En ny prosess for testing av reguleringsventiler

11-06-2018 | Kalibrering

Automatisert ventiltesting sjekker raskt om det er problemer, uten at det er nødvendig å demontere utstyr.

Proporsjonale smartkontrollventiler spiller kritiske roller i prosessindustrien. Nøyaktig vurdering av ventilfunksjon kan imidlertid være en tungvint rutine som ofte innebærer betydelig nedetid samt at ventilene må demonteres.

Fluke 710 mA-sløyfekalibrator og ventiltester feilsøker HART-reguleringsventil i et prosessanlegg.

Åpning og stenging av ventiler reguleres av et signal som varierer mellom 4 og 20 mA. Åpningsgraden er proporsjonal med strømstyrken. Mange ventiler har et tilbakemeldingssignal som viser den faktiske posisjonen som en prosentandel av full åpning. Denne tilbakemeldingen kan være et signal på 4 til 20 mA eller en digital HART-variabel som representerer 0 til 100 % av kontrollventilens fulle driftsåpning.

En annen nøkkelindikator for ventilfunksjon er trykket som trengs for å bevege en ventil til ønsket posisjon. En ventil kan for eksempel programmeres til å vite at åpnngsgraden skal være 50 % når innmatet strøm er 12 mA. Smartelektronikken styrer i bunn og grunn en smarttrykkregulator som øker eller reduserer trykket etter behov, for å bevege styringselementet til ønsket posisjon.

Ved å bruke et varierende mA-signal og samtidig holde øye med utgangsignalet (milliampere eller prosent av full åpning), får du vite om en reguleringsventil fungerer korrekt innenfor sin aksjonsradius. På samme måte er observasjon og registrering av trykket som tilføres reguleringselementet, samtidig som styringssignalet til ventilen varieres mellom 4 og 20 mA, en nøkkeltest for å se om en ventil henger. Forholdet mellom trykk og mA eller ventilposisjon er vanligvis lineært, dersom ventilen fungerer som den skal. Trengs det høyere trykk, skyldes det ofte at ventilen henger, og det vil vises, dersom målingene logges og plottes i en graf. Ved å registrere disse signalene kan ventilfunksjonen dokumenteres. Den dokumenterte testen og det dokumenterte resultatet kalles ofte ventilens «signatur».

Ventiler har ofte enkle, manuelle indikatorer som gir deg en tilnærmet, prosentvis ventilåpning for en innstilling, når den er i bruk. Denne indikatoren viser imidlertid ikke hvordan ventilen vil fungere under dynamiske og vekslende forhold, og nøyaktigheten garanteres ikke med sikkerhet.

Her er en oversikt over typisk forventet ventilfunksjon ved innmating av milliamperesignal:

  • 3,8 mA – ventilen skal være låst stengt.
  • 4,0 mA – ventilen skal forbli stengt.
  • 4,2 mA – ventilen skal være litt utenfor setet.
  • 12 mA – ventilåpningen skal være 50 %.
  • 19,8 mA – ventilen skal være nesten helt åpen.
  • 20,0 mA – ventilen skal være helt åpen.
  • 20,2 mA – ventilen skal være låst åpen (hvile på anslaget).

Indikatorer på ventiler viser en omtrentlig posisjon.

«Indikatoren på siden av ventilen kan fortelle deg at den er 50 % åpen, men vet du egentlig at åpningen ikke er 51 % eller 49 %? Det er umulig å vite», sier Jim Shields, produktleder for prosessverktøy hos Fluke. «Og i mange prosesser kan det utgjøre en forskjell.»

De mest sofistikerte ventilfunksjonstestene krever at ventilen fjernes og funksjonen testes på en «ventilprøver». Dette er dyrt, sofistikert testutstyr som er utilgjengelig for mange anlegg og verksteder. Annen testing er mulig med spesialiserte HART-testinstrumenter, men de kan være vanskelige å sette opp og bruke.

Ifølge en prosessinstrumentinstruktør greier en tekniker og en hjelpearbeier å teste åtte ventiler grundig i løpet av en dag, det vil si ca. én i timen. Det innebærer at hjelpearbeideren demonterer ventilen og tar den med til verkstedet, og teknikeren utfører så testene mens hjelpearbeideren gjør alt det mekaniske. Det betyr omtrent to arbeidstimer for å teste én ventil.

Fluke 710 mA-sløyfekalibrator og ventiltester utfører signaturtest på HART-kontrollventil i et prosessproduksjonsanlegg.

Automatisering av testprosessen

Fluke introduserte nylig et sløyfekalibreringsverktøy som raskt kontrollerer ventiler for å avgjøre om de fungerer som de skal. Verktøyet sparer tid og bidrar til å forhindre unødvendig fjerning av gode kontrollventiler fra prosessen. Fluke 710 mA-sløyfekalibrator og ventiltester er det nyeste i en generasjon verktøy utformet for å gjøre ekspertarbeidsflyt mer tilgjengelig for teknikere på alle ferdighetsnivåer, samtidig som de fremdeles har alle de egenskapene du forventer av en prosess-sløyfekalibrator.

710 har flere helautomatiserte tester, inkludert signaturtesten, som enkelt vurderer funksjonen til en proporsjonal smartventil. Testen kan ofte fullføres på så kort tid som fem minutter. Signaturtesten gir deg en lettforståelig statussjekk av ventilen – god, marginal eller dårlig.

«Dermed kan du sende den mindre erfarne instrumentteknikeren ut for å teste ventilene og avgjøre om det er nødvendig å tilkalle en ekspert», sier Shields. «Du demonterer ikke ventilen, det ville ha vært omtrent like mye arbeid som å demontere en motor.»

Etter at kontrollkablene er fjernet og 710s testledninger er koblet til, varierer signaturtesten automatisk milliampere-signalet fra 4 til 20 til 4 og registrerer tilbakemeldinger fra ventilen for å fastslå om ventilen beveger seg som den skal. Den registrerer også trykket som tilføres ventilstyringselementet når signalet endres fra 4 til 20 til 4 milliampere, og ser etter jevne, lineære trykkendringer gjennom hele syklusen – stigende og synkende.

Kontroller om ventilen er god, marginal eller dårlig.

«Ved å framstille anvendt trykk som en kurve, kan du se fysiske spisser som viser hvor stort trykk som trengs for å bevege ventilen forbi et bestemt punkt, selv om selve posisjonen kan være nesten det den skal være», sier Shields.

Når testen er fullført, får du en vurdering av ventilfunksjonen – god, marginal eller dårlig. 710 registrerer også dataene så du kan laste dem opp til programvaren for å foreta ytterligere analyser.

«Når teknikeren har blitt vant med verktøyet og kan kjøre testene, kan vedkommende avgjøre om det er nødvendig å kontakte en spesialist», sier Shields.

Fluke 710 mA-sløyfekalibrator og ventiltester ved siden av en PC-skjerm som viser ValveTrack-programmet

Beste praksis: basis og trend

Beste praksis for å holde ventiler i god stand er å lagre ventilfunksjonsmålinger som basisdata når ventilenstatusen er kjent og god. Ettersom de fleste ventiler styres av et signal på 4 til 20 mA, kan et testverktøy som genererer mA-signal levere det mA-signalet som trengs for å drive reguleringsventilen i hele arbeidsområdet. 710 er ideell til dette.

Dokumenteringen foregår ideelt sett når en ventil settes i drift eller etter en overhaling. Teknikeren registrerer ventilsignaturen i idealtilstanden og plotter utgangsverdien for mA-signalet eller prosentandelen av spennvidde, som funksjon av innmatet styringssignal. Informasjonen lagres sammen med tidspunktet, ventilens etikettnummer og datoen testen ble utført. Deretter kan kalibreringskontrollprogrammet brukes til å behandle denne informasjonen videre.

Etter at basisdataene for ventilenes funksjonssignatur er registrert, bør det fastsettes vedlikeholdsintervall for funksjonstesting av ventilene. Intervalleengden avhenger av om bruksområdet er tung eller lett drift. Enheter installert i sikkerhets- og nedstengingssystemer, bør for eksempel kontrolleres hver tredje måned.

Når det er nødvendig å demontere en ventil

Hvis de plottede dataene viser at ventilensignaturen har blitt ikke-lineær, eller det er kurveavvik, kan ventilen være i ferd med å utvikle problemer som kan redusere funksjon og levetid. Dette kan medføre at ventilen må demonteres for service. Dersom 710 viser at en ventiltilstanden er marginal eller dårlig, er det også et signal om å justere ventilens posisjoneringsverk med en trim-kommando fra HART-menyen og/eller tilkalle en spesialist for å avgjøre om det er påkrevd med demontering og mer omfattende testing.

Vil du finne ut mer?

Fyll ut det enkle forespørselsskjemaet vårt, så kontakter vi deg for å avtale en personlig demonstrasjon ved en av Flukes kvalifiserte ingeniører. Du får en praktisk demonstrasjon av instrumentet på arbeidsplassen din, som fokuserer på de målingene du trenger. Du vil få se hvor enklelt det er å bruke instrumentene våre, og du vil få opplæring og råd vedrørende både instrumentet og tilbehøret. Så dersom du kjøper, kan du være trygg på at du har valgt det instrumentet som passer best for deg og at du får mest mulig ut av det!

Få en gratis demonstrasjon.