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维修｜西门子定位器故障

来源：世展网分类：泵阀门行业资讯 2024-02-21 15:27 阅读：7419

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西门子定位器故障

第一章西门子定位器概述

第二章西门子定位器结构以及功能

第三章西门子定位器的组成及工作原理

第四章西门子定位器调试

第五章常见的故障及处理方法

第六章在实际使用中应该注意的问题

第一章西门子定位器概述调节阀是控制系统的终端，一旦其发生故障，将直接影响装置的安全运行，对生产过程影响非常大。运用智能阀门定位器，能够改善调节阀的流量特性和性能，可以通过与DCS或总线设备进行数字信息通讯，提升企业生产控制能力，为装置的安全稳定生产提供保障。西门子定位器采用上装式结构，在高压、大口径条件下减少了阀体自身的连接螺栓，增强了阀门的可靠性且能克服系统自重对阀门正常工作的影响。西门子定位器广泛应用于煤化工、石油化工、橡胶、造纸、制药等管道中作介质的分流合流或流向切换装置。

第二章西门子定位器结构以及功能

第三章西门子定位器的组成及工作原理西门子智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的阀门定位器，由三部分组成：微处理器电子控制的模件，包括HART通信模块和就地用户界面开关；电/气转换器模件的压电阀；阀位传感器（电位计）。

工作原理

整个控制回路由两线、4～20mA信号控制。HART模件送出和接收叠加在4～20mA信号上的数字信息，实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4～20mA信号传给微处理器，与阀位传感器的反馈进行比较，微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算（一级控制），向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量，同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路，再次与微处理器的运算结果进行比较运算（二级控制），通过两级控制输出信号到执行机构，执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当控制偏差很大时，压电阀发出宽幅脉冲信号，使定位器输出一个连续信号，大幅度的改变至执行机构的信号压力驱动阀门快速动作；当控制偏差很大时，压电阀发出宽幅脉冲信号，使定位器输出一个连续信号，大幅度的改变至执行机构的信号压力驱动阀门快速动作；随着阀门接近要求的位置，命令要求的位置与测得位置的差值变小，压电阀输出一个较小脉宽的脉冲信号，断续、小幅度的改变至执行机构的信号压力，使执行机构接近新命令位置的动作平缓。当阀门到达要求的位置（进入死区）时，压电阀无脉冲输出，定位器输出保持为零，使阀门稳定在某一位置不动。 2压电阀介绍压电效应对于晶体构造中不存在对称中心的异极晶体，加在晶体上的张紧力、压应力或切应力，除了产生相应的变形外，还将在晶体中诱发出介电极化或电场。这一现象被称为正压电效应；反之，若在这种晶体上加上电场，从而使该晶体产生电极化，则晶体也将同时出现应变或应力，这就是逆压电效应。两者通称为压电效应。压电式气动换向阀即是利用压电逆效应而研制的。

3微型直动式换向阀

利用压电材料在电场作用下的变形，来实现气动阀阀口的开启和关闭，这样就可以做成微型直动式换向阀。如下图所示的微型二位三通换向阀，1 口为进气口，2 口为输出气口，3口为排气口，阀中间的弯曲部件为压电材料组成的压电片。当没有外加电场作用时，阀处于：图1 状态：进气口关闭，输出气口2 经排气口3 通大气。当在压电阀片上外加控制电场后，压电阀片产生变形上翘，上翘的压电阀片关闭了排气口3，同时进气口1 和输出气口2 连通。这样就完全实现了传统二位三通电磁换向阀的功能。

4压电式电气比例调压阀压电材料的变形量正比于施加在其上的电场强度，利用这一特点，可以开发出比例调压阀。如图3 所示，施加不同的控制电压到压电阀片上，压电阀片产生不同的弯曲变形量，这样就在进气口1 与输出气口2 之间及输出气口2 与排气口3 之间形成不同的气流阻力，从而在输出气口2 的得到不同的气体压力。由于压电阀片在变形过程中不受机械摩擦力，且压电阀片有响应快功耗低的特点，基于压电阀片的电气比例调压阀很多性能优于传统的比例调压阀。例如其没有死区，压力可以从零开始连续调节；其响应快，可满足高速系统的应用要求；其功耗低，对电源功率要求低。5压电阀为先导的气动换向阀把微型压电阀作为先导级，对其气体流量及压力进一步放大，就可以得到符合各种国际标准外形尺寸的压电式气动阀，同样，其很多性能特点都优于传统的电磁阀。压电式气动阀的独特优势及其应用压电式气动换向阀是把压电技术引入到气动阀中的一种新技术，相对于传统的电磁气动阀，采用压电技术的换向阀，有功耗低、响应快及没有电磁干扰、寿命长及不会发热等特点，所以其开辟了很多气动技术应用的新领域，在工业及过程自动化控制领域有广泛的应用。6电位器简介

电位器是可变电阻的一种通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。电位器的作用——调节电压（含直流电压与信号电压）和电流的大小。电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。7西门子定位器阀位传感器导电塑料电位器：阻值范围宽、线性精度高、分辨力强，而且耐磨寿命特别长。导电塑料电位器的功能是把一个机械位移转换成电气信号，并且该信号能够与机械运动成正比。电刷装配连接到机械激励器，继而使塑料阻轨产生一个电压分配器。电位计的阻轨两端(1,3 )连接到稳定的直流电压(允许小电流)。当在电刷和修正阻轨之间测量时，信号电压是电压分配器的主要部分，并且与阻轨上的电刷位置成正比。导电塑料电位器作为一个电压分配器，可以不必着重于阻轨上的总电阻的准确度，因为温度波动只对电阻产生作用，不会影响到测量结果。西门子定位器是通过电位器实现阀位反馈的，电位器的上下限分别是0和100，正常工作下，电位器的工作下限P0和工作上限P100在这两者之间，比如对应某一个线性特性调节阀的零点（0%）和和满量程（100%），电位器的值可能是P0=20.5（对应调节阀零点0%），P100=80.4（对应调节阀满量程100%）。根据某一工况下电位器值，阀门定位器的微处理器可以算出当先调节阀的实际阀位，并显示在显示屏上。P0值和P100的值可以在故障诊断功能的参数表中读取，操作方法是，同时按住操作面板上的三个键，保持五秒以上，进入故障诊断功能菜单，用翻页，即可读出P0值和P100的值。电位器的值可以通过调整轮来实现改变。第四章西门子定位器调试通过就地用户界面设置开关，可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允许自动调校等基本设置；在不增加工具的条件下，能够进行自动或手动校准定位器；并且可以通过就地用户界面手动控制按钮,实现手动控制调节阀。由于有多种应用，所以定位器装配后必须与执行机构相适应（初始化）。初始化可用以下三种方式进行：1）自动初始化初始化是自动进行的。定位器顺序测定作用方向，行程或转角、执行器的行程时间，并配以执行器动态工况时的控制参数。2）手动初始化执行机构的行程或转角可用手动调整；其余参数同自动初始化一样自动测定。这一功能在软端停时需要。 3）复制初始化数据（定位器的置换）对具有HART 功能的定位器，其初始化数据可以读出并传送到另一个定位器。因此，更换一台故障定位器，不会因为初始化而中断生产过程。初始化之前，你只需对定位器设置很少参数。其余参数带有缺值，通常不必修改。

自动整定

1）在自动状态下AUT，按方式键5s以上，进入组态方式，显示1 YFCT。

2）点击方式键，切换到第2参数YAGL，此参数必须与杠杆比率开关的设定值匹配，包括33°、90°，一般选择90°。

3）点击方式键，切换到第3参数YWAY，计算的整个行程用mm表示时，要选择与刻度尺上驱动销钉设定值相同的数值。

4）点击方式键，选择4 INITA。

5）按增加键超过5s，自整定开始，从RUN1到RUN5，持续15min，最后自整定完成，出现FINISH。

6）按方式键超过5s，退出到组态方式，5s后，显示软件版本，松开方式键，定位器处于操作方式。

手动整定：

1）按方式键5s以上，进入组态方式，显示1 YFCT。 2）点击方式键，切换到第2参数YAGL，此参数必须与传送速率选择器的设定值相匹配，包括33°、90°，一般选择90°。 3）点击方式键，切换到第3参数YWAY，计算的整个行程用mm表示时，要选择与刻度尺上驱动销钉设定值相同的数值。 4）点击方式键2次，选择5 INITM。 5）按增加键超过5s，整定开始。 6）5s后，显示YEND1，按增加键或者减少键，使执行机构达到规定的2个终端位置，即全开或者全关的第1个位置，点击方式键，当前位置设置为终点位置1，切换到下一步。 7）显示YEND2，按减少键或者增加键，使执行机构达到规定的第2个位置，点击方式键，当前位置设置为终点位置2。 8）从RUN1到RUN5，最后整定完成，出现FINISH。 9）按方式键超过5s，退出到组态方式，5s后，松开方式键，定位器处于操作方式。

手动初始化

按住+键5秒进入手动初始化第一步：第一位置的设定

按“-”键使阀门动作到最小阀位

西门子定位器的几大重要参数

1 YFCT(执行机构类型)：Turn角行程，Way直行程2 YAGL反馈角3 YWAY行程值4 INITA自动初始化5 ININM手动初始化6 SCUR输入电流范围7 SDIR正反作用39 YCLS阀门紧密关闭

定位器菜单清单

故障代码以及整定步骤

第五章常见的故障及处理方法1、初始化第一步RUN1出现ERROR信息，执行器不动作： ①这种情况一般不是定位器的问题，需要检查安装的气路是否接反。 ②检查气源压力是否过小。

③反馈连杆是否松动。

3、初始化第三步时，出现NOZZL信息时：

用六角扳手调节排气量就可解决

4、在手动初始化模式中出现“RANGE”时：

此故障代码表示所选终点位置超出允许的测量范围或者是测量跨度太小，只需要通过“+”或“-”键驱动执行机构运动到另一位置就可解决。

第六章在实际使用中应该注意的问题1

对调节信号的带负载能力有较高的要求

　　在实际使用过程中，智能定位器的输入阻抗较高，当输入信号为20mA时，供电电压的最小要求值为12VDC、带负荷能力不小于600Ω，否则定位器不能正常工作；最小输入电流不小于3.6mA时，才能确保其性能。2应合理设置定位器的动作死区　　定位器死区设置越小，定位精度越高，这就给人们造成一个误区，以为死区越小越好，但这样会使压电阀及反馈杆等运动部件的动作越频繁，有时会引起阀门振荡，影响定位器和阀门的使用寿命，故定位器的死区设置不易过小；定位器设置更改后，必须重新调校后才能生效。3定位器的安装　　定位器的安装有一个重要原则就是，定位器、阀杆、反馈杆三部分要构成闭环负反馈。安装时可以这样检验：定位器安装后，阀杆和反馈杆不连接，用手转动反馈杆，若阀杆动作方向与反馈杆动作方向相反，则说明已构成闭环负反馈；此时要将调节阀阀位置于50％，并使反馈杆处于水平位置，然后将反馈杆和阀杆固定，这样可以保证定位器工作在最佳线性段。定位器安装不平正，也会增加其线性偏差。

西门子定位器三断保护分别是？

1断气源

单作用定位器可选用单通道气动保位阀，当气源系统发生故障（失气）时，气动保位阀自动切断定位器与气动控制阀之间的通道，将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内，输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡或两气室的压力平衡，气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。该保位阀应设定在略低于气源的最小值时启动，因西门子定位器正常工作的压力范围是0.14～0.7MPa，切换点可设为0.14MPa。

2断电源

当控制系统电源故障（失电）时，电磁换向阀失电，电磁换向阀内的滑阀在复位弹簧的作用下滑动，电磁阀换向，将气动保位阀的膜室压力排空，气动保位阀执行相当于“断气“时的动作，使气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。

3断信号

电子开关可选用西门子定位器专用信号比较仪，当控制系统信号故障（失信号）时，电子开关检测到后，断掉电磁换向阀的电压信号，电磁阀执行相当于“断电”时的动作，使气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。

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