西門子SIPART PS2智能閥門定位器故障解析

摘要：西門子SIPART PS2智能閥門定位器是工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的領(lǐng)先產(chǎn)品，獲得了廣泛的應(yīng)用。文章介紹了在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛使用的SIPART PS2閥門定位器的工作原理及特點(diǎn)，并詳細(xì)分析了在使用過程中出現(xiàn)的各種常見故障，供大家參考。

關(guān)鍵詞：壓電閥；初始化；西門子SIPART PS2；智能閥門定位器

中圖分類號(hào)：TP214 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0067-02

在工業(yè)自動(dòng)化控制中，要用到各種類型的調(diào)節(jié)閥，而給調(diào)節(jié)閥配備穩(wěn)定可靠的閥門定位器則顯得尤其重要。西門子SIPART PS2智能閥門定位器，憑借其強(qiáng)大完善的功能、極高的控制精度、簡(jiǎn)單方便易用的性能及超長(zhǎng)的使用壽命、低耗氣耗能量深受廣大用戶好評(píng)，是該領(lǐng)域的領(lǐng)先產(chǎn)品，獲得了廣泛的應(yīng)用。

1 西門子SIPART PS2智能閥門定位器的工作原理

閥門定位器接受控制信號(hào)，經(jīng)過電子控制單元處理，再經(jīng)電氣轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，根據(jù)閥桿的位置進(jìn)行反饋，將控制信號(hào)與閥位比較，使閥位對(duì)應(yīng)于控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的正確定位，并改善閥桿行程的線性度，克服閥桿的各種附加摩擦力，消除被調(diào)介質(zhì)在調(diào)節(jié)閥上產(chǎn)生的不平衡力的影響。

SIPART PS2智能閥門定位器電路部分采用了CPU運(yùn)算處理器，將控制閥門開度的輸入信號(hào)和反應(yīng)閥門位置的反饋信號(hào)經(jīng)過比較，得到的偏差值通過CPU微處理器處理后輸出給壓電閥，壓電閥作為轉(zhuǎn)換元件，在有偏差值時(shí)經(jīng)過轉(zhuǎn)換去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，消耗一定的電能，這樣閥門定位器的耗能就比較低。這是SIPART PS2智能閥門定位器相對(duì)于其他類型定位器的優(yōu)越性所在。當(dāng)定位器初始化后，調(diào)節(jié)閥的慢步區(qū)、死區(qū)就確定下來，當(dāng)偏差大于慢步區(qū)時(shí)，壓電閥持續(xù)閉合，閥門動(dòng)作快，在慢步區(qū)，壓電閥接收信號(hào)小，閥門動(dòng)作趨緩，在死區(qū)，壓電閥沒有得到信號(hào)，閥門不動(dòng)作，這種工作特性符合工藝控制要求，避免了超調(diào)，提高了調(diào)節(jié)質(zhì)量。

SIPART PS2智能閥門定位器可用于直行程和角行程的閥門。它的操作非常簡(jiǎn)單，可以在現(xiàn)場(chǎng)通過手動(dòng)按鍵和LCD進(jìn)行操作，也可以在控制室通過HART接口或PROHBUS PA協(xié)議選用SIMATIC PDM過程設(shè)備管理軟件對(duì)其進(jìn)行操作，大大方便了使用和維護(hù)。

2 西門子SIPART PS2智能閥門定位器的特點(diǎn)

SIPART PS2智能閥門定位器與常見的閥門定位器相比，有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，例如：

（1）易于安裝，能進(jìn)行自動(dòng)初始化；（2）操作簡(jiǎn)單方便，用三個(gè)按鍵就能實(shí)現(xiàn)定位器多種功能的設(shè)置；（3）經(jīng)過簡(jiǎn)單的組態(tài)就能實(shí)現(xiàn)多種功能（比如更改開關(guān)方向和分程調(diào)節(jié)）；（4）直行程和角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)均采用同一型號(hào)的閥門定位器；（5）具有自診斷功能，便于對(duì)閥門和定位器進(jìn)行維護(hù)；（6）工作時(shí)耗氣、耗能量極??；（7）具有“緊密關(guān)閉”功能，確保調(diào)節(jié)閥的關(guān)閉，減少泄露；（8）可以很方便地集成PROFIBUS PA、HART及FF總線通訊功能；（9）在惡劣的環(huán)境中，可以選擇外部非接觸式位置傳感器；（10）可動(dòng)部件少，振動(dòng)場(chǎng)合對(duì)調(diào)節(jié)閥影

響小。

3 西門子SIPART PS2閥門定位器的故障處理

3.1 調(diào)節(jié)閥檢修后，發(fā)現(xiàn)控制精度有問題

解答：調(diào)節(jié)閥檢修后，由于定位器、閥桿和反饋部分可能的變動(dòng)，必須經(jīng)過初始化后，定位器才能和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相互配合，根據(jù)所接收到的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求動(dòng)作。西門子SIPART PS2閥門定位器的自動(dòng)初始化過程由五步組成，每一步均完成相應(yīng)的工作任務(wù)，具體步驟

如下：

第一步確定閥門定位器是正作用還是反作用，LCD顯示為RUN1。第二步確定閥門定位器的起始點(diǎn)和量程范圍，LCD顯示為RUN2。第三步確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位時(shí)間，LCD顯示為RUN3。第四步確定閥門的定位增量值，LCD顯示為RUN4。第五步優(yōu)化執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，LCD顯示為RUN5。五個(gè)步驟完成后，LCD顯示Finish，完成自動(dòng)初始化過程，閥門定位器才能正常工作。

3.2 定位器不定時(shí)地發(fā)出噗哧噗哧的聲音，調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生震動(dòng)

解答：這是由于定位器后的氣路有泄漏，用肥皂水檢測(cè)定位器出口氣路及執(zhí)行機(jī)構(gòu)磨頭位置，發(fā)現(xiàn)有泄漏的地方處理既可。

3.3 西門子SIPART PS2定位器初始化時(shí)，停在RUN2，無法進(jìn)行下去

解答：由于西門子SIPART PS2定位器的自適應(yīng)能力很強(qiáng)，可以工作于不同行程的直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)和角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。定位器在初始化時(shí)需要設(shè)置好和行程相對(duì)應(yīng)的參數(shù)，才能使用于行程檢測(cè)的電位計(jì)檢測(cè)到的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移，定位器根據(jù)此位移信號(hào)去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。初始化時(shí)停在RUN2，有可能是有關(guān)參數(shù)設(shè)置不合理，可以改變閥門定位器的參數(shù)2YAGL項(xiàng)的反饋軸轉(zhuǎn)角，將33°變?yōu)?0°，再進(jìn)行初始化，看能否成功。如果反饋軸的旋轉(zhuǎn)角度小于最小轉(zhuǎn)角會(huì)導(dǎo)致初始化不能成功。反饋軸轉(zhuǎn)角可以這樣設(shè)置：直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程小于20mm時(shí)，設(shè)置為33°；直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程大于20mm時(shí)，設(shè)置為90°；角行程調(diào)節(jié)閥此項(xiàng)參數(shù)值自動(dòng)設(shè)置為90°。

另外執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程或轉(zhuǎn)角也可用手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，定位器初始化時(shí)不需要自動(dòng)尋找執(zhí)行機(jī)構(gòu)的起始點(diǎn)，手動(dòng)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)行程到開始和終止位置，可以完成RUN2這一步。這樣，我們?cè)谟行┣闆r下，自動(dòng)初始化無法進(jìn)行時(shí)，選擇手動(dòng)初始化，使調(diào)節(jié)閥能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.4 西門子SIPART PS2定位器初始化時(shí)停在RUN3

解答：產(chǎn)生這一故障的原因是執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位時(shí)間太長(zhǎng)，可以這樣處理，完全打開限流器或調(diào)整壓力PZ（空氣入口壓力）到允許最高值，看執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開關(guān)時(shí)間能否減少。也可使用升壓器，增加執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力，縮短開關(guān)時(shí)間。

3.5 西門子SIPART PS2定位器初始化時(shí)停在RUN5，沒達(dá)到Finish（等待時(shí)間>5min）

解答：產(chǎn)生這一故障的原因是定位器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部件的安裝問題，可以檢查定位器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及反饋部分的安裝，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)校正，重新安裝后，再進(jìn)行初始化，看能否縮短初始化時(shí)間。

3.6 調(diào)節(jié)閥開關(guān)方向和要求不一致

解答：這和閥門定位器參數(shù)7SDIR、參數(shù)38YDIR這兩項(xiàng)的設(shè)置有關(guān)，7SDIR項(xiàng)是方向設(shè)定點(diǎn)，定位器在接收到4～20mA信號(hào)時(shí)，7SDIR項(xiàng)的設(shè)置決定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的升降。38YDIR項(xiàng)是行程方向顯示，可以顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的升降。通過與調(diào)節(jié)閥實(shí)際開關(guān)方向和控制室輸出的信號(hào)來對(duì)比，可以正確地設(shè)置參數(shù)7SDIR、參數(shù)38YDIR。對(duì)于閥門的開關(guān)方向的確定，一定要和工藝人員配合，特別是角行程調(diào)節(jié)閥，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指示標(biāo)志不清楚時(shí)，容易發(fā)生開關(guān)的誤判，造成生產(chǎn)事故，必須認(rèn)真對(duì)待。

3.7 調(diào)節(jié)閥控制曲線不理想

解答：閥門定位器參數(shù)12SFCT項(xiàng)中，內(nèi)置了六種調(diào)節(jié)閥常用的流量特性和一種用戶自定義的流量特性，每一臺(tái)調(diào)節(jié)閥都有其固有的流量特性，通常定位器的此項(xiàng)參數(shù)只要設(shè)置成Lin就可以遵循調(diào)節(jié)閥固有的流量特性。若調(diào)節(jié)閥流量特性與工藝要求不符，則可以通過參數(shù)12SFCT項(xiàng)的設(shè)置來改變調(diào)節(jié)閥的整體流量特性?？傊鶕?jù)實(shí)際情況靈活地設(shè)置參數(shù)12SFCT項(xiàng)就可以達(dá)到工藝要求。

3.8 調(diào)節(jié)閥不能全關(guān)死

解答：在工藝生產(chǎn)中，由于閥芯磨損或前后壓差大等原因，調(diào)節(jié)閥可能關(guān)不死，出現(xiàn)泄漏，影響工藝操作，這時(shí)可以通過設(shè)置參數(shù)39YCLS、40YCD、41YCU等項(xiàng)，啟用緊密關(guān)斷功能，將調(diào)節(jié)閥最大限度地關(guān)閉。在化工生產(chǎn)中，常常有工藝操作人員反映調(diào)節(jié)閥不能關(guān)死，泄漏量大，影響操作，我們?cè)诓桓鼡Q調(diào)節(jié)閥的情況下，可以使用這一功能，盡量滿足工藝的需要。

4 結(jié)語

西門子SIPART PS2智能閥門定位器和其他類型定位器比較，穩(wěn)定可靠，方便實(shí)用，功能強(qiáng)大，維護(hù)量小，是工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中對(duì)調(diào)節(jié)閥配備定位器的不錯(cuò)選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 西門子定位器中文操作說明[S].

[2] 西門子定位器故障分析[S].

作者簡(jiǎn)介：蔣哲峰（1970—），男，山西洪洞人，山西焦化股份有限公司工程師，研究方向：儀表維修。