Цифровизацията на вентилните позиционери

Техническото усъвършенстване на позиционерите за вентили не остава встрани от общите насоки в развитието на автоматизацията. През последното десетилетие възможностите на вентилните позиционери бяха сериозно разширени. Посоката в развитието им е сходна с наблюдаваната при контролерите и сензорите и е свързана с повишаване на интелигентността, разширяване на комуникационните възможности и увеличаване прецизността им на работа. Модерните като възможности и техническа спецификация вентилни позиционери, наричани накратко DVP (digital valve positioner), разполагат с вградени микропроцесори и сензори, цифрови комуникационни портове, датчици за обратна връзка, усъвършенствана диагностика и др. Почти всички водещи производители на позиционери за вентили вграждат в конструкцията им цифрови и аналогови модули и на практика възможностите на устройствата са доста сходни. Борбата между конкуренцията се води и в посока разработване на максимално съответстващ на клиентските изисквания дизайн на изделията.

Съвременни диагностични възможности

Вградените в конструкцията на цифровите позиционери за вентили микропроцесори и сензори дават възможност да се изпълняват различни диагностични тестове и да се реализира цифрова комуникация между позиционерите и автоматизирана система за контрол и управление на процесите. Най-общо диагностичните възможности на съвременните позиционери за вентили могат да се обобщят в позициите:

• Проследяване на параметрите на управляваното от позиционера устройство с цел мониторинг на пълния ход на преместване на регулиращия орган на вентила и броя на реверсите (обратните ходове);
• Тестване състоянието на цифровия позиционер с цел сигнализиране на оператора за налични проблеми с микропроцесора, датчиците или паметта. При регистриране на по-сериозни проблеми, свързани с текущото техническо и експлоатационно състояние на вентилния позиционер, се предприемат действия по аварийно спиране работата на възела или процеса;
• Мониторинг на състоянието на управляваното устройство, включително откриване на отклонения от предварително зададения ход на контролния орган, доближаване до граничните положения на регулиращия орган, сигнализиране на оператора за превишаване на зададения ход на преместване или броя на работните цикли.
• Динамичен тест на позиционера за проверка на хистерезиса и зоната на нечувствителност на управляваното устройство;
• Изпитване работата на позиционера за определени точки от работния ход на регулиращия орган, т.е. доколко прецизно позиционерът отработва зададен управляващ сигнал;
• Визуализиране работата на управляваното от позиционера устройство в графичен вид с цел определяне на динамичната му характеристика;
• Прогнозируема поддръжка на управляваното от позиционера устройство. Някои цифрови Fieldbus протоколи включват предварително дефинирани тестове за симулация поведението на вентила на различни етапи от експлоатационния му живот.

Фондацията Fieldbus въвежда три теста на поведението на цифрови позиционери за вентили, разполагащи с вградени Fieldbus комуникационни модули. Тестовете включват проверка на прецизността на отработване на зададена точка от работния обхват от чувствителния елемент на позиционера, изходното налягане и хода на изпълнителния орган на вентила.

Регламентираните от фондацията Fieldbus тестове са общоизвестни на всички водещи производители на средства и системи за автоматизация. По тази причина редица системи за автоматично управление и контрол, съдържащи описания на Fieldbus дефинирани устройства, могат да изпълняват диагностичните тестове за цифрови вентилни позиционери, регламентирани от фондацията.

Установената от редица производители практика включва провеждането на тест от четири стъпки за определяне на текущото състояние на управляваното от позиционера устройство. Ако тестовете се изпълняват върху ново устройство, експлоатационните характеристики се съхраняват като база за по-нататъшни сравнения. В случай че тестовете се прилагат за устройства в процес на експлоатация, текущите им характеристики се сравняват с базовите с цел прецизно задаване на необходимите калибрационни и ремонтни процедури.

Сфера на приложение на цифровите позиционери

Първоначално цифровите позиционери за вентили са използвани като заместители на традиционно използваните механични преобразуватели за въртящи се шибри и спирателни парни вентили. Колкото по-познати сред КИП и А специалистите са възможностите, които имат цифровите позиционери за вентили, толкова по-широка става сферата им на приложение. Усъвършенстването на цифровите вентилни позиционери е в посока все по-високата им степен на интелигентност и адаптивност към конкретните изисквания. Сред приложенията, в които използването на позиционерите е особено ефективно, са вентилите за аварийно спиране и вентилатор/демпфер задвижващите механизми.

Вентили за аварийно спиране. Увеличаването на експлоатационния период на инсталираните уреди и технологични съоръжения е свързано с повишени изисквания към използваните практики за безопасност и поддръжка на техническото оборудване. Изпълнението на тази задача често е свързано с преоценка на честотата, с която се проверява текущото състояние на внедрената система за сигурност. В тази връзка, изпитването на непълен ход осигурява на персонала по поддръжката информация доколко вентилите за аварийно спиране, които са част от заводските системи за безопасност, имат експлоатационно поведение, съответстващо на изискванията. Вентилите, използвани за аварийно спиране на съоръжения и процеси в индустрията, обикновено са оборудвани с цифрови позиционери, разполагащи с вградени диагностични функции, и хост системи, в които данните за работата допълнително се обработват и съхраняват.

Вентилатор/демпфер задвижващи механизми. Сред най-трудоемките дейности, свързани с управлението на горивни процеси, е провеждането на т.нар. товарен тест на уредбата с последващата го линеаризация на работата на работната част на изпълнителен механизъм, привеждан в движение от вентилатор/демпфер задвижка. Механични позицонери се използват успешно от много години в различни котелни уредби. Въпреки това, особено в приложения, захранвани с отпадъчни горива и с въглищно захранване, работата на механичните позиционери е свързана с редица проблеми, сред които задиране и блокиране на работата им. В случаите, при които задирането на елементите на позиционера е комбинирано с разхлабен или износен лостов механизъм, се наблюдават колебания в прецизността на работата на задвижващия механизъм. В резултат, процесната променлива се колебае в близост до зададената стойност, но не съвпада с нея. Последствията се изразяват в лошо управление на процеса, непълно изгаряне, допълнително износване и дори повреда на подвижните части, което в крайна сметка рефлектира в допълнителни разходи за ремонт.