火電廠中減溫水調節(jié)門采用ABB定位器發(fā)生閥位震蕩的原因分析及處理辦法

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，調節(jié)特性靈敏等特點，被廣泛應用于幾乎所有自動化工業(yè)領域，但是在其調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和重點。文章通過筆者在火電廠的現場調試經驗并查閱相關資料對此類問題做出詳細闡述。

關鍵詞：ABB智能定位器；閥位；震蕩；火電廠

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：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)電廠自動控制系統(tǒng)中，調節(jié)閥的選用對整個系統(tǒng)的運行至關重要，它通過智能定位器對執(zhí)行機構閥位的調節(jié)使得系統(tǒng)的重要運行參數（溫度，壓力，流量等）達到一個可控的范圍，滿足規(guī)范要求，保證安全生產。由我公司參與建設的寧夏煤制油自備電廠的減溫水調節(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，具有運行精度高，操作簡單易行，就地修改運行參數等特點。本文結合了調試人員在調試減溫減壓器減溫水調節(jié)門時發(fā)生震蕩的問題，對造成此類現象的原因和解決辦法做出了詳細闡述。

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

在手動控制的模式下，發(fā)現閥門閥位震蕩，應取一個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，如有漏點，及時做好密封處理，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模塊質量問題，自身漏氣

確認各連接處無漏點后，發(fā)現閥門依然震蕩，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

目測或用手波動一下反饋桿，使調節(jié)閥動作，然后松開，如果調節(jié)閥能回到原位，說明反饋桿正常，否則為反饋桿松動，需要重新安裝反饋桿。

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

輕輕撥動接線看是否有虛接松動等現象，此類定位器的接線端子是焊接到電路板上的，焊點較少，有時也會由于運輸或接線時的不小心導致焊點脫開，接線端子虛接，如果出現這兩種情況，需要重新接線和更換電路板，這種情況并不多見。

1.2.3 調節(jié)閥盤根比較緊

調節(jié)閥盤根比較緊可能會造成調節(jié)閥小信號不動作，等調節(jié)閥動作，已經超出所給信號，閥位震蕩一次后才能回到給定位置，引起調節(jié)閥震蕩，需要聯系機務人員配合調節(jié)閥體，直到一個合適的位置。

1.3 PID參數設置問題

1.3.1 DCS整定PID參數不合適，導致閥位震蕩

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

1.3.2 定位器本身PID參數設置不合適

如果調節(jié)閥在自動控制的模式下震蕩，切換到手動模式依然震蕩，在排除以上的原因后，則可能需要調節(jié)定位器本身的PID參數，由于智能定位器的PID參數調整非常復雜和繁瑣，需要花費大量的時間，反復實驗，所以在這里重點說一下。

在之前的ABB定位器v2.0版本中，可以設置GOPLS值，即微分調節(jié)，調整該參數可以提高瞬態(tài)響應，對于普通調節(jié)閥可以不用，引入此參數反而可能會引起震蕩，一般設置為0。定位器v3.0版本中已經取消了這個參數的設置，主要通過調節(jié)P7.0-P7.5的值來達到控制作用。

P7.0和P7.1的KP值分別為開向和關向的比例系數調整，它是控制器的增益，KP值會影響控制調節(jié)的穩(wěn)定性，其值越大，調節(jié)速度越快。KP值如果過大，調節(jié)力度太強，將導致調節(jié)過頭，調節(jié)時間加長，發(fā)生震蕩。對于大多數執(zhí)行器，KP值在2.0到10.0之間可獲得滿意的控制動作。并且為了補償受控系統(tǒng)中存在的不對稱情況，應分別朝兩個方向（開向和關向）設置KP值。

P7.2和P7.3的TV值分別為開向和關向的積分時間調整，其值會影響速度與穩(wěn)定性，進而動態(tài)影響KP值，TV值增加會降低控制的速度。為了補償受控系統(tǒng)中存在的不對稱情況，應分別朝兩個方向（開向和關向）設置TV值。

P7.4和P7.5Y-OFS值（v2.0版本中為P7.6和P7.7）分別為開向和關向的位置偏置調節(jié)，“輸出信號偏移”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快速調控。該值的下限由一個最小值決定，該偏移量足以影響控制偏差小于5%的調控速度。在手動模式P1.2和P1.3下，該偏移量用于I/P模塊進行精密調節(jié)。對于大型，動作緩慢的執(zhí)行器來說，自動調節(jié)可能性確定大于80%的數值。在此情況下，手動模式下的粗調與細調沒有明顯的不同。為了補償受控系統(tǒng)中存在的不對稱情況，應分別朝兩個方向（開向和關向）設置偏移值。對于大多數執(zhí)行器來說，偏移值在40%到80%之間就可獲得滿意的控制動作。如果設定值的控制穩(wěn)定性小于2%過調節(jié)，則應減少兩個偏移值。

筆者在調試減溫水調節(jié)門的過程中，發(fā)現定位器在得到指令后總是調節(jié)過頭，認為造成閥門震蕩的主要原因是由于定位器的調節(jié)力度過大，故減小KP值，放慢了閥門的調節(jié)速度，震蕩情況得到好轉，但是需要較長的響應時間，比如給定一個20%的指令，閥門在得到指令后不會立即動作，幾秒鐘之后閥門開始動作，即將到達20%的閥位時速度又會變得緩慢，一點點接近既定的閥位值。由于減溫水調節(jié)閥需要達到實時控制溫度的目的，需要一定調節(jié)速度，所以又增加了一些KP值，閥門又開始震蕩。適當增加了TV值后，發(fā)現震蕩變化不明顯，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，即達到某一既定閥位時的誤差找正，直到誤差為0，所以在其他值設定不好的情況下設置該值進行測試就會給人造成一種“該值不起作用”的假象，但該值實際上是必須的，如果該值設置不好，其副作用很難通過積分作用本身迅速地修正，該值設置的太小，會使系統(tǒng)輸出的動態(tài)性能變差，致使系統(tǒng)不穩(wěn)定，該值太大則會使消除穩(wěn)態(tài)誤差的時間過長，筆者通常將該在240-360之間進行調整，認為是一個比較合理的范圍。繼續(xù)調整其他參數，在調整偏移量時，發(fā)現將該值變化一個5%的幅度就會引起一個很大的變化，有時會使閥門發(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)現閥門震蕩明顯減弱時再以0.1%的變化幅度微調，直至閥門不再震蕩，分別測試閥門的開向行程和關向行程，如閥門運行穩(wěn)定，則保存退出，若閥門運行到某點依然有震蕩現象，則繼續(xù)平衡以上三個參數，直至閥門在各點都能保持穩(wěn)定。

1.4 其他可能的原因

1.4.1 定位器使用自適應模式長期工作，匹配失準導致閥位震蕩

自適應控制方式是遠程控制的一種，用以消除過調或者頻繁調整，該控制方式接收DCS發(fā)出的4-20mA信號進行自動調節(jié)，并且可以自學習、修正定位器內部參數，定位器的控制參數會自動根據工作狀態(tài)進行微量調整，達到最佳狀態(tài)。但是由于自適應模式在工作期間會受到多種因素的影響，因此長期工作會導致匹配失準，建議該工作模式只使用幾個小時（DCS的給定信號變化頻繁時）或者不超過一周的時間（DCS的給定信號變化不頻繁時），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，應采用一些閥體結構能有效多級降壓的閥門，比如迷宮閥等。閥門的選型都是之前設計階段就確定了，一般不會更換，所以這種情況有所了解就好。

2 結束語

綜上所述，導致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雜和繁瑣的事情，尤其在參數調整時更是要花費大量時間。為此，必須要掌握調試的技術要點，熟悉ABB定位器的結構特點和各種功能，在實際工作中積累足夠的經驗，反復實踐，多思考，以縮短解決此類問題的時間，確?；痣姀S整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

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