流程设备中的检测、控制仪器已经是过时的话题了。现在人们的注意力已经转移到流程设备的调节设备方面了。在流程设备的控制与执行元器件之间，调节设备是重要的中间环节，而且也是适合于进行故障诊断分析的重要环节。同时这些调节元器件本身也是需要给予关注的。

位于Horst的BP Gelsenkichen公司：每两年对图中所示的流体催化裂解设备的调节阀进行一次彻底的检验。

      随着数字化处理技术在流程工业中的引进，流程设备用户的要求和愿望也在不断地提高。他们不仅希望能够对控制元器件进行调节，还希望准确地了解调节元器件的工作状况。这样就可以根据当前的诊断数据进行早期预防性的流程设备维护保养，及时地了解到调节元器件中所存在的故障隐患，适时地进行维护保养。特别是调节阀的拆卸中有许多是无效的拆卸。专家们认为：在所有被拆卸下来的调节阀中，至少有2/3是根本无需拆卸的，它们完全可以安装在流程设备中进行现场检修。

      而实现调节元器件现场检修的前提条件是：要有安装在流程设备控制系统中、在流程设备工作时对各个调节元器件进行故障诊断的软件程序。由此联想到：流程工业企业日常工作时调节元器件的实际工作状况是什么样子？例如位于Horst市的BP Gelsenkirchen公司每两年对所有安装在流程设备中的调节元器件进行一次彻底的检查。通过这种长期的检验，他们*终认定，经济合理的流程设备维护保养在新流程设备规划设计时就已经决定下来了。在长达两年的实践观察中，他们不仅进行了静态的观察分析，而且也对流程设备的气动和电气控制元器件进行了观察、分析。去年，在大约3000个调节元器件中有49个进行了维修。经过分析得出的结论是：内部零部件出现磨损的占30%，外壳损伤的占30%，驱动机构损坏的占10%，还有10%的是其他零部件损坏，*后有20%的是因为液压系统的匹配问题而更换的。BP Gelsenkirchen公司生产厂EMR维修部门的领导人，Namur3.4工作组的成员Bjoerg Otte先生说：“只有在调节元器件无法进行其他维修时，才将它们拆卸下来。”他们在对流程设备调节元器件进行检测时采用了多种多样的检测方法。例如有着15年历史的放射性透视检测方法，一种在金属加工技术中经常使用的无损探伤检测方法。这种放射性透视检测方法目前也是EMR检测技术中的一个组成部分。利用这种检测方法可以很好地识别出调节元器件的磨损情况。在对电力驱动的调节元器件进行检测时，可以使用数字式的检测仪器。Otte先生说：“我们在一套Coker流程设备中采用了IQ系统的Rotork驱动系统。这种调节仪器的扭矩监控数据是控制系统维护必要的指示器。首先，利用被我们称之为Bad-Actor的故障分析器为这些调节元器件进行识别、检验，找出可能导致使用性能下降和提高维护保养费用的调节元器件。而后根据这些调节元器件的使用情况进行有目的的监控。电气驱动系统的故障诊断数据已经足够了，仅在必要的时候才从驱动系统中获取*新的当前数据。”一台长期工作直到年底才停止工作的流程设备提供了很有价值的数据。该流程设备有大约30个调节回路，400个检测点，利用一套Fieldbus总线系统、驱动系统和调节系统是由Samson公司生产的。它要求流程设备工况出现变化时能够在调节仪器中有所反应。Otte先生说：“在液压驱动的系统中，明年才能实现现场总线的连接控制，使我们有更多的调节元器件数据可以使用，进行故障诊断与分析。目前的监控和故障诊断还仅仅局限在差值监控、调节信号、实际位置模拟信息的反馈和某些液压设备的工况报告等方面。”

对调节控制阀的检验可以节省大量不必要的拆卸工作，节省大量的维护保养费用。

      来自调节驱动系统的数据还有其他的用途。Otte先生说：“根据不同生产厂家生产的主轴密封件，有必要对主轴的运动进行描述。当主轴运动到规定的极限位置时，可通过现场总线系统向流程设备的主控制系统发出提示信息，以便检查是否需要维护保养。”

      故障诊断，ACHEMA展会中的热点话题

      故障诊断的话题慢慢在流程工业企业的实际生产中占据了一定的位置。在ACHEMA展会上，也成为了一个引人注目的话题。许多生产厂家都将故障诊断作为一个重点，有的甚至提高到了资产管理的高度。几年来，许多生产厂家，例如Samson公司就一直努力从事这方面的工作。他们生产的3730和3731型调节阀从第二代起就配备了公司自主研发的故障诊断程序——Expert。在配备了这款软件之后，无需任何传感器就可以在流程设备运行的过程中对调节元器件的工况做出故障分析与诊断，知道问题出在调节系统中还是出在机械系统中，为预防性维护保养提供重要的信息，例如关闭点的漂移和调节量的变动。它可以采集调节阀的柱塞行程数据，当柱塞行程超出规定的极限值时发出报警提示。另外，它还可以提供初始化数据、零点比较数据、配置变动数据和次安装后工作小时数据、*后一次安装使用后的工作小时数据等。在温度低于和高于规定的工作温度情况时，也可发出报警提示。其智能化的调节可以识别出可修正的错误，并自动对错误进行纠正；识别出致命的错误，并进行复位处理。即使是在调节阀检测装置出现故障之后，这种智能化的控制系统也可在一定限度的精确度调节工况中进行工作。

“首先利用Bad Actor-Analyse对可能降低流程设备使用性能和提高维护保养费用的调节元器件进行识别。”
——Bjoerg Otte, BP Gelsenkirchen

      Expert＋是另一种功能更加强大的可选控制软件。它为用户提供了数据记录器功能、调节阀调节位置历史记录功能、调节误差和关闭点修改功能。它利用符号曲线表示当前的调节阀工作状况信息。通过与保存的理论数据的对比，Expert+可以识别出错误的状况和发展趋势，向主控系统发出报警提示。保障冷启动安全的自动的调节阀突变反应测试允许控制系统的流程设备运行过程中对各个调节阀进行监控。而Expert++则又进了一步。它需要使用固体声波传感器，并将声波传感器固定在调节阀的支架上，与调节回路连接。它可检测到是否出现泄漏，有无气蚀。

      驱动力矩是关键

      Bar公司是一家生产自动控制阀的企业，它也加入到了智能化行程总线仪器的研发生产中。他们研发的自动控制阀能够自动地进行功能监控，识别是否需要维护，向上一级控制系统报告当前的工作状况。Bar公司的Siegfried Mueller博士说：“调节控制阀的驱动力矩是故障诊断的关键。”在回转驱动系统、回转角驱动的调节仪器中，安装在驱动腔中的检测器对压力进行检测，而压力的差值确定了调节元器件的驱动力矩的大小。

      在力矩和旋转运动的共同作用下，大量的反馈信息表示了整个自动化调节元器件的工作状况。除了调节阀调节运动所需的力矩之外，还需要一定的调节储备力矩。而这种调节储备力矩对于流程设备工作的可靠性来讲具有重要的决定性作用。由于在每一个调节过程中，都可以检测到调节力矩和调节储备力矩共同作用的结果，从而可以在流程设备运行过程中得到真实的特殊变化数据，为预防性维护保养打好基础。在这种自我诊断中，控制元器件和回转驱动机构通常配备了Vacotrol系统四种智能化模块中的一种。该智能化模块包含有回转角和压力差检测用的检测技术，还带有微处理器、存储器、信号耦合器、功率放大器以及必要的连接接口。在试制样品的使用检验中，符合用户要求的软件与硬件完全匹配，与上一级控制系统具有很好的兼容性。

      FDT/DTM的新际遇

      除了可以利用DDL技术将现场检测仪器与设计控制中心相互连接外，还可以利用FDT/DTM技术使无环控制与调节仪器的状态显示、初始化和诊断数据处理变得简单、统一。第二代带有Profilbus总线系统PA通信功能的能化调节器Arcapro 827A为人们提供了替代DDL方案的可能性。这种基于FDT 1.2标准的DTM技术可以方便地使流程设备计划管理工作者从事扩展性的故障诊断分析工作，制定预防性的流程设备维修保养计划，防止流程设备的意外停产以及减少不必要的维护保养工作。从而大大地提高流程设备的使用率，明显地减少了流程设备的维护保养费用。Eckardt公司研发的Foxboro调节阀诊断程序同样也是基于FDT/DTM技术平台的。Valcaro软件用于对调节阀工作状态进行评估鉴定，对调节元器件进行控制和初始化。除了能对调节元器件进行智能化的管理之外，它还可以进行维护保养计划和维护保养周期的管理。在NE 107型调节阀中，可以实现阀的自我监控，各种当前*新的信息可以告诉人们：哪些调节阀当前处于工作状态，故障报警的原因何在，可能的原因是什么以及如何排除这些故障，以保障流程设备始终在正常的工况下运行。软件的时间窗口告诉人们各种不同的调节工况是发生在哪个时间段中的，定义流程设备的清理、清洗时间，例如显示*后的15min、24h、30天或者60个月的情况。利用这些信息可以对流程设备进行预防性的维护保养。为了能够实现预防性的维护保养，在ESD调节元器件中集成了部分工况测试程序PST。在流程设备的使用过程中，调节元器件长期处在某种工况下工作，调节机构没有机械运动。这将可能导致调节机构出现锈蚀或者其他原因而卡住，运动不灵活，增加了调节阀驱动机构在必要时无法实现正常功能的风险，给操作者、流程设备和周围环境带来危害。而PST程序则可使操作者对ESD调节阀的功能可靠性进行测试。在Valcare软件系统中同样也可以方便地进行这种测试。测试时，调节阀在短时间内调节到指定的位置，监控系统监控调节阀的工况。

      不会忽略任何错误

      在扩充故障分析诊断能力方面，Emerson公司采用了扩展性的诊断工具：PlantWeb技术，类似AMS Suite公司的Device管理和Flowscanning调节阀管理软件。Emerson公司去年从道康宁公司那里得到了一份为期三年的调节阀诊断系统的生产合同。将对道康宁公司原来60%的调节阀进行更新改造。同时，他们估计调节阀维护保养的费用还将可以节省60%。在他们对191个调节阀中的52个（占总数的26.7%）进行的测试中，得出的结论是：其中的16个（占8.4%）必须更换。这一结论表明：利用Flowscaning对调节阀进行故障诊断分析后，测得这些调节阀不同程度地有一些小问题，而这些小问题利用以前的检测方法往往无法检测出来。其中的一些问题不算严重，而另外一些问题是重要的故障隐患。如果利用传统的4～20mA电流传感器进行检测时，只能查出1/4的故障隐患。

      小结：虽然调节控制系统和调节阀的故障诊断技术还不属于它们的标准配置技术，但是这一技术已逐步进入到流程设备生产领域之中，发展潜力很大。在调节元器件的故障诊断与分析中，调节元器件的驱动技术也是非常重要的因素：它必须与流程设备的生产要求保持一致。只有首先使硬件相互匹配，才有可能进行准确的工作状态识别。

原创作者：浙江金锋自动化仪表有限公司