3730系列和3731系列數(shù)字式電氣閥門定位器
EXPERT/EXPERT+控制閥自診斷

      應用

      閥門定位器的固件（硬件和軟件）用于控制閥故障的早期監(jiān)測和預防性維護。

圖1 3241-1型控制閥和3730-3型HART通信數(shù)字式電氣閥門定位器

圖2 3731型Exd隔爆型數(shù)字式電氣閥門定位器

      EXPERT和EXPERT+對原設計固件升級，用于控制閥和氣動執(zhí)行器的預防性維護，全部自診斷功能都集成在閥門定位器中。EXPERT和EXPERT+在TROVIS-VIEW和FDT/DTM工程工具軟件中能夠方便地顯示和編輯數(shù)據(jù)，并易于學習掌握。也可由DD/eDD集成到其它工程工具。

      TROVIS-VIEW：圖形用戶界面適應于不同的SAMSON設備的組態(tài)和參數(shù)化。
      FDT：現(xiàn)場設備工具，用于制造廠對現(xiàn)場設備獨立集成
      DTM：設備類型管理器，包括設備和通信協(xié)議
      DD/eDD：設備描述/增強的設備描述

      特征

      •控制閥不需增加傳感器就能完成自診斷測試
      •原始診斷數(shù)據(jù)永久保存和閥門定位器在線分析及產(chǎn)生狀態(tài)報警
      •在初始化時自動生成基準圖表
      •自診斷數(shù)據(jù)循環(huán)更新，多路處理能力
      •顯示和溫度及其超限的長期詳細記錄
      •自動啟動測試功能
      •顯示維護和保養(yǎng)建議
      •顯示分類狀態(tài)和故障報警
      •狀態(tài)分類和縮寫狀態(tài)基于NAMUR規(guī)范NE107
      •狀態(tài)報警和縮寫狀態(tài)還在閥門定位器LCD上顯示，并由故障報警接點接出。
      •用于故障監(jiān)測的y-x信號（驅(qū)動信號）趨勢圖
      •測試功能發(fā)現(xiàn)摩擦力變化
      •運行時間累計和測試結(jié)果按時間分類
      •自診斷數(shù)據(jù)和測試結(jié)果保存在閥門定位器中

      相關數(shù)據(jù)表：

      TROVIS-VIEW數(shù)據(jù)表T 6661 ZH
      3730-x型數(shù)字式電氣閥門定位器T 8384-x ZH
      3731-x型數(shù)字式電氣閥門定位器T 8387-x ZH

      功能范圍

      自診斷功能可以應用于所有已適配氣動執(zhí)行器的控制閥。

      EXPERT+是可選的。

      表1 可用功能

圖3 TROVIS-VIEW，3730-3型數(shù)字式電氣閥門定位器的圖形界面

      1 EXPERT

      1.1 初始化自診斷

      EXPERT監(jiān)控和確�？刂崎y在自動初始化時無故障啟動，并確定開閥和關閥時間。自診斷功能還指示有關安裝適配的錯誤、整個行程范圍及硬件、數(shù)據(jù)存儲器和確切的初始化時間。

      1.2 在線監(jiān)視

      1.2.1 當前過程變量顯示

      EXPERT對閥門定位器的過程變量進行采集（如輸入控制信號/給定值w、偏差e、輸出控制信號/驅(qū)動量y）和自診斷數(shù)據(jù)分析。

      1.2.2 重要操作參數(shù)（圖4）

圖4 TROVIS-VIEW，3730-3型數(shù)字式電氣閥門定位器的狀態(tài)

      EXPERT提供控制閥狀態(tài)總貌和跟蹤操作參數(shù)，使操作者能夠分析當前控制閥情形以及執(zhí)行預防性維護。
      - 運行小時累計，分為全部運行時間和控制運行時間（自次啟動到*后一次初始化）
      - 已執(zhí)行的零點校準次數(shù)
      - 已執(zhí)行的初始化次數(shù)
      - 當前溫度顯示，并保存和溫度，包括在超限時的報警功能。
      - 累計閥門行程，含制定的限值。

      1.2.3 直接檢測故障源

      在錯誤出現(xiàn)情況下，由EXPERT快速故障檢測發(fā)出報警和狀態(tài)報警，*近30個報警及發(fā)生時間遵循FIFO（先出）被記錄在存儲器�？赡艿墓收戏诸愑校�

      操作錯誤，如：
      - 控制回路錯誤（外部故障，如執(zhí)行器氣路堵、氣源壓力不足等）
      - 零點漂移

      也指示硬件和數(shù)據(jù)存儲器故障。

      2 EXPERT+

      2.1 過程監(jiān)視

      根據(jù)閥門定位器內(nèi)保存的自診斷數(shù)據(jù)原始記錄（w、x、y和e），用戶可以采集控制閥在過程條件下的表現(xiàn)。信號記錄器能夠?qū)Ξ斍皽y量范圍及在閥門定位器整個維護周期內(nèi)進行分析。

      下面的表述可讀出：
      - 閥位范圍OK（正常）
      - 閥門操作高于或低于*終閥位

      結(jié)果，給出預防性維護的建議，此外，指出當前必須的行動。

      2.1.1 數(shù)據(jù)記錄器

      在FIFO存儲器中記錄和保存給定值w、閥位x、控制偏差e、輸出控制信號y和運行時間累計。個別測量點的時間間隔可以定制。除了正常采樣之外，還可以過程運轉(zhuǎn)時由某個條件觸發(fā)在線采集。觸發(fā)條件可以由用戶確定，如閥門行程（給定值）、電磁閥條件/強制排空。另外，可有一個預觸發(fā)時間，可在觸發(fā)前被顯示。存儲器大小可按需要選擇。

      2.1.2 目標閥位

      這項檢測是在過程運行時自動地檢查閥內(nèi)件的磨損或結(jié)垢情況。當一個低的目標閥位記錄后，所有閥位變化、輸出控制信號y、時間標志都被記錄。次的檢測值作為基準，從*后記錄值到進一步的檢測值出現(xiàn)大的偏差被記錄。

      2.1.3 周期計數(shù)

      閥門填料或可能的金屬波紋管密封是動態(tài)受壓的，可在一個確定的閥門行程等級周期內(nèi)，對需執(zhí)行的行程和行程方向改變次數(shù)及計算的周期次數(shù)進行分析，其結(jié)果由長期或短期柱形圖顯示。基于自診斷數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個動態(tài)受壓力〔%〕和報警限值。

      2.1.4 柱形圖（圖5）

      在確定的時間間隔內(nèi)對閥位x和控制偏差e采樣，它們是分類的，顯示為類似周期計數(shù)的長期或短期柱形圖，對于x和e的短期柱形圖的掃描周期是可調(diào)整的。另外，顯示檢測值數(shù)、觀察時間、平均值、emin和emax。

圖5 閥門行程柱形圖

      2.2 輸出控制信號y相對于閥位x

      2.2.1 y-x信號對比（圖6）

      在過程運行時，將輸出控制信號y自動地記錄、平均和賦值到一個穩(wěn)態(tài)時記錄的指定閥門行程范圍內(nèi)。檢測功能也可以為手動模式，此時，當控制閥達到穩(wěn)態(tài)時，閥行程移動按預先確定的動作范圍和相關的輸出控制信號y被記錄。

圖6 在TROVIS-VIEW中示出的y-x信號對比（輸出控制信號）

      這一分析所需的基準曲線是在初始化時采集繪制的。關于彈簧力、氣動系統(tǒng)及氣源、機械連接的敘述可發(fā)表，相應的報警產(chǎn)生。

      2.2.2 回差測試

      這個測試是檢查摩擦力的變化（遲滯性）。它在過程運行后自動地啟動，在一個組態(tài)時間內(nèi)對測試值與控制閥穩(wěn)態(tài)時被記錄的值進行對比。結(jié)果被保存、平均和按閥位等級分析。為了這個測試，要預置一個某段時間內(nèi)閥開的*小變化和確定容許的死區(qū)。在超差和輸入控制信號改變時，該測試自動取消，閥門定位器返回到標準控制操作，分析則基于△y。也可以在手動模式下啟動測試，此時，在閥行程范圍內(nèi)確定的某一行程位置x進行測試。對于這個分析所需的基準圖在初始化時被自動繪制。

      2.3 用于目標早期故障預測的測試

      2.3.1 靜態(tài)特性（靜態(tài)控制響應的檢測）

      加一個輸入控制信號（給定值）階躍變化，例如1%，來檢測控制閥的靜態(tài)控制響應。被控變量的響應在延遲一個定制時間后記錄（當閥在靜態(tài)時的行程位置）。分析控制回路和給出控制閥*小、一般、死區(qū)的幫助。在手動模式，記錄下整個閥門行程范圍。

      2.3.2 階躍響應（檢查動態(tài)的控制響應，圖7）

      給出一個在上下行程內(nèi)預置幅值的給定值階躍，檢查控制閥動態(tài)的控制響應（階躍響應）。直到控制閥達到一個穩(wěn)態(tài)，以確定的掃描率記錄該過程的閥位x、給定值w、輸出控制信號y和控制偏差e。死區(qū)時間T63、T98為分別對應上升特性和下降特性的上升時間和下降時間�？稍谑謩幽Ｊ街械恼麄�閥門行程范圍實行這個測試。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司