反向定位器存在的问题及在线处理

摘要：通过处理分程控制中反向调节阀的问题，分析反向定位器在实际供应中存在的危害，提出了运行中解决这一问题的简单方法。

关键词：反向定位器；故障；转换器；反向

中分类号：TH703.65 文献标识码：B 文章编号：1000-3932（2001）06-0074-02

1、简述

我厂70年代由外引进的化肥供应装置，采用CO2汽提法供应尿素。在尿素供应装置中，原设计的控制仪表均采用气动单元组合仪表控制。由于供应的要求，采用了一些当时比较的控制方案，其中包括0.4mpa低蒸汽系统的压力控制PIC915。PIC915采用了三台调节阀实现分程控制，1阀进汽包，2阀放空，3阀透平注汽。由于是气动仪表，三阀均采用定位器分程。

2、出现的问题现象及原因分析

2.1 问题现象

2000-09，由于长期使用，尿素装置DCS硬件产生故障，造成PIC915控制回路硬件没有输出。现场PIC915-1/2阀均是气开阀，事故时两阀本应全关保证安全供应。但由于反向定位器的作用，进气的1阀不但不关反而全开，放空的2阀正常关闭，因此造成蒸汽系统压力超，给尿素装置供应造成波动。

2.2原因分析

PIC915分程方案见图1。图1为PIC915分程调节阀性能图。

由于原调节器是气动单元组合仪表，实现分程只能采用定位器分程。原调节阀1和2均采用气开阀，3阀为气关阀，原气动调节器为正向。当流量增加时，调节器输出增加，气开调节阀就要打开。因此入口1阀采用了反向定位器。由于1阀采用了反向定位器，虽然调节阀是气开阀，但从定位器信号端看，由于使用了反向定位器，使得调节阀变成了“气关阀”（气开调节阀+反向定位器=气关阀）。2阀与3阀采用正向定位器。

图1 分程调节阀性能图

1987年随着化肥厂节能改选，尿素装置引进DCS控制后，PIC915仍然没改变调节阀的工作方式。在DCS组态时将1阀定义为“气关阀”。当 DCS给0（指示）时，实际电流输出为20mA，经电/气转换器后输出为0.1MPa，再经过反向定位器后，输出为0.02MPa，气开调节阀关闭。

随着DCS设备的老化，整个系统性能变差。2000-09的一天，由于DCS硬件故障，造成PIC915没有输出（0mA），PIC915-1阀全开，出现了前文所说的情况。因DCS系统设备（或线路）问题，造成电流信号输出，出事故时本应关闭的阀打开了，造成了供应波动。

3、问题处理方法及体实施步骤

在正常供应时，由于条件不备（调节阀平时关闭），无法对调节阀定位器进行*调整。在既要保持定位器反向，又要消除来自控制系统故障的影响，就采用了改变电/气转换器的作用反向的方法解决此供应问题。将转换器改为反作用方式工作。即，转换器输入信号为4mA时，对应输出0.1mpa；输入信号 20mA时，对应输出0.02MPa。这样，气开调节阀+反向定位器+反向转换器=气开阀。

在体实施中，由于没有现成的反向电/气转换器，就在原有的转换器上进行调整。采用原HONYEWELL的电/气转换器（试验过FISHER的不行），体方法是：

·将转换器信号线正负极对换；

·给转换器4mA信号，调整零点使输出为0.1MPa；

·给转换器20mA信号，调整量程使输出为0.02MPa；

·反复调整，确认零点、量程均达到度。

通过对电/气转换器进行上述调整，并在DCS组态中将1阀作用反向改回“气开”式，调节器也做相应调整后，此控制回路投用正常。

4、反向定位器问题的讨论

4.1反向定位器存在的隐患

*，在设计控制回路时，先要根据供应情况，按照事故（多指停仪表风）安全的原则选用调节阀的作用方向（气开式或气关式）。

采用反向定位器实现分程时，从定位器的信号上看，调节阀的作用方向与原设计要求的作用方向正相反。另外，定位器多数都安装在调节阀上，因此，从调节阀输出到现场调节阀定位器之间的任何一台设备（特别是电动信号设备，如：DCS、调节器、转换器、接线箱端子、线路等），出问题都有可能造成调节阀处于严重威胁安全供应的阀位。如：本应关闭的气开阀全开了，本应打开的气关阀关闭了。可见其严重性。

4.2隐患的在线消除

在实际工作中，为了消除定位器反向造成的危害，采用将转换器反向的方法不失为一种既简单又实用的方法。由于电/气转换器多数（也应该）安装在现场，转换器与调节阀间是气信号连接且距离较短，出现问题的概率较低。因此采用转换器反向可消除转换器到控制室间的故障因素，从而提安全供应的可＊性。

在实际操作中，由于没有反向转换器只有现场改装。利用机械调量程的转换器可以实现反向功能，它只改变了磁钢（喷嘴）的移动方向。由于转换器的气动放大器输出与喷嘴挡板间距离是固定的负反馈，无需调整。而电流输入信号（挡板位置）相当于外部给定一样。

4.3隐患的避免

老式气（电）动单元组合仪表实现的分程系统也存在反向定位器的问题。但有其特殊性，且危险相对较小。

先，由于老式仪表没有其它实现分程控制的方法，只有采用定位器分程。为了实现分程控制只能采用反向定位器。其次，大多数的老式仪表调节器距离调节阀定位器较近，另外多数调节器采用气动信号，因此发生故障的可能性较小。

对于DCS等控制系统来讲就不同了。先，控制系统可以在不改变调节阀作用方式的条件下很方便地在软件中实现分程控制。另外，集中控制器的控制器与现场调节阀的距离较远，且都是电信号，出现故障的可能性及危害性比气动仪表要大得多。
反向定位器的问题对于新建的供应装置问题不大，但是对于改造装置就必须引起度重视。由于原设计大量采用气（电）动单元组合仪表，实现分程控制时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体现出来。随着技术进步、技术改造，采用集散控制系统等控制设备，此时，如不对反向定位器加以改进将造成前文所述的实际问题。

采用转换器反向并不能*清除此类问题，只有当此问题得到重视后，采用控制方案在DCS中分程，将阀门定位器改为正向后，才从根本上解决了问题。