Fehlersuche an Prozesssteuerungssystemen mit 4 bis 20 mA ohne Unterbrechung der Schleife

Steuerungskonzept im Feldtest

Jeder, der in einem Betrieb arbeitet, weiß, dass nichts den Tag schneller verdirbt als außerplanmäßige Ausfallzeiten. Produktionsausfall bedeutet verringerte Produktivität mit oft erheblichen finanziellen Konsequenzen. Die Produktionsverringerung in einer Anlage kann sogar noch verstärkt werden, da eine gesamte Produktcharge zerstört wird, wenn der Spannungsausfall an einem kritischen Prozesspunkt auftritt.

Der Zangenabschnitt des Fluke 773 ist abnehmbar und mit dem Gehäuse des Messgeräts über ein Verlängerungskabel verbunden.

Damit der ordnungsgemäße Ablauf von Prozessen gewährleistet ist, werden effiziente und genaue Instrumente zur Fehlersuche benötigt. Ein Feingerätemechaniker in der Öl-, Gas- und chemischen Industrie mit 15 Jahren Berufserfahrung weiß dies nur zu genau. Er trägt die Verantwortung bei der Fehlersuche von Druck-, Durchfluss-, Temperatur- und pH-Transmittern in einer Chemieanlage. Wie Sie sich vorstellen können, ist die Abschaltung der Ausrüstung nur der letzte Ausweg.

Er arbeitet seit seinem Berufseinstieg mit Werkzeugen von Fluke. „Wenn man in der Prozesssteuerung arbeitet, muss man sich auf seine Geräte verlassen können. Ich kenne keinen Feingerätemechaniker, der sich nicht fast ausschließlich auf Messgeräte von Fluke verlässt“.

Er sah die mA-Prozess-Strommesszange Fluke 773 auf einer Messe Anfang 2011 und ihm wurde bewusst, welche Möglichkeiten sich ihm in seinem Betrieb eröffneten. Die Strommesszange Fluke 773 misst Milliampere-Signale ohne Unterbrechung der Schleife und eignet sich deshalb hervorragend zur Fehlersuche bei Transmittern, Ventilen und speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) in Prozessbetrieben. Sie liefert und misst Gleichspannung und kann deshalb auch zur Fehlersuche bei Geräten mit Eingangs- und Ausgangsspannung verwendet werden. Der Zangenabschnitt der Strommesszange ist abnehmbar und kann unabhängig verwendet werden, da er nur über ein Verlängerungskabel an das Gehäuse angeschlossen ist. Damit werden Messungen in engen Bereichen vereinfacht.

Fehlersuche bei intermittierenden Problemen ohne Unterbrechung der Schleife

„Der Hauptvorteil bei der 773 ist, dass ich bei einer Fehlersuche das eingeschaltete Gerät nicht abschalten muss und dadurch womöglich eine Prozessstörung übersehen könnte. Bei der Arbeit mit Chemikalien liegt oft ein dauerhaftes Problem vor, das sehr plötzlich und intermittierend auftritt und schlussendlich zu einem kritischen Ausfall führen könnte. Ich kann die 773 direkt an das Prozessgerät anschließen, den Messwert ablesen und mit einer Anzeige vergleichen. So kann der Transmitter als Fehlerquelle in der Schleife über mA Simulationen ausgeschlossen werden. Außerdem verfügt die Strommesszange über eine eigene 24-Volt-Schleifenstromversorgung bei der Durchführung von Substitutions- und Isolationstests.“

Vor dem Einsatz der 773 musste er zur Stromversorgung gehen, den Stromkreis spannungsfrei schalten, zurück zum Gerät laufen, die Zange in Serie schalten und dann wieder zurück gehen, um den Stromkreis wieder mit Spannung zu versorgen und die Kalibrierungsprüfung durchzuführen. „Jedes Mal, wenn ich ein Instrument nicht herunterfahren muss, spare ich ungefähr drei bis vier Minuten pro Instrument, was sich aufrechnet, da jede Stunde Prozessausfall mehrere Tausend Dollar kostet.“

Mehr als ein Lackmustest

Am meisten verwendet er die 773 bei pH-Transmittern. „Unsere Prozesse beanspruchen die pH-Messausrüstung enorm und ich muss deshalb die Kalibrierung bei unseren pH-Transmittern vor Ort überprüfen. Dank der 773 muss ich das Prozessgerät nicht herunterfahren und ich kann sowohl meine pH-Prüfspitze als auch die Transmitter prüfen.“

Wenn ein Bediener ihn zuerst wegen eines Problems im Zusammenhang mit pH-Messungen aufsucht, bittet er ihn, eine Produktprobe während des Betriebs zu entnehmen und den pH-Wert mit Lackmuspapier zu prüfen. „Lackmuspapier ist verlässlich, aber nicht sehr genau. Wenn mir also gesagt wird, dass der Lackmustest einen falschen pH-Wert anzeigt, dann gehe ich hin und führe eine Fehlersuche bei den pH-Prüfspitzen und den Transmittern durch.“

Die Prozessumgebung beansprucht die Instrumente enorm und führt zu Verschleiß. Er schätzt, dass Probleme nur zu 20 Prozent prozessbedingt und nicht auf Geräteprobleme zurückzuführen sind. „Mithilfe der 773 kann ich ein Prozessproblem schnell ausschließen und muss nicht alles auseinanderbauen und Teile austauschen, wenn dies nicht nötig ist.“

Er führt den Ausdruck einer pH-Skala mit den korrekten Milliampere-Werten für die entsprechende Produktprobe mit sich. Er schließt die Strommesszange an den Transmitter an und versetzt die Prüfspitze in einen Standard-Puffer, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert. „Bekomme ich nicht den erwarteten Milliampere-Messwert, dann weiß ich, dass die Prüfspitze defekt ist.“ Wenn die Prüfspitze defekt ist, wird sie ersetzt und anschließend eine Kalibrierung mit der 773 durchgeführt. „Da es sich hier um eine Fehlersuche handelt, kann ich die Strommesszange bei einer Feldkalibrierung verwenden. Neben dem Milliampere-Messwert nutze ich manchmal die Funktion „Source“, um das Signal zurück in mein Steuerungssystem zu schicken, damit ich weiß, dass dort keine Störung vorliegt.“

Zwei Prüfungen sind besser als eine

Er findet die Funktion bei der 773 zur Anzeige des Spannungswerts besonders praktisch. „Wenn man mit Instrumenten zu tun hat, spielt sich alles mehr oder weniger im 24-Volt-Bereich ab und es muss sichergestellt werden, dass die Schleife die richtige Spannung aufweist. Wenn es möglich ist, Spannung und Strom mit dem gleichen Gerät zu messen, kann man ziemlich schnell eine Fehlersuche durchführen, um festzustellen, ob ein Problem bei der Stromversorgung am Instrument vorliegt.“

Wird zum Beispiel ein Kabel bei der Installation geknickt, kann dies möglicherweise zu einem intermittierenden Problem bei der Stromversorgung führen. „Aus diesem Grund ist es sehr hilfreich, wenn man Spannung und Strom mit demselben Gerät messen kann. Man beginnt, die Spannung am Instrument abzulesen, damit man weiß, ob gleichmäßige oder ungleichmäßige Spannung vorliegt. Wird ein gleichmäßiger Wert angezeigt, ist ein ungestörter Stromkreis sehr wahrscheinlich.“

Prozesse und Instrumente trennen

Die 773 ist außerdem praktisch bei der Überprüfung von Instrumenten, die nach einer Wartung neu installiert wurden. Sein Team hatte vor Kurzem die Wartung eines kompletten Prozessbereichs durchgeführt und dabei alle Instrumente entfernt und in die Werkstatt gebracht, wo sie mit dem Dokumentierenden Prozesskalibrator Fluke 744 kalibriert wurden. Es wurden einige Ventile repariert und danach alles wieder neu installiert. Es dauerte nicht lange, ehe beim Anlagenbetrieb festgestellt wurde, dass die Fließgeschwindigkeiten nicht die gleichen waren – sie waren geringfügig niedriger. Hinzu kam, dass die Steuerventile bei einem bestimmten Sollwert nicht so öffneten, wie vor der Wartung.

„Wir konnten dem Betriebsleiter mithilfe der Strommesszange 773 schnell beweisen, dass unsere Prozessgeräte genau gleich funktionierten wie vor der Wartung. Anhand der Kalibrierung der 744 konnten wir nachweisen, dass die Geräte ordnungsgemäß in der Werkstatt funktionierten. Wir konnten ihm außerdem zeigen, dass nach der Neuinstallation die Ausgangswerte in Milliampere dem entsprachen, was ihnen auf den Displays ihrer Steuersysteme angezeigt wurde. Wir konnten ihnen sehr schnell sechs oder sieben Dinge in der Schleife demonstrieren, da wir keine Geräte herunterfahren mussten.“

Es stellte sich heraus, dass es sich um ein Prozessproblem handelte, das schnell gefunden und behoben werden konnte.

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