控制阀自动化的行业趋势--增强功能有助于更好地优化

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2018-10-11 08:42:09【小中大】

用于逃逸排放监测的先进解决方案使过程工厂能够安排阀门维护，以最大限度地减少其设施的空气污染并避免罚款。

控制阀自动化在过去几年中取得了重大进展。虽然控制阀本身基本不变，但更重要的是自动化和精确定位这些仪器。

本文由上海自动化仪表股份有限公司介绍了控制阀自动化在现代过程工厂中的重要性，以及确保最佳阀门性能的考虑因素。在选择自动化阀门的设备或技术时，会有许多因素发挥作用。它们包括特定的应用要求，电气认证，安全完整性等级（SIL），数字协议与传统模拟通信等。

介绍

阀门定位器是过程回路的最终控制元件的关键部件 - 控制阀。定位器将电信号转换为气动信号，以控制执行器的位移。这最终使阀门响应于可变过程控制信号而保持在中间位置。

控制阀定位器制造商必须满足严格的效率，可靠性和降低能耗要求，同时生产满足行业要求的经济型仪器。需要预测诊断是对阀门定位器的需求。在阀门，控制信号和定位器成为灾难性事件并关闭工厂之前，预测阀门，控制信号和定位器的故障至关重要。

最近的进展

控制阀行业的创新速度不如其他以技术为中心的领域。设计师不再是独创性的重大突破，而是随着时间的推移慢慢适应和改进产品，提供缓慢但恒定的进展速度。

在过去的十年中，智能和数字阀门定位器的发展已经超过了机械和电动气动系统的性能。数字通信协议的进步使智能控制器技术能够取得进步并集成更复杂的功能。

例如，定位器制造商正在摆脱需要与阀杆直接接触的设计，以便向定位器反馈，以支持非接触式霍尔效应传感器技术。通过促进从传统的纠正和基于计划的维护到预测性维护的过渡，设备诊断的改进发挥了重要作用。带阀门定位器的诊断变得更加复杂，并且能够测试阀门以确定是否需要维护或更换。

诸如数字现场总线协议和低功率中央处理单元之类的发展加速了阀门定位器作为计算机的发展。正如过程传感器和控制器获得智能功能一样，阀门定位器和控制器也遵循相同的路线。

智能控制阀定位器的引入具有趋势，诊断，报警状态等内部功能，在许多情况下无需外部软件。这种方法对于最终用户来说更安全，更安全，因为必须在阀门定位器上进行物理设置更改。此外，在定位器中而不是在分布式控制系统软件中保持阀历史数据确保如果定位器从服务中移除则不会丢失有价值的信息。本地配置定位器的能力还消除了对昂贵的手持设备的需求。

自动阀门监控中的一些最重要的创新涉及供气（即，测量和记录定位器的供气压力，如果降至设定压力以下则发出警报），输出空气（即测量和记录输出）对于执行器的空气压力，如果在一段时间后不存在则发出警报），排放（即，如果存在泄漏，则检测控制阀的波纹管部分中的泄漏并关闭阀门而无需外部控制），和紧急关闭（ESD）电磁阀（即，测试和确定电磁阀是否会在紧急情况下按要求运行）。

对自动阀门技术的一个特别重要的改进是部分行程测试（PST），定位器内的一个功能是将ESD阀门从100％打开移动到预定位置（80％）然后再回到100％。这表明阀门将在需要时移动。新技术允许工厂从外部源执行PST或基于设定的间隔自动执行PST，报告指示测试的通过 - 失败结果。

此外，当前一代智能定位器可利用离散输入和离散输出来触发输出以进行控制，而阀门摩擦监测则指示阀门中摩擦力的增加或减少以及其引起的滞后类型。

智能和数字阀门定位器的持续发展对工厂效率，整体盈利能力和资产生命周期成本产生了巨大影响。

至于仪器和系统健康状况的改进，可以进行阀门特征测试，以准确评估阀门内部组件的状况。这有助于消除不必要的设备服务，备件购买和阀门更换。趋势和直方图可以在后台运行以跟踪定位器性能，并且警报状态列表可以提供警报记录。这些高级功能使过程工厂规划人员能够确定其仪器资产的整体运行状况，然后制定有效的维护策略。

一些定位器制造商率先推出了用于逃逸排放监测的先进解决方案，这有助于避免阀门波纹管密封和填料的失效 - 以及排放有害气体的可能性。这些解决方案使得定位器能够在内部感测波纹管密封壳体，打开或关闭阀门，或者如果压力变得太大则将其移动到预定位置。如果定位器检测到泄漏，它可以发出警报，提醒操作员阀门的状态。通过泄漏监测尽早发现逸散性排放，工厂可以立即安排维护，以最大限度地减少空气污染并避免罚款。

最后，能源消耗是工业设备的关键问题。控制系统曾经设计为电源电流为当前要求的1 1/2倍，为各个回路供电。工厂逐渐增加对每个输入/输出机柜的功耗要求，以至于它影响现场仪表。仪器制造商通过开发新的节能定位器设计来应对这种情况。早期的阀门定位器需要大约2到3瓦（W）才能运行，而当前一代定位器需要1/2到3/4 W即使具有高级功能也能运行。

选择正确的解决方案

现代控制阀定位器设计允许它们用作开关装置或用于控制的任何组合，包括调节，调制，混合或甚至隔离。阀门定位器是高度工程化的仪器，不应被视为商品。解决控制阀性能对工厂效率，整体盈利能力和资产寿命周期成本产生巨大影响。

上海自动化仪表有限公司对控制阀有两个主要要求：易用性和成本效益。

然而，在选择自动化阀门的设备时，会出现一些关键因素：

具体应用要求；

防爆；

本质安全；

远程安装；

高温；

低温；

电气认证；

调频；

CSA；

ATEX；

usCSA / FM；

SIL等级；

安全系统。

通信推动复杂工业设施的自动化。控制阀定位器必须能够与所有公认的现场设备协议通信，范围从传统模拟到HART，Modbus，Profibus，基金会现场总线和工业以太网。

集成数字通信的阀门定位器技术为工厂操作员提供了对关键资产的更大可见性和控制。智能阀门定位器在提高工厂性能和提高运营效率方面提供了增强的功能和实用优势。

数字定位器受欢迎的主要原因是它们可以做的不仅仅是控制阀门的位置。最新的定位器还可以收集有关阀门的数据，以自动提醒用户其性能和装配。

展望未来

对日益增长的经济，环境和竞争压力的自然反应是使自动化技术现代化，许多公司正在投资于功能强大，最先进的控制仪器。

技术可用于帮助过程工厂简化操作并提高其效率。一个例子是阀门自动化。自动阀门解决方案供应商开发功能以满足不断变化的行业要求。新形式的通信即将到来，以及满足其他诊断要求的工具。从气动线性控制阀到电动线性控制阀的转换正在酝酿之中。

控制阀非常适合数字智能，它们可能是成功的工厂资产管理战略中最重要的元素之一。借助更智能的阀门自动化功能，最终用户可以在故障发生前更好地诊断和修复问题。

结论

增强的控制阀自动化帮助上海自动化仪表股份有限公司不断提高过程效率和产品质量，同时保护人员，工厂和环境。

最新一代智能控制阀定位器使工业组织能够在本地进行更多诊断，并以更低的成本更好地了解整体阀门性能。

任何在阀门上使用定位器的决定都应该由知识渊博且经验丰富的控制阀专家做出，他们可以就适当的定位器类型和安装技术提出建议，这对于优化控制阀至关重要。

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