Nový proces testování ovládacích ventilů

11-06-2018 | Kalibrace

Automatizované testování ventilů umožňuje rychlé zjišťování problémů bez demontáže zařízení

Proporcionální ventily s inteligentním ovládáním mají ve zpracovatelských průmyslových oborech nezastupitelné místo. Přesné vyhodnocování činnosti ventilů však může představovat těžkopádný postup, který často vyžaduje delší odstávky a demontáž ventilů z linky.

Kalibrátor proudové (mA) smyčky pro testování ventilů Fluke 710 při vyhledávání problémů ventilů s ovládáním HART ve zpracovatelském výrobním provozu

Ventily se otevírají a zavírají proporcionálně a jejich dráha se průběžně mění na základě proměnného signálu 4 až 20 mA přiváděného na jejich vstup. Mnoho ventilů využívá signál zpětné vazby informující o skutečné poloze jako procentuální hodnotě míry otevření či zavření. Tímto výstupem může být signál s hodnotou 4 až 20 mA nebo digitální proměnná HART představující 0 až 100 procent provozního rozsahu ovládacího ventilu.

Dalším klíčovým indikátorem stavu ventilu je tlak, který je třeba na ventil vyvinout k jeho přesunutí do požadované polohy. Ventil může být například naprogramován tak, aby se v případě, že na něj bude přiveden proud 12 mA, otevřel na 50 %. Inteligentní elektronika zajistí řízení prvku, který je v podstatě inteligentním tlakovým regulátorem pro zvýšení či snížení tlaku potřebného k přesunutí ovládacího prvku do požadované polohy.

Přivádění proměnného proudového signálu při současném sledování proudu na výstupu nebo procentuální míry signálu dráhy poskytuje informace o tom, zda ovládací ventil v celém svém rozsahu funguje správně. Klíčovým testem pro identifikaci zasekávání ventilu je také sledování a záznam tlaku použitého na koncový ovládací prvek při změnách vstupního signálu přiváděného na ventil v rozsahu od 4 do 20 mA. Vztah mezi tlakem a proudem v mA nebo polohou ventilu je za normální situace, pokud ventil funguje správně, lineární. Je-li třeba vyšší tlak, může být často příčinou zasekávání ventilu a projeví se v případě zaznamenávání měření a jejich vynášení do grafů. Díky záznamu těchto signálů lze dokumentovat chování ventilu. Takto zdokumentovaný test se často označuje jako „charakteristika“ ventilu.

Ventily typicky disponují jednoduchými manuálními indikátory, které dávají přibližnou představu o procentuální míře dráhy pro nastavení za provozu. Takovýto indikátor však nijak nedá najevo, jak se ventil bude chovat za dynamických a měnících se podmínek. Navíc není zajištěna jeho přesnost.

Zde je přehled typických předpokládaných reakcí ventilu, je-li na něj přiveden proud v miliampérech:

  • 3,8 mA – ventil by měl být uzavřen na doraz
  • 4,0 mA – ventil by měl zůstat zavřený
  • 4,2 mA – ventil by se měl mírně zvednout ze sedla
  • 12 mA – ventil by měl být otevřen z 50 %
  • 19,8 mA – ventil by měl být téměř zcela otevřen
  • 20,0 mA – ventil by měl být naplno otevřen
  • 20,2 mA – ventil by měl být otevřen na doraz (až na konec)

Indikátory na ventilech nabízí jen přibližný odhad stavu

„Indikátor po straně ventilu může udávat hodnotu 50 %, ale jakou máte ve skutečnosti jistotu, že to není 51 % nebo 49 %? To prostě nevíte,“ vysvětluje Jim Shields, produktový manažer přístrojů Fluke pro procesní kalibraci. „A v mnoha procesech to může hrát roli.“

Nejdůkladnější testy funkce ventilů vyžadují jejich demontáž a odzkoušení jejich reakcí na „zkoušečce ventilů“. Jedná se o nákladná měřicí a kalibrační zařízení, která nejsou pro řadu závodů a dílen dostupná. Jiný způsob testování vyžaduje speciální testovací přístroje pro rozhraní HART, ale u nich může být na překážku jejich složitá instalace a používání.

V reálných podmínkách – podle jednoho ze školitelů procesních přístrojů – dokáže technik s asistentem za celý den přesně otestovat přibližně osm ventilů, přičemž každý zabere asi hodinu. Postup zahrnuje demontáž ventilu asistentem, přepravu ventilu technikovi na pracovní stůl a provedení testů, přičemž o veškeré mechanické úkony se stará asistent. Výsledkem jsou přibližně dvě pracovní hodiny na otestování jednoho ventilu.

Kalibrátor proudové (mA) smyčky pro testování ventilů Fluke 710 při testování charakteristiky ventilu s ovládáním HART ve zpracovatelském výrobním provozu

Automatizace procesu testování

Společnost Fluke v nedávné době uvedla na trh přístroj pro kalibraci smyček, který dokáže rychle otestovat ventily a určit, zda pracují správně. Tento přístroj šetří čas a eliminuje nutnost zbytečné demontáže dobrých ovládacích ventilů ze zpracovatelských linek. Kalibrátor proudové (mA) smyčky pro testování ventilů Fluke 710 je zástupcem nejnovější generace přístrojů určených ke zpřístupnění složitých pracovních postupů technikům s různou úrovní znalostí a dovedností, přesto však nabízí rozsah funkcí, jaké očekáváte od přístroje pro procesní kalibraci smyček.

Model 710 nabízí několik plně automatizovaných testů, včetně testu charakteristiky, který jednoduše posoudí stav proporcionálního inteligentního ventilu. Tento test lze často provést za pouhých pět minut. Test charakteristiky umožňuje snadno srozumitelným způsobem vyhodnotit stav ventilu – v pořádku, hraniční stav nebo vadný.

„Můžete tak poslat otestovat ventily méně zkušeného pracovníka a rozhodnout, zda je potřeba přivolat specialistu,“ pokračuje Jim Shields. „Není třeba ventil demontovat, což představuje – podobně jako u motoru – hodně práce.“

Po odpojení řídicích vodičů a připojení měřicích kabelů přístroje 710 se při testu charakteristiky automaticky mění proudový signál v rozmezí 4–20–4 mA a zaznamenává se zpětná vazba ventilu, aby bylo možné posoudit, zda se ventil přesouvá očekávaným způsobem. Do záznamu se také ukládá tlak přiváděný na ovládací prvek ventilu v rozsahu 4–20–4 mA a sleduje se plynulost lineárních změn tlaku v celém pásmu – při nárůstu i poklesu.

Přehledné vyhodnocení stavu jako v pořádku, hraniční nebo vadný

„Po sestavení profilu tlaku potřebného k přesunutí ventilu jsou zřejmé fyzikální špičky hodnot tlaku nutného k jeho pohybu přes určitý bod, i když se daná pozice může značně blížit očekávané,“ uvádí Jim Shields.

Po dokončení testu získáte vyhodnocení stavu ventilu – v pořádku, hraniční stav nebo vadný. Přístroj 710 také data zaznamená, takže je můžete nahrát do aplikačního softwaru, kde můžete provést další analýzu.

„Jakmile se technik s přístrojem důkladněji seznámí a naučí se provádět testy, dokáže rozhodnout, zda je potřeba přivolat specialistu,“ dodává Jim Shields.

Kalibrátor proudové (mA) smyčky pro testování ventilů Fluke 710 u monitoru stolního počítače se zobrazeným softwarem ValveTrack

Doporučený postup: Základní měření a trend

Chcete-li zajistit co nejlepší stav ventilů, doporučujeme provést referenční měření stavu ventilu, o kterém víte, že je v pořádku. Protože většina ventilů využívá vstupní signál v rozmezí 4 až 20 mA, je možné pomocí měřicího přístroje s výstupním signálem v řádu miliampér zajistit vstupní signál v mA pro uvedení ovládacího ventilu do pohybu v jeho provozním rozsahu. K tomuto účelu se ideálně hodí kalibrátor 710.

Dokumentaci je nejvhodnější provést při uvádění ventilu do provozu nebo po jeho generální opravě. Technik zaznamená „charakteristiku“ ventilu v ideálním stavu a zanese do grafu výstupní proud v mA nebo procentuální hodnotu signálu rozsahu v poměru k přiváděnému vstupnímu signálu. Informace jsou ukládány současně s časovým údajem, číslem štítku ventilu a datem provedení testu. Tyto informace pak lze následně dále zpracovat pomocí softwaru pro správu kalibrace.

Jakmile jsou zaznamenány referenční charakteristiky ventilů, je třeba stanovit interval údržby pro testování stavu ventilů. Tento interval závisí na tom, zda se jedná o použití v těžkém, nebo lehkém provozu. Některá zařízení, například ta, která jsou instalována v bezpečnostních systémech a systémech zajišťujících odstávku, je třeba kontrolovat každé tři měsíce.

Kdy je třeba ventil demontovat

Pokud údaje v grafu obsahují nelineární odezvu ventilu nebo anomálie křivek, mohou na ventilu vznikat problémy omezující jeho výkon a životnost, takže může být nutná jeho demontáž a oprava. Zjištění „hraničního“ nebo „vadného“ stavu ventilu pomocí přístroje 710 je také signálem k provedení kalibrace ovladače ventilu a/nebo přivolání specialisty, který rozhodne, zda je třeba provést důkladnější testy vyžadující odstávku provozu.

Chcete získat další informace?

Stačí vyplnit krátký formulář Žádost o předvedení a kontaktujeme vás, abychom s vámi naplánovali předvedení přístroje odborným technikem společnosti Fluke. Přístroj si budete moci sami vyzkoušet přímo na svém pracovišti a otestovat jej na měřeních, která nejčastěji provádíte. Uvidíte, jak snadno se naše přístroje používají, a můžete se nechat proškolit v používání přístroje i souvisejícího příslušenství. Takže pokud si ho koupíte, získáte jistotu, že jste si vybrali ten správný přístroj – a že jej dokážete využít naplno.

Získejte ukázku zdarma