Тенденции в развитии позиционеров

Роль позиционеров усиливается тогда, когда система требует большей управляемости процессом. Впервые такая задача стала актуальной, когда начали широко внедряться прямые регуляторы (клапаны вентильного типа с МИМ). Тогда стало ясно, что, несмотря на простоту такого типа, отклонения в работе такой системы могут доходить до 20%. Использование позиционеров сначала пневматических, а с переходом на электрические командные сигналы (4-20 мА) и аналоговых электропневматических позволило резко снизить погрешность регулирования.

С развитием микропроцессорной технологии возникшая потребность в анализе работы клапанов и приводов и развитие диагностических алгоритмов в системе АСУ ТП привела к все большему использованию сначала аналогово-цифровых протоколов (HART), а затем и к чисто цифровым протоколам (Profibus, Foundation Field bus). Современный позиционер способен не только обеспечить работу клапана с минимальной погрешностью, но и диагностировать его состояние и предсказать возможные неисправности и скорость их накопления.

Рис. 16. Позиционер ND 9000 компании Метсо на противопомпажном клапане газовой турбины

С выделением в системе противопомпажной защиты и регулирования отдельной подсистемы гарантированной отказоустойчивости в позиционерах могут появиться и дополнительные функции диагностирования. С ростом требований по SIL все чаще в системах противопомпажной защиты будут появляться и специальные позиционеры безопасности, как способные провести его наиболее полную диагностику на соответствие требованиям SIL и HIMA, рис. 17.

Рис. 17. Интеллектуальный позиционер безопасности VG компании Метсо и схема диагностики по методу неполного хода

Выводы

Таким образом, работа системы и клапанов противопомпажного регулирования относится к внутренним параметрам эффективности работы компрессоров, и зависит от требований к компрессору по КПД, надежности и пр. Основные пути развития системы противопомпажного регулирования лежат в области расширения рабочей зоны компрессора за счет снижения излишнего противопомпажного запаса. Для этого разрабатываются новые эффективные модели, учитывающие больше разнообразных явлений, характерных для помпажа. Однако в целом ожидаемый рост КПД компрессора в связи с развитием таких систем не будет превышать 3-4%.

Среди различных конструкций клапанов для противопомпажного регулирования в большей степени будут развиваться поворотная арматура, способная обеспечивать регулирование при малых расходах и высоких перепадах давлений. Осесимметричные клапаны и клапаны с угловой конструкцией будут оттесняться в зону больших расходов и наиболее высоких перепадов давлений. С развитием конструкций поворотных заслонок и обеспечением их работоспособности в условиях высоких перепадов давлений, они будут заменять собой шаровые краны, в первую очередь за счет повышения быстроты срабатывания. Эффективность их будет особенно высока с увеличением диаметров клапанов свыше 400мм.

В ближайшем будущем может произойти дополнительное разделение и специализация направлений развития противопомпажных клапанов по быстроте срабатывания и по точности регулирования. Развитие приводов по скорости срабатывания пойдет в направлении от поршневых пневмоприводов к пневмоструйным приводам. Для условий повышения точности подхода к помпажной границе будут востребованы электромеханические приводы и приводы с шаговым электродвигателем.

Значимое развитие, как системы противопомпажного регулирования, так и противопомпажных клапанов будет связано с вбиранием в себя ряда доступных функций из технологического процесса и компрессорной установки в целом. В частности, непрерывность регулирования, самодиагностика, потребность в снижении вредных явлений в потоке, возникающих при развитии помпажа, могут стать источниками новых решений в противопомпажных клапанах.