趙晨

摘 要：ABB智能定位器由于其工作狀況穩(wěn)定，故障率低，功能多，調(diào)節(jié)特性靈敏等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于幾乎所有自動(dòng)化工業(yè)領(lǐng)域，但是在其調(diào)試過程中也存在一些問題，閥位震蕩的問題及處理方法一直是其中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。文章通過筆者在火電廠的現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)并查閱相關(guān)資料對此類問題做出詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：ABB智能定位器；閥位；震蕩；火電廠

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）17-0125-02

Abstract： ABB intelligent locator is widely used in almost all fields of automation industry because of its stable working condition， low failure rate， many functions and sensitive adjusting characteristics. However， there are some problems in its debugging process. The problem of valve position oscillation and its treatment methods are always the difficulties and emphases. Through the author's on-site commissioning experience in the thermal power plant and consult the relevant information to make a detailed description of this kind of problems.

Keywords： ABB Intelligent locator； valve position； oscillation； thermal power plant

引言

火力發(fā)電是我國主要的發(fā)電方式，而在火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥的選用對整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要，它通過智能定位器對執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位的調(diào)節(jié)使得系統(tǒng)的重要運(yùn)行參數(shù)（溫度，壓力，流量等）達(dá)到一個(gè)可控的范圍，滿足規(guī)范要求，保證安全生產(chǎn)。由我公司參與建設(shè)的寧夏煤制油自備電廠的減溫水調(diào)節(jié)閥選用了ABB公司的TZID系列智能定位器，v3.0軟件版本，該定位器采用微處理控制，具有運(yùn)行精度高，操作簡單易行，就地修改運(yùn)行參數(shù)等特點(diǎn)。本文結(jié)合了調(diào)試人員在調(diào)試減溫減壓器減溫水調(diào)節(jié)門時(shí)發(fā)生震蕩的問題，對造成此類現(xiàn)象的原因和解決辦法做出了詳細(xì)闡述。

1 ABB定位器引起閥位震蕩的原因分析及處理方法

1.1 漏氣造成的閥門震蕩

1.1.1 氣源管到定位器的連接處或定位器到閥門的管路漏氣

在手動(dòng)控制的模式下，發(fā)現(xiàn)閥門閥位震蕩，應(yīng)取一個(gè)裝滿肥皂水的噴壺噴涂到氣源管到定位器的連接處或定位器到閥門的管路各處，并將閥門打開到中間位置，觀察是否有漏點(diǎn)，如有漏點(diǎn)，及時(shí)做好密封處理，之后保持閥門在中間位置1min，觀察閥門是否穩(wěn)定。

1.1.2 定位器本身的I/P模塊質(zhì)量問題，自身漏氣

確認(rèn)各連接處無漏點(diǎn)后，發(fā)現(xiàn)閥門依然震蕩，將定位器輸出端管路拆下，給定定位器某一個(gè)閥位值，等待1min，觀察定位器是否能夠穩(wěn)壓，輸出端是否有氣流，如果發(fā)生此類情況，更換定位器內(nèi)部的I/P模塊，問題將得到解決。

1.2 安裝和接線問題

1.2.1 反饋桿松動(dòng)

目測或用手波動(dòng)一下反饋桿，使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，然后松開，如果調(diào)節(jié)閥能回到原位，說明反饋桿正常，否則為反饋桿松動(dòng)，需要重新安裝反饋桿。

1.2.2 定位器電路板接線柱松脫，管線或調(diào)節(jié)閥震蕩時(shí)，突然間斷電，瞬間又恢復(fù)

輕輕撥動(dòng)接線看是否有虛接松動(dòng)等現(xiàn)象，此類定位器的接線端子是焊接到電路板上的，焊點(diǎn)較少，有時(shí)也會(huì)由于運(yùn)輸或接線時(shí)的不小心導(dǎo)致焊點(diǎn)脫開，接線端子虛接，如果出現(xiàn)這兩種情況，需要重新接線和更換電路板，這種情況并不多見。

1.2.3 調(diào)節(jié)閥盤根比較緊

調(diào)節(jié)閥盤根比較緊可能會(huì)造成調(diào)節(jié)閥小信號(hào)不動(dòng)作，等調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，已經(jīng)超出所給信號(hào)，閥位震蕩一次后才能回到給定位置，引起調(diào)節(jié)閥震蕩，需要聯(lián)系機(jī)務(wù)人員配合調(diào)節(jié)閥體，直到一個(gè)合適的位置。

1.3 PID參數(shù)設(shè)置問題

1.3.1 DCS整定PID參數(shù)不合適，導(dǎo)致閥位震蕩

如果調(diào)節(jié)閥在自動(dòng)控制的模式下震蕩，切換到手動(dòng)模式以后不震蕩，一旦改為自動(dòng)模式又震蕩，說明DCS整定PID參數(shù)不合適，需要找相關(guān)人員適當(dāng)調(diào)節(jié)DCS控制參數(shù)PID值，問題將得到解決。

1.3.2 定位器本身PID參數(shù)設(shè)置不合適

如果調(diào)節(jié)閥在自動(dòng)控制的模式下震蕩，切換到手動(dòng)模式依然震蕩，在排除以上的原因后，則可能需要調(diào)節(jié)定位器本身的PID參數(shù)，由于智能定位器的PID參數(shù)調(diào)整非常復(fù)雜和繁瑣，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，反復(fù)實(shí)驗(yàn)，所以在這里重點(diǎn)說一下。

在之前的ABB定位器v2.0版本中，可以設(shè)置GOPLS值，即微分調(diào)節(jié)，調(diào)整該參數(shù)可以提高瞬態(tài)響應(yīng)，對于普通調(diào)節(jié)閥可以不用，引入此參數(shù)反而可能會(huì)引起震蕩，一般設(shè)置為0。定位器v3.0版本中已經(jīng)取消了這個(gè)參數(shù)的設(shè)置，主要通過調(diào)節(jié)P7.0-P7.5的值來達(dá)到控制作用。

P7.0和P7.1的KP值分別為開向和關(guān)向的比例系數(shù)調(diào)整，它是控制器的增益，KP值會(huì)影響控制調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性，其值越大，調(diào)節(jié)速度越快。KP值如果過大，調(diào)節(jié)力度太強(qiáng)，將導(dǎo)致調(diào)節(jié)過頭，調(diào)節(jié)時(shí)間加長，發(fā)生震蕩。對于大多數(shù)執(zhí)行器，KP值在2.0到10.0之間可獲得滿意的控制動(dòng)作。并且為了補(bǔ)償受控系統(tǒng)中存在的不對稱情況，應(yīng)分別朝兩個(gè)方向（開向和關(guān)向）設(shè)置KP值。

P7.2和P7.3的TV值分別為開向和關(guān)向的積分時(shí)間調(diào)整，其值會(huì)影響速度與穩(wěn)定性，進(jìn)而動(dòng)態(tài)影響KP值，TV值增加會(huì)降低控制的速度。為了補(bǔ)償受控系統(tǒng)中存在的不對稱情況，應(yīng)分別朝兩個(gè)方向（開向和關(guān)向）設(shè)置TV值。

P7.4和P7.5Y-OFS值（v2.0版本中為P7.6和P7.7）分別為開向和關(guān)向的位置偏置調(diào)節(jié)，“輸出信號(hào)偏移”將所用的I/P模塊行為線性化，即便是很小的控制偏差也會(huì)快速調(diào)控。該值的下限由一個(gè)最小值決定，該偏移量足以影響控制偏差小于5%的調(diào)控速度。在手動(dòng)模式P1.2和P1.3下，該偏移量用于I/P模塊進(jìn)行精密調(diào)節(jié)。對于大型，動(dòng)作緩慢的執(zhí)行器來說，自動(dòng)調(diào)節(jié)可能性確定大于80%的數(shù)值。在此情況下，手動(dòng)模式下的粗調(diào)與細(xì)調(diào)沒有明顯的不同。為了補(bǔ)償受控系統(tǒng)中存在的不對稱情況，應(yīng)分別朝兩個(gè)方向（開向和關(guān)向）設(shè)置偏移值。對于大多數(shù)執(zhí)行器來說，偏移值在40%到80%之間就可獲得滿意的控制動(dòng)作。如果設(shè)定值的控制穩(wěn)定性小于2%過調(diào)節(jié)，則應(yīng)減少兩個(gè)偏移值。

筆者在調(diào)試減溫水調(diào)節(jié)門的過程中，發(fā)現(xiàn)定位器在得到指令后總是調(diào)節(jié)過頭，認(rèn)為造成閥門震蕩的主要原因是由于定位器的調(diào)節(jié)力度過大，故減小KP值，放慢了閥門的調(diào)節(jié)速度，震蕩情況得到好轉(zhuǎn)，但是需要較長的響應(yīng)時(shí)間，比如給定一個(gè)20%的指令，閥門在得到指令后不會(huì)立即動(dòng)作，幾秒鐘之后閥門開始動(dòng)作，即將到達(dá)20%的閥位時(shí)速度又會(huì)變得緩慢，一點(diǎn)點(diǎn)接近既定的閥位值。由于減溫水調(diào)節(jié)閥需要達(dá)到實(shí)時(shí)控制溫度的目的，需要一定調(diào)節(jié)速度，所以又增加了一些KP值，閥門又開始震蕩。適當(dāng)增加了TV值后，發(fā)現(xiàn)震蕩變化不明顯，一直將該值放大到340左右，震蕩情況依然無明顯改善，由于該值主要是用于消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度，即達(dá)到某一既定閥位時(shí)的誤差找正，直到誤差為0，所以在其他值設(shè)定不好的情況下設(shè)置該值進(jìn)行測試就會(huì)給人造成一種“該值不起作用”的假象，但該值實(shí)際上是必須的，如果該值設(shè)置不好，其副作用很難通過積分作用本身迅速地修正，該值設(shè)置的太小，會(huì)使系統(tǒng)輸出的動(dòng)態(tài)性能變差，致使系統(tǒng)不穩(wěn)定，該值太大則會(huì)使消除穩(wěn)態(tài)誤差的時(shí)間過長，筆者通常將該在240-360之間進(jìn)行調(diào)整，認(rèn)為是一個(gè)比較合理的范圍。繼續(xù)調(diào)整其他參數(shù)，在調(diào)整偏移量時(shí)，發(fā)現(xiàn)將該值變化一個(gè)5%的幅度就會(huì)引起一個(gè)很大的變化，有時(shí)會(huì)使閥門發(fā)生高頻率的“哮喘”，故以0.5%的變化幅度減小該值，多次測試閥門，發(fā)現(xiàn)閥門震蕩明顯減弱時(shí)再以0.1%的變化幅度微調(diào)，直至閥門不再震蕩，分別測試閥門的開向行程和關(guān)向行程，如閥門運(yùn)行穩(wěn)定，則保存退出，若閥門運(yùn)行到某點(diǎn)依然有震蕩現(xiàn)象，則繼續(xù)平衡以上三個(gè)參數(shù)，直至閥門在各點(diǎn)都能保持穩(wěn)定。

1.4 其他可能的原因

1.4.1 定位器使用自適應(yīng)模式長期工作，匹配失準(zhǔn)導(dǎo)致閥位震蕩

自適應(yīng)控制方式是遠(yuǎn)程控制的一種，用以消除過調(diào)或者頻繁調(diào)整，該控制方式接收DCS發(fā)出的4-20mA信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，并且可以自學(xué)習(xí)、修正定位器內(nèi)部參數(shù)，定位器的控制參數(shù)會(huì)自動(dòng)根據(jù)工作狀態(tài)進(jìn)行微量調(diào)整，達(dá)到最佳狀態(tài)。但是由于自適應(yīng)模式在工作期間會(huì)受到多種因素的影響，因此長期工作會(huì)導(dǎo)致匹配失準(zhǔn)，建議該工作模式只使用幾個(gè)小時(shí)（DCS的給定信號(hào)變化頻繁時(shí)）或者不超過一周的時(shí)間（DCS的給定信號(hào)變化不頻繁時(shí)），然后將定位器切換到固定控制模式。

1.4.2 由于減溫水閥前閥后的壓差太大，導(dǎo)致閥位震蕩

如果以上方法依然不能解決閥位震蕩的問題，那么就要考慮閥門的選型是否有問題，應(yīng)采用一些閥體結(jié)構(gòu)能有效多級(jí)降壓的閥門，比如迷宮閥等。閥門的選型都是之前設(shè)計(jì)階段就確定了，一般不會(huì)更換，所以這種情況有所了解就好。

2 結(jié)束語

綜上所述，導(dǎo)致ABB定位器發(fā)生閥位震蕩的原因五花八門，解決此類問題是一件十分復(fù)雜和繁瑣的事情，尤其在參數(shù)調(diào)整時(shí)更是要花費(fèi)大量時(shí)間。為此，必須要掌握調(diào)試的技術(shù)要點(diǎn)，熟悉ABB定位器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和各種功能，在實(shí)際工作中積累足夠的經(jīng)驗(yàn)，反復(fù)實(shí)踐，多思考，以縮短解決此類問題的時(shí)間，確?；痣姀S整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

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