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西门子智能阀门定位器“三断”保护实现方案

  气动执行器及智能阀门定位器正常地工作,要求过程控制系统能够持续地提供正确的气源、电源和信号源。但在实际应用中,过程控制系统显然无法提供百分之百的保证。对于某些工艺过程,为了避免在发生断气、断电或断信号故障时出现事故,要求控制阀保持在故障前的最后一个位置上,如安装在锅炉减温系统中的喷水减温调节阀,它通过改变节流部位面积调节喷水量,控制蒸汽温度,保证锅炉正常运行。如果故障时,阀门运行到全开或全关位置,都会导致蒸汽温度过低或过高,这就要求控制阀在设计上实现故障—安全的三断(断气、断电、断信号)保护措施。下面介绍两种方案,让我们使用西门子定位器如何实现“三断“保护功能。
 
  方案一(两线制方案):
 

 
  图1两线制定位器三断保护原理图
 
  本方案主要由气动控制阀、两线制西门子阀门定位器(6DR50xx-,6DR51xx-)、电子开关(失信号比较器)、单电控电磁换向阀、气动保位阀组成,见图1。
 
  其工作原理如下:
 
  1、断气源:单作用定位器可选用单通道气动保位阀,双作用定位器可选用双通道气动保位阀。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:电磁阀可选用二位二通24VDC单电控常闭型。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模块,可安装在西门子定位器内。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。
 
  本方案的优点:“三断”保护启动时,系统反应较快,动作迅速。本方案的缺点:电磁阀长期带电,要求较高。配用附件较多,安装、调试复杂一些。
 
  方案二(四线制方案):

 
  图2四线制定位器断信号保位接线图
 
  使用四线制西门子阀门定位器(6DR52xx-,6DR53xx-),采用图2的接线方式,不需其他任何装置,即可实现断信号保位功能。
 
  端子2和4分别接至直流电源18~30V,设定数字输入通道功能参数42或43至Stop(数字输入通道处于“低“电平时,压电阀闭锁)。在4~20mA输入电流回路中串接一个180Ω的电阻,即电阻的一端接至端子6,另一端接至4~20mA正,数字输入通道1(端子9和10)或数字输入通道2(端子21和22)分别接至电阻两端(如图2)。这样,当4~20mA信号丢失时,数字输入通道就从“高“电平到“低“电平,根据事先的设定,压电阀闭锁,执行机构保持在原位。
 
  对于双作用无弹簧复位的气动执行机构,定位器本身可实现断气保位功能。
 
  本方案的优点:简单易于实现,无需任何附件,即可实现断信号及断气(对双作用执行机构)保位,是一种低成本的优选方案。本方案的缺点:供电电源不允许中断,否则定位器会驱动气动控制阀至全开或全关位置;对小型执行机构,应调节定位器上的节流阀,使全行程时间大于3秒,否则受压电阀动作滞后的影响,不能达到理想的保位功能。
 
  


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