故障
过滤减压阀对于提供洁净稳定的气源压力、保障调节阀平稳运行起着至关重要的作用。东北某石化公司现场部分过滤减压阀在运行中出现了不同程度的压力表指示值波动情况,一些波动严重的甚至会导致调节阀的阀位不稳定。
排查&解决
服务工程师针对现场5个装置中共64台阀门进行逐一排查,其中4台使用的过滤减压阀为Fisher 67CFR型号,其余60台为其他品牌。为了找到输出气源压力波动的根本原因并实际解决问题,工程师共尝试了三种改善方案以寻求答案,具体如下:
品牌 | 检查方法 | 结果 |
Fisher 67CFR | 检查定位器主控制回路和小回路参数增益设定情况并重新整定为合适的增益值 | 波动情况消除 |
其他 品牌 | 检查定位器主控制回路和小回路参数增益设定情况并重新整定为合适的增益值 | 波动情况无明显改善 |
更换为Fisher 67CFR型号的过滤减压阀并整定为合适的增益值 | 波动情况消除 | |
过滤减压阀出口与定位器入口间增加增容器(气罐) | 波动情况改善 |
Fisher DVC6200 定位器控制原理:
为了阀门快速准确定位、响应系统控制信号的变化并让控制回路对被控变量实现稳定、高精度的控制品质,Fisher DVC6200 定位器在设计时采用了大Cv值放大器,且放大器自带检测自身开度的传感器并实现前馈控制,故无论针对大口径还是小口径阀门,最终都能实现快速准确的响应能力。
结论
1. 定位器内部增益整定不合理:
Fisher DVC6200 定位器需要根据执行机构的尺寸和阀芯阀杆组件受到的摩擦力及配置的相关附件设定合适的自身控制回路参数增益值,以达到快速定位的效果,从而实现调节阀的快速响应。出现波动的Fisher 67CFR过滤减压阀经过测试可以确定其定位器增益值设置不合理,从而导致控制风压波动较大,调整为合适的增益值后,运行即恢复正常。
2. 减压阀流通能力(Cv值)不够:
现场其他品牌的过滤减压阀,即使定位器设定为合适的增益值,也无法消除风压的波动。经工程师检查判断是由于该款过滤减压阀Cv值偏小,净化风的流通能力不足以及时响应DVC6200定位器的控制要求。为了保证动态响应特性更好,DVC6200定位器采用喷嘴挡板结构及大Cv值的气动放大器,在减压阀流通能力不足的情况下,定位器入口风压就会出现波动的状况。
通过增加增容器(相当于增加了一个蓄能装置)可以解决风压波动的问题,同时也证明该款过滤减压阀的流通能力确实无法满足DVC6200定位器的需求。
3. 减压阀可重复精度不足:
现场过滤减压阀的技术参数如下:
注1:10%偏差流通能力,是指当下游流量需求为20.6Nm3/h时,出口压力会降低10%,即由400Kpa降为360Kpa。此值越大,表示下游需求越大,出口压力衰减越小。
注2:可重复精度,是指从稳态到瞬态再到稳态变化过程中恢复到设定值一致性的衡量指标。可重复精度越高即气压偏差值越小,控制越稳定。
注3:进口压力灵敏度,是指进口压力变化对出口压力变化的影响程度。仪表风进口压力变化较大时,出口压力变化越小越好,控制越稳定。
过滤减压阀和定位器之间使用管路直接连接,管路的气容较小,定位器耗气会直接反映到减压阀输出压力上,当输出压力降到超过减压阀的灵敏度值时,减压阀就会动作补气。补气的动作体现在减压阀的风表指针波动,以某品牌的减压阀风表为例(如下图),风表的量程是1000Kpa,每个间隔小刻度是50Kpa。
对于 Fisher 67CFR 减压阀,可重复精度约为0.7Kpa,DVC6200 定位器稳态控制时,稳态耗气量小,过滤减压阀出口压力接近设定点,且压力波动范围为0~0.7Kpa,是1个间隔刻度的1.4%,肉眼观察风表指针几乎无波动;而对于其余品牌的减压阀,由于可重复精度低,风表波动范围会更大,现场核查的波动范围至少10Kpa,也就是1个间隔刻度的20%,肉眼可见输出压力表针的明显波动。由此可见,减压阀可重复精度不足是导致减压阀输出压力波动的另一主要原因。
小投入,大产出
过滤减压阀的选用,需要根据实际工况下执行机构的容量、动作速度及其它控制附件等具体要求来选取合适的品牌及规格型号。
Fisher DVC6200 是一款可以实现阀门快速准确定位能力的可靠定位器,全球销量已超过300万台。DVC6200 对过滤减压阀品牌没有硬性要求,但我们仍然推荐 Fisher DVC6200 定位器 + Fisher 67CFR 过滤减压阀 的最佳组合,以小投入换取定位器快速准确定位、调节阀发挥最佳调节功能的大产出。
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