drive signal在閥門智能定位器故障診斷中的應(yīng)用

周宏偉 李翔 郭海寧

【摘 要】論文介紹了Fisher廠家DVC6000系列智能定位器drive signal 信號(hào)的原理以及其在現(xiàn)場閥門故障診斷中的應(yīng)用。

【Abstract】The paper introduces the principle of the drive signal， which is an intelligent positioner of DVC6000 series produced by Fisher， and its application in the field valve fault diagnosis is also introduced.

【關(guān)鍵詞】drive signal ；DVC6000；故障診斷

【Keywords】drive signal； DVC6000； fault diagnosis

【中圖分類號(hào)】TH134 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）10-0158-03

1 引言

DVC6000系列定位器使用圍廣，可以安裝在fisher及其他廠家的直行程和角行程閥體上，能進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)，操作簡單，控制精度高，調(diào)節(jié)穩(wěn)定，故障較少，在核電站得到了廣泛的應(yīng)用。閥門在線時(shí)，通過HART讀取drive signal，并結(jié)合相關(guān)參數(shù)能迅速定位閥門的故障，在大修離線校驗(yàn)閥門期間，可以通過drive signal曲線并結(jié)合FS軟件對(duì)閥門本體以及定位器內(nèi)部進(jìn)行診斷，可以提前發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理，大大提高了電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2 DVC6000定位器的結(jié)構(gòu)與原理

DVC6000系列智能定位器采用模塊化設(shè)計(jì)，包含IP、氣動(dòng)放大器（relay）、PWB、閥位

傳感器等模塊組成，由于采用的是模塊化的設(shè)計(jì)，出現(xiàn)故障，便于現(xiàn)場更換。

定位器控制原理如圖1所示，定位器接收4～20mA指令信號(hào)，送到PWB板，PWB板中微處理器讀取并運(yùn)算后，轉(zhuǎn)換為I/P的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，即drive signal。當(dāng)輸入信號(hào)增加后，送往I/P的 drive signal信號(hào)增加，I/P輸出的氣壓增大，送往relay的壓力增大，relay將該信號(hào)放大輸出送往閥門的膜盒，使閥門開啟或關(guān)閉，同時(shí)閥位傳感器會(huì)將閥位信號(hào)反饋至PWB板，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)，使閥門的開度能與指令信號(hào)一致。

3 drive signal信號(hào)介紹

3.1 drive signal 信號(hào)原理

drive signal信號(hào)是PWB板送到I/P的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，是智能定位器的內(nèi)部計(jì)算參數(shù)，顯示為百分比信號(hào)，是最大驅(qū)動(dòng)信號(hào)的百分比。如圖2所示，氣動(dòng)放大器的位置新號(hào)、閥門行程反饋信號(hào)、輸入的控制信號(hào)送入到PWB板，按照定位器設(shè)置的tuning參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算后，產(chǎn)生drive signal信號(hào)，其中氣動(dòng)放大器的位置信號(hào)是位于其內(nèi)部的一個(gè)圓柱體磁塊反饋給PWB板，閥門行程信號(hào)則是通過閥位傳感器反饋給PWB板，小回路反饋增益、速度反饋增益、前置增益則需要在tuning中進(jìn)行設(shè)置，如表1所示，可以選用表中的參數(shù)，也可以選擇Expert用戶手動(dòng)設(shè)置。

表2是在各輸入信號(hào)下drive siganl信號(hào)的正常范圍，在現(xiàn)場校驗(yàn)閥門或者在線檢查閥門參數(shù)時(shí)，若drive signal超出理論的范圍，說明定位器出現(xiàn)異常。若drive signal偏低，可能為I/P異?；蛘邍娮煊卸?；若drive signal偏高，可能為氣動(dòng)放大器異常或者漏氣；

3.2 drive signal 信號(hào)的獲取

drive signal信號(hào)可以通過HART或valvelink軟件與定位器通訊來讀取，HART/valvelink與定位器通訊采用的是hart通信協(xié)議，通信協(xié)議使用的是FSK（frequency shift keying），分別采用1200Hz和2200Hz信號(hào)代表數(shù)字信號(hào)“1”和“0”，HART信號(hào)的平均值為0，不會(huì)對(duì)控制信號(hào)產(chǎn)生影響，因此可以實(shí)現(xiàn)在線對(duì)drive signal信號(hào)進(jìn)行讀取。

AD以上版本的定位器，可以繪制drive signal曲線，如圖3所示，橫軸是控制信號(hào)（百分比），縱軸是drive signal，曲線繪制需要將定位器置于out of service模式，并使用valvelink 進(jìn)行全行程測試，期間需要閥門動(dòng)作，因此全行程測試只能在閥門離線校驗(yàn)期間執(zhí)行。對(duì)于HC版本的定位器無權(quán)限進(jìn)行全行程測試，不能繪制drive signal曲線，但可以在in service模式下讀取當(dāng)前信號(hào)下的drive signal值，在閥門校驗(yàn)時(shí)可以對(duì)照表2進(jìn)行檢查。

3.3 drive signal信號(hào)的影響因素

根據(jù)圖2，drive signal的原理圖，對(duì)drive signal信號(hào)有影響的因素有：I/P、閥位傳感器、氣動(dòng)放大器，PWB板，定位器內(nèi)部的調(diào)節(jié)參數(shù)tuning設(shè)置，此外閥門本體問題如卡澀、抖動(dòng)也會(huì)影響到drive signal曲線。

了解了drive signaled 影響因素， 在閥門校驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)drive signal曲線出現(xiàn)異常時(shí)，首先需要確認(rèn)機(jī)械本體無異常，之后再對(duì)定位器進(jìn)行檢查。在核電站主要是通過Flowscanner軟件來進(jìn)行判斷機(jī)械本體狀態(tài)，flowscanner采用的是外置的閥位以及壓力傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量，當(dāng)然使用valvelink也可以進(jìn)行閥門體狀態(tài)檢查，但使用valvelink時(shí)，數(shù)據(jù)是通過定位器內(nèi)部的傳感器采集，若定位器內(nèi)部傳感器出現(xiàn)故障，可能無法正確判斷是否閥門本體的故障。通過FS軟件來判斷閥門本體故障，valvelink來判斷定位器故障，這樣能確保校驗(yàn)閥門時(shí)的準(zhǔn)確性。

4 drive signal在現(xiàn)場的應(yīng)用

4.1 閥門無法全開

在機(jī)組大修后啟機(jī)階段，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水泵在循環(huán)閥在控制信號(hào)為100%情況下，現(xiàn)場檢查閥門只有70%左右開度，無法全開，發(fā)現(xiàn)故障后，現(xiàn)場使用valvelink連接閥門，讀取參數(shù)：輸入信號(hào)20.95mA，行程設(shè)定值100%，實(shí)際行程71.63%，drive signal：100%，輸出壓力2.57bar，通過以上信息得出，drive siganl信號(hào)正常，輸出壓力已經(jīng)達(dá)到定位器的供氣壓力，由此可以判斷定位器工作正常，造成閥門無法全開的原因可能閥門卡澀或者供氣壓力不夠?qū)е?，現(xiàn)場略微調(diào)整供氣壓力，閥門立即響應(yīng)，后又確認(rèn)在大修期間，閥門全開時(shí)的壓力為2.44bar，系統(tǒng)在線之后，2.57bar壓力不足以讓閥門全開，因此閥門不能全開就是供氣壓力不夠?qū)е拢诰€調(diào)整定位器供氣壓力，閥門達(dá)到全開位置。

4.2 閥門不動(dòng)作

大修期間對(duì)閥門進(jìn)行DVC6200定位器改造，在啟機(jī)階段，閥門無法開啟，現(xiàn)場在線讀取相關(guān)信息，氣源壓力3.3bar，定位器輸出0bar，控制信號(hào)7.61mA， travel：0%，drive signal：100%，通過上述信息，閥門為單作用，控制信號(hào)在7.61mA時(shí)，drive signal信號(hào)的正常范圍應(yīng)該為60%～85%，此時(shí)drive signal為100%，說明定位器出現(xiàn)故障，現(xiàn)場測量I/P線圈的電阻，滿足要求，現(xiàn)場拆開I/P，發(fā)現(xiàn)在I/P氣源孔表面有明顯的雜質(zhì)，氣源孔堵塞，導(dǎo)致drive signal信號(hào)偏大，判斷是導(dǎo)致閥門無法開啟，確認(rèn)故障原因后，氣源管線進(jìn)行吹掃，為防止定位器內(nèi)部仍留存有雜質(zhì)，更換定位器，校驗(yàn)合格后動(dòng)作正常。

4.3 drive signal曲線異常

大修期間，在主給水調(diào)節(jié)閥校驗(yàn)工作，該閥門使用的是DVC6010定位器，使用FS 校驗(yàn)工具對(duì)閥門進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性曲線繪制時(shí)，閥門動(dòng)作良好，無卡澀，如圖5（橫軸是閥門閥位，縱軸是閥門氣缸壓力），在使用valvelink進(jìn)行全行程測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)drive signal信號(hào)在60%左右有明顯的突降，而不是連續(xù)變化，如圖4，正常drive signal曲線如圖3所示。通過圖4曲線判斷閥門動(dòng)作順暢無卡澀、抖動(dòng)現(xiàn)象，故障點(diǎn)在定位器，現(xiàn)場檢查IP、氣動(dòng)放大器，未發(fā)現(xiàn)異常，讀取各信號(hào)平臺(tái)下的drive signal在69%左右，根據(jù)以上分析，判斷閥位傳感器可能出現(xiàn)異常，現(xiàn)場更換定位器，并進(jìn)行校驗(yàn)，drive signal曲線恢復(fù)正常。

5 結(jié)語

drive signal 信號(hào)在智能定位器的故障診斷中有非常重要的作用，對(duì)于重要的調(diào)節(jié)閥，如主給水調(diào)節(jié)閥，排大氣旁路調(diào)節(jié)閥，在大修校驗(yàn)期間都需要進(jìn)行drive signal曲線的檢查，通過曲線能發(fā)現(xiàn)一些潛在的問題，及時(shí)處理并進(jìn)行故障調(diào)查，確認(rèn)故障根本原因，制定維修策略，這樣有助于進(jìn)一步提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。