智能定位器在核电站的应用

以艾默生过程管理的Fisher DVC5000系列数字智能阀门定位器为例，介绍了数字智能定位器的结构、性能特点、工作方式及其应用，同时以核电站大气释放阀为例介绍了智能定位器在实践中出现的故障现象及解决方法，为智能定位器的调校及故障处理给出了好的借鉴。

【关键词】智能 阀门定位器 故障处理

智能化是工业控制和自动化当前和今后发展的方向之一，它已经成为工业和自动化领域的各种新技术、新方法、新产品的发展趋势和显著标志。由于智能阀门定位器在控制精度、对环境的适应性、投运、维护及操作费用等方面都优于常规阀门定位器，它的实际应用也日益广泛[1]。在中核核电运行管理有限公司二厂现场安装了不少智能阀门定位器，在使用过程中，智能阀门定位器有很多优点，比如调校方便，控制精度高等。但在复杂的现场环境中也出现过一些问题，本文在介绍智能定位器的特点，原理和调校方法的同时，以核电站大气释放阀为例，列举一些定位器出现的故障现象，给出解决方法，同时浅谈核电站应用智能定位器在重要阀门上的前景。

1 智能定位器的工作原理

DVC5000系列数字式阀门定位器有一个独立的模块基座，它可以很方便地在现场更换而不必拆现场的导线或导管。这个模块基座包括一些子模块：I/P转换器；PWB（印刷电路板）组件；气动放大器；指示表。模块基座可以通过换子模块而重新组合，如图1所示。

输入信号通过双绞线传输给主控板上的微处理器，经运算后由I/P将数字信号转换成气动信号，驱动气动执行机构使调节阀行程达到给定的位置。

当输入信号增加时，I/P转换器的输出信号增加。通过气动组件驱动执行机构，带动阀杆向下运动。同时连在阀杆上的行程检测传感器将阀杆的位置信号反馈给主控板上的微处理器并与给定信号进行比较，直到阀杆处于要求的位置达到平衡。

但输入信号减小时，I/P转换器的输出信号减小，通过气动组件驱动执行机构，然后带动阀杆向上运动。同时连在阀杆上的行程检测传感器将阀杆的位置信号反馈给主控板上的微处理器，与给定信号进行比较，直到阀杆处于新的平衡位置。

压力传感器用于检测气动信号管路是否有泄漏，如有泄漏发生，则由压力传感器将检测到的信息经微处理器产生警示或报警信号并通过数字通信通知操作人员或检修人员及时处理。

由于DVC5000系列数字智能定位器采用了微处理器技术和新型的传感器技术及现场总线技术，使其不仅仅只是一只阀门定位器，而是智能数字控制器和阀门定位器集成的新型智能数字控制器。它大大提高了作为控制回路终端执行元件调节阀的精度， 使其达到0.5%，极大地改善了控制回路的调节品质。同时它使控制功能下移至现场仪表，实现了控制系统的风险彻底分散。

2 智能定位器的特点

与常规定位器比较，智能阀门定位器，具有模块化、控制精度高、免维护设计、耗气耗能少、使用成本低等优点。

智能定位器是一种双向数字通讯，能实时地传送当前的状况信息， 运行和仪控人员可以及时的调整数据， 使工艺生产更高效、顺利的进行。智能定位器支持远距离操作，用HART 通讯器在现场接线盒或控制室的安全区域都可以访问设备信息，从而提高操作人员的安全性。

除此以外，智能定位器还具有以下特点：高输出力和动作速度；安装简单，高度自动化调校；具有零位和行程范围的手动和自动校准功能；具有很强的自诊断功能；智能阀门定位器内固化的隐含参数可提供许多功能等等。

3 智能定位器的故障现象及处理方法

以核电站大气释放阀为例，列举了以下两种fisher 5000系列智能定位器较为常见的故障现象，分析出缺陷出现的根本原因，总结出了解决问题的方法。

3.1 阀门拒动

在核电站需要进行年度大修时反应堆会停运下来，余热排除系统退出运行后要求打开大气释放阀以继续排除堆芯余热，使机组正常过渡到冷停堆状态。前几年，在机组停堆过程中曾多次出现主控室给出阀门开启命令大气释放阀拒动（不能开启）的问题，在排除阀门本体机械部件故障的前提下，最可能的故障点锁定在智能定位器上。仪控人员在拆开智能定位器后发现：定位器内部IP的气源输入和到定位器内部放大器输出处的O型圈已变形；印刷电路板处的压力传感器（用于测量放大器压力）的O型圈也变形了。其变形的原因是大气释放阀和智能定位器所处环境温度很高，定位器的温度有时已高达80℃，其内部的丁晴材质的O型圈受高温变形。针对这一故障现象，我们同时实施了两种解决办法：将定位器内部的O型圈更换为更加耐高温的氟硅橡胶，更换后拒动现象彻底消失；现场增加通风系统降低定位器的工作温度。

3.2 阀门误开启

在某一个燃料循环中，机组正处于满功率运行状态，其中一个大气释放阀突然由完全关闭状态开启至10%开度，造成二回路参数突变进而影响一回路状态，幸好主控操作员反应迅速将其上游的电动隔离阀关闭才将机组状态稳定下来，避免了一次机组瞬态。仪控人员分析出的故障原因为智能定位器内部放大器受高温变形损坏导致排气不尽，导致阀门误开启至10%开度。因为放大器本身为易受温度影响的塑料材质，在已增加通风系统的情况下，我们增加了预防性维修项目对定位器内部的放大器进行定期更换。

4 智能定位器在核电站的应用前景

一个核电站中调节阀数量众多，其中大量使用的还是传统的机械式阀门定位器。随着现代科技的发展和设备的更新换代，机械式阀门定位器的备件问题会越来越严重，相信智能定位器在核电站中的使用和普及应该只是时间问题，目前新建的三代堆型智能定位器的使用数量已远远超过已商运的堆型。但是智能定位器完全替代机械定位器绝非那么简单，对于核电站来说，设备的可靠性直接关乎核安全，只有通过设备生产商和使用方的共同努力，不断提升设备的各项技术指标才能更好使核电站更加安全稳定的运行。

5 结语

智能定位器由于其精度高，稳定性好，自动化程度高而备受用户欢迎，在提高设备稳定性的同时也提升了生产过程品质。随着当今科技的进步，智能定位器的功能会更加完善，会更好的为企业的安全稳定生产作出贡献。

参考文献

[1]寇小文，文军红，宋海勇.带智能阀门定位器的调节阀的调校问题和处理[J].石油化工建设，2006，28（3）：26.

[2]赵剑明，张建涛.数字智能阀门定位器及其应用[J].自动化仪表，2005，26（7）：33-34.

[3]付怀玲.智能电气阀门定位器在自动控制领域的应用[J].科技创新导报，2008，29：78.

作者简介

黄海波（1984-），现为中核核电运行管理有限公司维修三处仪控科工程师。2006年于四川大学毕业后分配到核电秦山联营有限公司，目前从事中核核电运行管理有限公司二厂1、2号机组的仪控维修工作。

作者单位

中核核电运行管理有限公司 浙江省海盐县 314300