Uusi ohjausventtiilien testausprosessi

11-06-2018 | Kalibrointi

Automaattinen venttiilitesti etsii ongelmat nopeasti ilman tarvetta irrottaa venttiiliä

Älykkäät proportionaaliventtiilit ovat tärkeässä asemassa prosessiteollisuudessa. Venttiilien toiminnan tarkka arviointi voi kuitenkin olla hankalaa rutiinityötä, joka usein vaatii pitkiä käyttökatkoksia ja venttiilien irrottamista linjalta.

HART-ohjausventtiilin vianhakua Fluke 710 mA -venttiilitesterillä prosessituotantolaitoksessa

Venttiilit avautuvat ja sulkeutuvat vaihtelemalla karan liikematkaa säädettävän 4–20 mA:n tulosignaalin mukaan. Monet venttiilit antavat palautesignaalia, josta selviää tosiasiallinen asento prosentteina auki- tai kiinni-asennosta. Tämä palautesignaali voi olla 4–20 mA:n signaali tai digitaalinen HART-muuttuja, joka edustaa 0–100 prosenttia ohjausventtiilin toiminta-alueesta.

Toinen venttiilin toiminnan keskeinen indikaattori on paine, jonka venttiili tarvitsee siirtyäkseen haluttuun asentoon. Venttiili voi olla ohjelmoitu niin, että esimerkiksi 12 mA:n virralla sen kuuluu olla 50-prosenttisesti auki. Älyelektroniikan ohjaama älykäs painesäädin lisää tai vähentää painetta sen mukaan, mitä ohjauselementin siirtämiseen haluttuun asentoon tarvitaan.

Vaihtelevan mA-signaalin syöttäminen samalla, kun pidetään silmällä lähtöpuolen milliampeereja tai karan liikematkan prosentuaalista osuutta, paljastaa, toimiiko ohjausventtiili oikein sen käyttöalueella. Samoin viimeiseen ohjauselementtiin suunnatun paineen tarkkailu ja tallennus samalla, kun 4–20 mA:n signaalin syöttöä venttiiliin vaihdellaan, on keskeinen testi, jolla jumittava venttiili voidaan havaita. Paineen ja mA-arvon tai venttiilin asennon suhde on tavallisesti lineaarinen, jos venttiili toimii oikein. Lisäpaineen tarve johtuu usein jumittavasta venttiilistä, mikä voidaan huomata, kun mittausarvot kirjataan muistiin ja siirretään kaavioihin. Venttiilin toiminta voidaan dokumentoida tallentamalla nämä signaalit. Tällaisesta dokumentoidusta testistä ja sen tuloksista nähdään venttiilin ominaispiirteet.

Venttiileissä on tyypillisesti yksinkertaisia manuaalisia osoittimia, joista saadaan summittainen käsitys karan liikeprosentista käyttöasetusta varten. Tästä osoittimesta ei kuitenkaan selviä, miten venttiili toimii dynaamisessa ja muuttuvassa ympäristössä, eikä sen tarkkuudesta ole takeita.

Näin venttiili tyypillisesti toimii syötettäessä milliampeerisignaalia:

  • 3,8 mA – venttiili on ääriasennossaan kiinni
  • 4,0 mA – venttiili pysyy kiinni
  • 4,2 mA – venttiili liikahtaa jonkin verran istukastaan
  • 12 mA – venttiili on auki 50 %
  • 19,8 mA – venttiili on lähes kokonaan auki
  • 20,0 mA – venttiili on kokonaan auki
  • 20,2 mA – venttiili on ääriasennossaan auki (lepää pysäyttimellä)

Venttiilissä olevat osoittimet antavat karkean arvion asennosta

"Venttiilin kyljessä oleva osoitin saattaa näyttää arvoksi 50 %, mutta mistä tiedät, ettei se ole 51 % tai 49 %? Et mistään", sanoo Jim Shields, Fluken prosessimittareiden tuotepäällikkö. "Ja monissa prosesseissa ero on merkittävä."

Tarkimmissa venttiilien toimintatesteissä venttiili on irrotettava ja sen toiminta on testattava "venttiilinkoettimella". Ne ovat hintavia erikoislaitteita, jotka eivät sovi kaikille tuotantolaitoksille ja verstaille. Muita testejä voidaan tehdä erityisillä HART-mittauslaitteilla, mutta niiden määrittäminen ja käyttö voi olla hankalaa.

Erään prosessi-instrumentoinnin ohjaajan mukaan avustajan kanssa koko päivän työskentelevä teknikko pystyy testaamaan noin 8 venttiiliä eli yhden tunnissa. Aikaa kuluu siihen, että avustaja vetää venttiilin irti, tuo sen koestuspenkkiin, jossa teknikko sitten suorittaa testit avustajan hoitaessa mekaaniset hommat. Siinä tuhraantuu suurin piirtein kaksi henkilötyötuntia yhden venttiilin parissa.

HART-ohjausventtiilin ominaispiirretestaus Fluke 710mA -venttiilitesterillä prosessituotantolaitoksessa

Testauksen automatisointi

Fluke toi vastikään markkinoille virtasilmukkakalibrointityökalun, jolla voidaan nopeasti määrittää, toimivatko venttiilit kunnolla. Työkalu säästää aikaa ja sen avulla vältetään toimivien ohjausventtiilien turha irrottaminen ohjattavista prosesseista. Fluke 710 mA -venttiilitesteri on sukupolvensa uusin tulokas, joka tuo asiantuntemusta vaativat työt vasta-alkajienkin ulottuville ja silti tarjoaa kaikki ne toiminnot, joita prosessiteollisuuden virtasilmukkakalibrointityökalulta odotetaan.

710-testerissä on useita täysin automaattisia testejä, kuten venttiilin ominaispiirretestaus, jonka avulla proportionaalisen älyventtiilin toimintaa on helppo arvioida. Testiin ei usein kulu viittä minuuttia kauempaa. Ominaispiirretestaus antaa helppotajuisen arvion venttiilin toimintakunnosta: se on joko hyvä, tyydyttävä tai huono.

"Voit lähettää aloittelijankin testaamaan venttiilit ja määrittämään, tarvitaanko asiantuntijan apua", Shields sanoo. "Venttiiliä ei tarvitse irrottaa paikaltaan, mikä säästää paljon vaivaa."

Kun ohjausjohdot on irrotettu ja 710-mittausjohdot kytketty, ominaispiirretestitoiminto syöttää milliampeerisignaalia, joka muuttuu automaattisesti välillä 4–20–4 mA, ja tallentaa venttiilin palautesignaalin. Siitä nähdään, liikkuuko venttiili oikein. Se tallentaa myös venttiilin ohjauselementtiin kohdistuvan paineen 4–20–4 milliampeerin virransyötöllä ja etsii tasaisia lineaarisia muutoksia paineessa koko kaistalla nousu- ja laskuvaiheessa.

Tutki, onko venttiilin toimintakunto hyvä, tyydyttävä vai huono

"Venttiilin liikuttamiseen käytettävän paineen profiilissa voidaan nähdä konkreettisia piikkejä paineen määrässä, joka tarvitaan venttiilin liikuttamiseen tietyn pisteen ohi, vaikka venttiili on lähestulkoon siinä asennossa kuin sen pitääkin", Shields sanoo.

Kun testi on valmis, saat arvion venttiilin toimintakunnosta. Näet onko se hyvä, tyydyttävä vai huono. 710-testeri myös tallentaa tiedot, jotta ne voi ladata ohjelmistosovellukseen lisäanalysointia varten.

"Kun kunnossapitohenkilö saa kunnon tuntuman työkaluun ja osaa tehdä testit, hän pystyy määrittämään, tarvitaanko asiantuntijan panosta", Shields kertoo.

Fluke 710 mA -venttiilitesteri tietokoneen näytön vieressä, jossa ValveTrack-ohjelmisto on avoinna

Parhaat käytännöt: Perustaso ja trendipiirto

Parhaiten venttiilit pysyvät hyvässä kunnossa, kun venttiilin toiminnan perustasomittaukset on tehty silloin, kun venttiilin tiedetään olevan hyvässä kunnossa. Koska useimmissa venttiileissä käytetään 4–20 mA:n tulosignaalia, mA-lähtösignaalia syöttävästä mittauslaitteesta saadaan tarvittava signaali, jolla ohjausventtiiliä voidaan käyttää koko sen käyttöalueella. 710-testeri sopii erinomaisesti tähän tarkoitukseen.

Dokumentointi tehdään mielellään venttiilin käyttöönoton yhteydessä tai huollon jälkeen. Tallentaan venttiilin ominaispiirteet, kun se on ihanteellisessa tilassa, ja ohjelma piirtää ne kaavioksi, jossa lähtösignaalin mA-arvoa tai alueen prosenttiosuutta verrataan syötettyyn tulosignaalin. Näiden tietojen ohella tallennetaan aika, venttiilin tunnistenumero ja testin tekopäivämäärä. Tietojen jatkokäsittelyssä voidaan käyttää kalibroinnin hallintaohjelmistoa.

Kun venttiilien perustason toimintaominaisuudet on tallennettu, on määritettävä huoltoväli venttiilien toiminnan testaamiseen. Huoltoväli määräytyy käyttötarkoituksen raskauden mukaan. Jotkin turva- ja sammutusjärjestelmiin asennetut laitteet on tarkistettava kolmen kuukauden välein.

Milloin venttiili on irrotettava

Jos venttiilin käyrästä nähdään, että sen ominaiskäyrästä on tullut epälineaarinen tai siinä on poikkeamia, venttiilissä voi olla kehittymässä ongelmia, jotka voivat heikentää sen toimintaa ja lyhentää sen käyttöikää, ja se on ehkä irrotettava huoltoa varten. Jos 710-testeri antaa merkkejä siitä, että venttiilin kunto on tyydyttävä tai huono, venttiilin ohjainta kannattaa säätää tai pyytää asiantuntijaa määrittämään, tarvitaanko lisätestejä prosessin ulkopuolella.

Haluatko lisätietoja?

Täytä lyhyt esittelypyyntölomakkeemme, niin otamme sinuun yhteyttä, jotta voimme sopia ajan laite-esittelyä varten. Saat käytännön laite-esittelyn työpaikallasi, ja keskitymme tarvitsemiisi mittauksiin. Opit, kuinka helppokäyttöisiä laitteemme ovat, ja saat koulutusta ja neuvoja sekä laitteen että siihen liittyvien lisävarusteiden käyttöön. Jos sitten päätät ostaa laitteen, voit olla varma, että se sopii käyttötarkoitukseesi ja saat siitä kaiken irti!

Pyydä veloitukseton esittely