Nowy proces testowania zaworów sterujących

11-06-2018 | Kalibracja

Zautomatyzowane testowanie zaworów pozwala na szybkie sprawdzenie, czy nie występują problemy, bez konieczności wymontowywania urządzenia

Inteligentne proporcjonalne zawory sterujące odgrywają kluczową rolę w przemyśle przetwórczym. Dokładna ocena pracy zaworów może być jednak trudną procedurą, z którą związane są znaczne przestoje oraz konieczność wymontowania zaworów z linii.

Tester pętli zaworu Fluke 710 mA wyszukujący i usuwający awarie zaworu sterującego HART w zakładzie produkcyjnym

Zawory otwierają się i zamykają proporcjonalnie, a stopień przesunięcia zależy od przyłożonego na wejściu zmiennego sygnału od 4 do 20 mA. Wiele zaworów przesyła sygnał zwrotny informujący o rzeczywistym położeniu jako procencie otwarcia/zamknięcia. Sygnałem wyjściowym może być sygnał od 4 do 20 mA lub cyfrowa zmienna HART, która odpowiada od 0 do 100 procent zakresu pracy zaworu sterującego.

Innym kluczowym wskaźnikiem sprawności zaworu jest ciśnienie potrzebne do przesunięcia zaworu do żądanego położenia. Na przykład zawór może być zaprogramowany w taki sposób, aby po zastosowaniu 12 mA otwarcie wynosiło 50%. Inteligentne systemy elektroniczne będą sterowały inteligentnym regulatorem ciśnienia, zwiększając lub zmniejszając ciśnienie w zależności od potrzeb, aby przesunąć element sterujący do żądanego położenia.

Zastosowanie zmiennego sygnału mA przy jednoczesnym monitorowaniu sygnału wyjściowego w miliamperach lub procentu sygnału przesunięcia również może dać odpowiedź na pytanie, czy zawór sterujący działa poprawnie w całym swoim zakresie. Podobnie monitorowanie i rejestrowanie ciśnienia zastosowanego do końcowego elementu sterującego przy jednoczesnym zmienianiu sygnału wejściowego w zakresie od 4 do 20 mA dla zaworu jest kluczowym sprawdzianem, czy zawór się blokuje. Zależność między ciśnieniem a sygnałem mA lub położeniem zaworu w normalnych warunkach jest liniowa, gdy zawór działa prawidłowo. Jeżeli konieczne jest zastosowanie dodatkowego ciśnienia, często można to przypisać blokowaniu się zaworu. Będzie to widoczne na zarejestrowanych i przedstawionych na wykresie pomiarach. Zarejestrowanie tych sygnałów umożliwia udokumentowanie pracy zaworu. Ten udokumentowany test i wynik bywa nazywany „sygnaturą” zaworu.

Zawory zwykle wyposażone są w proste ręczne wskaźniki informujące o przybliżonym procencie przesunięcia zaworu w trakcie pracy. Wskaźniki te nie pokazują jednak, w jaki sposób zawór będzie pracował w dynamicznych i zmiennych warunkach, a ich dokładność nie jest gwarantowana.

Poniżej przedstawiono krótką informację na temat oczekiwanej pracy zaworu po zastosowaniu sygnału miliamperowego:

  • 3,8 mA — zawór powinien być mocno zamknięty
  • 4,0 mA — zawór powinien pozostać zamknięty
  • 4,2 mA — zawór powinien się lekko wysunąć z gniazda
  • 12 mA — zawór powinien być w położeniu 50%
  • 19,8 mA — zawór powinien być prawie całkowicie otwarty
  • 20,0 mA — zawór powinien być całkowicie otwarty
  • 20.2 mA — zawór powinien być mocno otwarty (opierać się na ograniczniku)

Wskaźniki na zaworze dają jedynie zgrubne wyniki

„Wskaźnik na boku zaworu może wskazywać 50%, ale czy tak naprawdę jest to 51% czy 49%? Nie da się tego stwierdzić” — mówi Jim Shields, kierownik produktu ds. przyrządów procesowych Fluke. „A taka różnica w wielu procesach może mieć znaczenie”.

Najbardziej złożone testy działania zaworu wymagają wymontowania zaworu i zbadania jego pracy za pomocą „testera zaworów”. To bardzo drogie i skomplikowane urządzenia do testów, będące poza zasięgiem wielu fabryk i zakładów. Możliwe jest przeprowadzenie testów za pomocą specjalnej aparatury testowej HART, jednak jest ona trudna w konfiguracji i użyciu.

I rzeczywiście, według jednego z instruktorów aparatury procesowej, technik pracujący przez cały dzień z pomocnikiem jest w stanie dokładnie zbadać około ośmiu zaworów, czyli jeden na godzinę. Obejmuje to wymontowanie zaworu przez asystenta, dostarczenie zaworu na stanowisko technika, a następnie wykonanie testów przez technika, podczas gdy asystent zajmuje się wszystkimi kwestiami mechanicznymi. Oznacza to, że w przybliżeniu przetestowanie jednego zaworu wymaga dwóch roboczogodzin.

Tester pętli zaworu Fluke 710 mA wykonujący test sygnatury zaworu sterującego HART w zakładzie produkcyjnym

Automatyzacja procesu testowania

Firma Fluke niedawno wprowadziła przyrząd do kalibracji pętli, który szybko sprawdza zawory, aby określić, czy działają prawidłowo. Przyrząd pozwala zaoszczędzić czas i pomaga uniknąć niepotrzebnego wyciągania sprawnych zaworów sterujących z linii technologicznych. Tester pętli zaworu Fluke 710 mA jest przyrządem najnowszej generacji, stworzonym, aby zwiększyć dostępność specjalistycznych przebiegów pracy dla techników o różnym poziomie wyszkolenia. Jednocześnie zapewnia szereg możliwości, których można po oczekiwać po przyrządzie do kalibracji pętli.

Model 710 umożliwia wykonanie kilku w pełni zautomatyzowanych testów, w tym testu sygnatury — pozwala to ocenić pracę inteligentnych zaworów proporcjonalnych. Test można często wykonać w zaledwie pięć minut. Test sygnatury zapewnia łatwy w interpretacji sprawdzian stanu zaworu — może być on dobry, graniczny lub zły.

„Można zatem wysłać do przetestowania zaworów słabiej wyszkolonego pracownika zajmującego się aparaturą, aby sprawdził on, czy jest konieczność wezwania specjalisty” — mówi Shields. „Nie trzeba wyjmować zaworu, co podobnie jak demontaż silnika wiążę się z dużą ilością pracy”.

Po wyjęciu przewodów sterujących i podłączeniu przewodów probierczych przyrządu 710, test sygnatury automatycznie zwiększa sygnał miliamperowy do 4 do 20 i z powrotem do 4 mA, a następnie zapisuje sygnał zwrotny z zaworu, aby ocenić, czy zawór porusza się prawidłowo. Rejestruje on również ciśnienie zastosowane do elementu sterującego zaworu dla wartości od 4 do 20 i z powrotem do 4 mA, sprawdzając płynne zmiany liniowe ciśnienia w całym zakresie — rosnącym i malejącym.

Sprawdzanie, czy stan zaworu jest dobry, graniczny czy zły

„Tworząc profil ciśnienia używanego do poruszania zaworem, można zobaczyć, czy występują jakiekolwiek piki ciśnienia potrzebne do przesunięcia go przez dany punkt, chociaż samo położenie może być całkiem zbliżone do właściwego” — mówi Shields.

Po zakończeniu testu użytkownik otrzymuje ocenę pracy zaworu — dobrą, graniczną lub złą. Ponadto model 710 zapisuje dane, co umożliwia ich późniejsze wczytanie do oprogramowania, gdzie można przeprowadzić dalszą analizę.

„Gdy technik zaznajomi się z przyrządem i nauczy się wykonywać testy, będzie w stanie określić, czy trzeba wezwać specjalistę” — dodaje Shields.

Tester pętli zaworu Fluke 710 mA obok ekranu komputera, na którym wyświetlane jest oprogramowanie ValveTrack

Najlepsza praktyka: linia odniesienia i trend

Najlepszą praktyką utrzymania zaworów w dobrym stanie jest przeprowadzenie pomiarów ich pracy dla uzyskania linii odniesienia, gdy wiadomo, że działają dobrze. Ponieważ większość zaworów wykorzystuje sygnał wejściowy od 4 do 20 mA, przyrząd testujący z sygnałem wyjściowym mA może dać sygnał wejściowy umożliwiający przeprowadzenie zaworu sterującego przez cały jego zakres pracy. Tester 710 świetnie się do tego nadaje.

Dokumentację najlepiej wykonać, gdy zawór jest oddawany do eksploatacji lub po jego remoncie. Technik rejestruje „sygnaturę” zaworu w stanie idealnym, wykreślając zależność sygnału wyjściowego mA lub procentu otwarcia od zastosowanego sygnału wejściowego. Informacje te są przechowywane wraz z godziną i datą pomiaru oraz numerem znacznika zaworu. Później mogą zostać wykorzystane przez oprogramowanie do zarządzania kalibracją.

Po zapisaniu sygnatur zaworów stanowiących linię odniesienia należy ustalić częstotliwość konserwacji, w trakcie której będzie sprawdzana praca zaworów. Częstotliwość konserwacji zależy od tego, czy zawór jest użytkowany w ciężkich czy lekkich warunkach. Przykładowo niektóre urządzenia zainstalowane w systemach bezpieczeństwa i wyłączania powinny być sprawdzane co trzy miesiące.

Kiedy wymontować zawór

Jeżeli wykres danych pokazuje nieliniową „sygnaturę” zaworu lub odchylenia na krzywych, w zaworze mogą powstawać problemy wpływające negatywnie na jego pracę lub trwałość, które muszą zostać usunięte przez obsługę. Wskazanie przez tester 710, że zawór jest w stanie „granicznym” lub „złym”, jest sygnałem, że należy przeprowadzić regulację sterownika zaworu lub sprowadzić specjalistę, który określi, czy konieczne jest przeprowadzenie dokładniejszych testów procesu.

Czy chcesz dowiedzieć się więcej?

Wypełnij krótki formularz „Zamów demonstrację” — skontaktujemy się z Tobą, aby umówić termin demonstracji, która zostanie przeprowadzona przez wykwalifikowanego inżyniera firmy Fluke. Podczas praktycznej demonstracji przyrządu w Twoim miejscu pracy będziesz mieć możliwość przetestowania go w istotnych dla Ciebie pomiarach. Przekonasz się, jak proste w obsłudze są nasze przyrządy, a także przejdziesz szkolenie i uzyskasz porady w zakresie przyrządów oraz powiązanych akcesoriów. Jeśli zdecydujesz się więc na zakup, wybierzesz na pewno odpowiedni dla siebie przyrząd i będziesz w stanie w pełni wykorzystać jego możliwości!

Poproś o darmową demonstrację