерът движи клапана напълно затворен и напълно отворен, за да научи обхвата на хода. След това изчислява оптимални PID коефициенти за конкретната комбинация от задвижващ механизъм и клапан. Въпреки това, автонастройката предполага, че механичната връзка е правилно регулирана. Затова проверете подравняването на лоста за обратна връзка преди стартиране на автонастройката. Неправилно подравнен лост дава грешна позиционна обратна връзка, което кара алгоритъма за автонастройка да зададе неподходящи коефициенти. След завършване на автонастройката, ръчно проверете хода при 0, 50 и 100% с локалния индикатор. Ако позицията се отклонява с повече от 1% на някоя точка, повторете автонастройката с коригирана връзка.

Отстраняване на често срещани проблеми с позиционери

Колебанията на клапана, при които стеблото осцилира около зададената стойност, обикновено показват прекалено голям коефициент на усилване в PID алгоритъма на позиционера. Намалете пропорционалната лента или настройката на усилването постепенно, докато колебанията спрат. Обратно, бавният отговор, при който клапанът бавно достига зададената позиция, показва недостатъчно усилване или запушен въздушен подавателен тръбопровод. Проверете филтъра и регулатора на въздуха за запушвания. Освен това, ако изходът на позиционера се насити при налягането на подавания въздух въпреки сигнал в средния диапазон, това показва повредена връзка за обратна връзка или сензор за позиция. При пневматични позиционери проверете релето за заседнали клапанчета. При интелигентни позиционери прегледайте регистъра с аларми за диагностика преди да сменяте хардуера.

Заключение и препоръки за действие

Калибрирането на позиционера на управляващия клапан осигурява точна позиция на клапана и стабилна работа на веригата. Използвайте ръчно итеративно калибриране на нула и обхват за пневматични позиционери и автонастройка за интелигентни позиционери. Винаги проверявайте механичната връзка преди калибриране. Накрая, записвайте стойностите при откриване и след калибриране на пет тестови точки за проследимост. Редовната поддръжка на позиционера намалява вариабилността на процеса, удължава живота на клапана и подпомага съответствието с изискванията за функционална безопасност в контролни вериги с интегрирани SIS.

Автор: Чен Уей е инженер по индустриална автоматизация с над 10 години опит в PLC, DCS и контролни системи.