Een nieuw testproces voor regelkleppen

11-06-2018 | Kalibratie

Geautomatiseerd testen van kleppen controleert snel op problemen zonder apparatuur los te hoeven koppelen

Proportionele slimme regelkleppen spelen een belangrijke rol in de procesindustrie. Het nauwkeurig beoordelen van de werking van kleppen kan echter een omslachtige exercitie zijn, met vaak een aanzienlijke uitvaltijd en het verwijderen van de kleppen uit het systeem.

Een Fluke 710 mA-luskalibrator voor kleppentests die regelkleppen met HART-technologie controleert in een productiefaciliteit

Kleppen openen en sluiten proportioneel, en variëren de slag afhankelijk van een variabel signaal aan hun ingang, variërend van 4 tot 20 mA. Veel kleppen hebben een terugkoppelsignaal dat de werkelijke positie aangeeft als een percentage van de openings-/sluitbeweging. Dit uitgangssignaal kan een signaal van 4 tot 20 mA zijn, of een digitale HART-variabele die overeenkomt met 0 tot 100 procent van het werkingsbereik van de regelklep.

Een andere belangrijke indicator van de prestaties van een klep is de druk die de klep nodig heeft om hem in de gewenste stand te brengen. Een klep kan bijvoorbeeld zodanig geprogrammeerd zijn dat wanneer er een signaal van 12 mA wordt aangelegd, de klep 50% opengaat. De slimme elektronica stuurt een slimme drukregelaar aan die in wezen een slimme drukregelaar is, om de druk naar behoefte te verhogen of verlagen teneinde het regelelement in de gewenste stand te brengen.

Als er een variërend mA-signaal wordt aangelegd en tegelijkertijd het milliampèrage aan de uitgang of het percentage van de verplaatsingsweg van de klep wordt bewaakt, weet u of een regelklep goed óf buiten zijn tolerantiegebied werkt. Op dezelfde manier is het controleren en registreren van de druk die wordt uitgeoefend op het uiteindelijke bedieningselement terwijl het ingangssignaal van 4 tot 20 mA wordt veranderd, een belangrijke test om te bepalen of een klep vastzit. De relatie tussen druk en mA of de klepstand is normaliter lineair als de klep correct werkt. Als er extra druk nodig is, kan dit vaak erop wijzen dat de klep vastzit, en dit wordt aangegeven wanneer de metingen worden gelogd en grafisch worden weergegeven. Door deze signalen te registreren, kunnen de prestaties van de klep worden gedocumenteerd. Deze gedocumenteerde test en dit gedocumenteerde resultaat worden vaak aangeduid als de 'handtekening' van een klep.

Kleppen bevatten vaak eenvoudige handmatig bediende indicatoren die u een ongeveer beeld geven van het percentage van de slag voor een bepaalde instelling tijdens het bedrijf van de klep. Die indicator toont u echter niet hoe de klep werkt onder dynamische en veranderende omstandigheden, en de nauwkeurigheid ervan is niet verzekerd.

Hier is een leidraad voor de normale verwachte werking van een klep wanneer een milliampère-signaal wordt aangelegd:

  • 3,8 mA - klep moet stevig gesloten zijn
  • 4,0 mA - klep moet gesloten blijven
  • 4,2 mA - klep moet iets van zijn zitting schuiven
  • 12 mA - klep moet zich in stand 50% bevinden
  • 19,8 mA - klep moet bijna volledig open zijn
  • 20,0 mA - klep moet volledig open zijn
  • 20,2 mA - klep moet stevig geopend zijn (rustend tegen de aanslag)

Indicatoren op kleppen bieden veelal een ruwe meetwaarde

"De indicator aan de zijkant van de klep kan u weliswaar vertellen dat de klep in de 50%-stand staat, maar weet u werkelijk of het niet 51% of 49% is? Dat kunt u gewoonweg niet weten", zegt Jim Shields, productmanager voor Fluke Process Tools. "En in veel processen kan dit een belangrijk verschil betekenen."

Bij de meeste geavanceerde klepprestatietests moet de klep worden verwijderd en worden de tests uitgevoerd op een mechanische kleppentester. Dit zijn dure geavanceerde testapparaten die door veel fabrieken en werkplaatsen gewoonweg niet kunnen worden aangeschaft. Een andere manier van testen is met speciale HART-testinstrumenten, maar deze zijn moeilijk te installeren en gebruiken.

Volgens een instructeur op het gebied van procesinstrumenten kan een technicus in samenwerking met een assistent gedurende één werkdag ongeveer acht kleppen nauwkeurig testen, wat gelijkstaat met ongeveer één klep per uur. Dit behelst het verwijderen van de klep door de assistent, de klep naar een werkbank brengen en vervolgens de tests uitvoeren terwijl de assistent alle mechanische handelingen uitvoert. Dat betekent grofweg twee manuren voor het testen van één klep.

Een Fluke 710 mA-luskalibrator voor kleppentests die een handtekeningtest uitvoert aan regelkleppen met HART-technologie in een productiefaciliteit

Automatisering van het testproces

Fluke introduceerde onlangs een luskalibratie-instrument dat kleppen snel op hun werking controleert. Dit instrument voorkomt dat er goed werkende regelkleppen onnodig worden verwijderd waardoor het proces wordt verstoord. De Fluke 710 mA-luskalibrator voor kleppentests is de nieuwste aanwinst van een generatie instrumenten die zijn ontworpen om geavanceerde werkprocedures toegankelijker te maken voor technici van elk opleidingsniveau en die tegelijkertijd de mogelijkheden bieden die je verwacht van een luskalibrator voor procestoepassingen.

De 710 biedt diverse volledig geautomatiseerde tests, waaronder de handtekeningtest. Met deze test beoordeelt u gemakkelijk de prestaties van een proportionele slimme klep. De test kan veelal binnen vijf minuten worden uitgevoerd. De handtekeningtest levert u een gemakkelijk te begrijpen statuscontrole van de klep: goed, marginaal of slecht.

"Dus kan ook een niet zo ervaren instrumentatietechnicus de kleppen testen en dan bepalen of er een specialist moet worden ingeroepen", aldus Shields. "De klep hoeft niet te worden verwijderd, wat trouwens net zoals bij een motor erg veel werk betekent."

Nadat de besturingskabels zijn verwijderd en de meetsnoeren van de 710 zijn aangesloten, regelt de handtekeningtest het milliampère-signaal automatisch van 4 naar 20 en terug naar 4 en registreert de feedback van de klep om te bepalen of de klep goed beweegt. Ook de op het bedieningselement van de regelklep uitgeoefende druk wordt geregistreerd, van 4 naar 20 en weer naar 4 milliampère, speurend naar gelijkmatige lineaire drukveranderingen over het bereik, zowel oplopend als aflopend.

Scherm met informatie over goed, marginaal of slecht

"Door een profiel op te stellen van de druk die wordt gebruikt om de klep te bewegen, kun je de pieken zien in de druk die benodigd is om de klep voorbij een punt te bewegen, hoewel de positie zelf misschien vrij dicht ligt bij de vereiste positie", aldus Shields.

Na de test krijg je een beoordeling van de werking van de klep: goed, marginaal of slecht. De 710 registreert tevens de gegevens zodat u deze kunt uploaden naar uw applicatiesoftware en dan verdere analyses kunt uitvoeren.

"Zodra de technicus vertrouwd is met het instrument en de tests kan uitvoeren, kan hij/zij bepalen of er een specialist moet worden ingeschakeld", zegt Shields.

Fluke 710 mA-luskalibrator voor kleppentests naast desktopscherm met ValveTrack-software

Aanbeveling: basislijn en trend

Een aanbeveling voor het in goede conditie houden van kleppen is om een basisrichtlijn voor de prestaties van kleppen op te stellen wanneer deze kleppen in een goede staat verkeren. Aangezien de meeste kleppen een ingangssignaal van 4 tot 20 mA gebruiken, kan een testinstrument met een mA-uitgangssignaal het mA-ingangssignaal leveren om de regelklep over zijn werkbereik aan te sturen. De 710 is hiervoor ideaal.

Het documenteren vindt idealiter plaats tijdens het in gebruik nemen van een klep of na een revisie van een klep. De technicus registreert de 'handtekening' van de klep in de ideale staat van de klep, en plot het mA-uitgangssignaal of het signaal van het bereikspercentage versus het aangelegde ingangssignaal. De informatie wordt opgeslagen, samen met het tijdstip, het tagnummer van de klep en de datum waarop de test werd uitgevoerd. Vervolgens kan er software voor kalibratiebeheer worden gebruikt om deze informatie verder te beheren.

Zodra de fundamentele prestatie-handtekeningen van de kleppen zijn geregistreerd, dient er een onderhoudsinterval voor het testen van de prestaties van de kleppen te worden vastgesteld. Het interval hangt ervan af of het zwaar of licht onderhoud betreft. Zo moeten bijvoorbeeld apparaten in veiligheids- en uitschakelsystemen om de drie maanden worden gecontroleerd.

Wanneer moet een klep worden verwijderd

Als de weergegeven gegevens laten zien dat de handtekening van een klep niet-lineair is geworden, of dat er afwijkingen zijn in de curves, kan het zijn dat de klep tot problemen leidt die de prestaties en de levensduur ervan verminderen zodat de klep moet worden verwijderd. Een indicatie op de 710 of een klep in een 'marginale' of 'slechte' toestand verkeert, is tevens een aanwijzing om de klepregelaar af te stellen en/of om een specialist in te schakelen die bepaalt of er verdere tests nodig zijn.

Wilt u meer weten?

Vul ons beknopte demonstratieverzoekformulier in en wij nemen contact met u op om een afspraak te maken voor een persoonlijke demonstratie door een gekwalificeerde technicus van Fluke. U krijgt in uw werkplaats een praktijkdemonstratie van het instrument, toegespitst op de metingen die u nodig hebt. U zult zien hoe gemakkelijk onze instrumenten zijn te gebruiken, en krijgt training en advies over het instrument en de bijbehorende accessoires. Dus als u dan besluit tot aankoop over te gaan, weet u zeker dat u het juiste instrument koopt én dat u er alles uit kunt halen wat erin zit!

Gratis demonstratie aanvragen