Um novo processo de teste da válvula de controlo

11-06-2018 | Calibração

Ecrãs de verificação rápida de válvula automática para problemas sem equipamento para puxar

Válvulas de controlo inteligente proporcionais desempenham papéis cruciais em indústrias de processos. Avaliar com precisão o desempenho da válvula, no entanto, pode ser uma rotina morosa que muitas vezes envolve inatividade substancial, bem como retirar as válvulas da linha.

Verificador de válvula de loop Fluke 710 mA a proceder à resolução de problemas na válvula de controlo HART na instalação de fabrico de processos

As válvulas abrem e fecham proporcionalmente, e variam o grau de deslocamento dependendo de um sinal variável de 4 a 20 mA aplicado à sua entrada. Muitas válvulas têm um sinal de retorno que mostra a posição atual como uma percentagem de abertura/fecho. Esta saída pode ser um sinal de 4 a 20 mA ou uma variável HART digital que representa 0 a 100 por cento do alcance operacional da válvula de controlo.

Outro indicador chave do desempenho de uma válvula é a pressão necessária pela válvula para a deslocar para a posição desejada. Por exemplo, uma válvula pode ser programada para saber que se 12 mA for aplicado deve ser aberta em 50%. Os equipamentos eletrónicos inteligentes irão controlar aquilo que é essencialmente um regulador de pressão inteligente para aumentar ou diminuir a pressão conforme necessário para deslocar o elemento de controlo para a posição desejada.

Ao aplicar uma variação de sinal de mA enquanto também monitoriza a miliamperagem de saída ou percentagem de sinal de deslocamento dir-lhe-á se uma válvula de controlo está a funcionar corretamente no seu alcance. Da mesma forma, a monitorização e o registo da pressão aplicada ao elemento de controlo final, enquanto varia o sinal de entrada de 4 a 20 mA para a válvula é um teste fundamental para identificar se uma válvula está bloqueada. A relação entre pressão e os mA ou a posição da válvula é normalmente linear se a válvula estiver a funcionar corretamente. Se for necessária pressão adicional, muitas vezes isso pode ser atribuído ao bloqueio da válvula e será apresentado se as medições forem registadas e colocadas em gráficos. Ao registar esses sinais, o desempenho da válvula pode ser demonstrado. Estes testes e resultados demonstrados são muitas vezes chamados de "assinatura" da válvula.

As válvulas normalmente incluem indicadores manuais simples que lhe dão uma aproximação da percentagem de deslocamento para uma configuração quando em funcionamento. No entanto, esse indicador não demonstra como a válvula irá funcionar sob condições variáveis e dinâmicas, e sua exatidão não é garantida.

Aqui está um guia para o funcionamento esperado de uma válvula, quando um sinal de miliamperes é aplicado:

  • 3,8 mA - a válvula deve estar completamente fechada
  • 4,0 mA - a válvula deve permanecer fechada
  • 4,2 mA - a válvula deve avançar ligeiramente para fora da sua posição
  • 12 mA - a válvula deve estar a 50%
  • 19,8 mA - a válvula deve estar quase totalmente aberta
  • 20,0 mA - a válvula deve estar totalmente aberta
  • 20,2 mA - a válvula deve estar na posição completamente aberta (apoiada no batente)

Os indicadores na válvula oferecem uma medição irregular

"O indicador na lateral da válvula pode dizer-lhe que está a 50%, mas não sabe com certeza se é 51% ou 49%? Não é possível ter a certeza", diz Jim Shields, gestor de produto para a Fluke Process Tools. "E em muitos processos, isso poderia fazer a diferença."

Os mais sofisticados testes de desempenho de válvulas exigem a remoção da válvula e testar o seu desempenho num "equipamento de ensaio de válvulas." Estes são dispositivos de teste sofisticados dispendiosos, que estão fora do alcance de muitas fábricas e lojas. Outro teste é possível com equipamentos de teste HART de especialidade, mas esses podem ser difíceis de configurar e utilizar.

De facto, segundo um instrutor de instrumentação de processos, um técnico a trabalhar com um assistente durante um dia completo consegue testar com precisão cerca de oito válvulas, ou cerca de uma por hora. Isto requer que o assistente retire a válvula, leve-a ao técnico para uma bancada e, em seguida, o técnico realiza os testes enquanto o assistente executa toda a parte mecânica. Isso são cerca de duas horas de trabalho para testar uma válvula.

Verificador de válvula de loop Fluke 710 mA a realizar um teste de emissão na válvula de controlo HART na instalação de fabrico de processos

Automatizar o processo de teste

A Fluke introduziu recentemente uma ferramenta de calibração de loop que rapidamente examina as válvulas para determinar se estas estão a funcionar corretamente. A ferramenta poupa tempo e ajuda a evitar a remoção desnecessária de válvulas de controlo em bom estado dos seus processos. O verificador de válvula de loop Fluke 710 mA é o mais recente de uma geração de ferramentas projetadas para tornar os fluxos de trabalho específicos mais acessíveis aos técnicos de todos os níveis de competências, enquanto oferece a variedade de recursos esperados de uma ferramenta de calibração de loop de processo.

O 710 inclui vários testes totalmente automatizados, incluindo o teste de emissão, que facilmente avalia o desempenho de uma válvula inteligente proporcional. O teste pode ser realizado normalmente em menos de cinco minutos. O teste de emissão fornece-lhe uma verificação de estado de fácil compreensão na válvula—bom, marginal ou mau.

"Portanto, pode enviar o técnico de equipamentos com menos qualificações para testar as válvulas e determinar se é preciso chamar um especialista", diz Shields. "Não precisa de remover a válvula, da mesma forma que remove um motor, porque dá imenso trabalho."

Após a remoção dos fios de controlo e depois de ligar os cabos de teste 710, o teste de emissão aumenta automaticamente o sinal de miliamperes de 4 para 20 para 4, e regista o retorno da válvula para determinar se a válvula se desloca corretamente. Este também regista a pressão aplicada ao elemento de controlo da válvula de 4 para 20 para 4 miliamperes, procurando por ligeiras alterações lineares de pressão em toda a banda, em sentido ascendente e descendente.

Examina se a válvula está boa, marginal ou má

"Através da caracterização da pressão que está a ser utilizada para deslocar a válvula, pode ver os picos de corrente físicos na quantidade de pressão necessária para a deslocar através de um ponto, mesmo que a própria posição possa estar razoavelmente próxima de onde era suposto estar", diz Shields.

Quando o teste estiver concluído, obtém uma avaliação do desempenho da válvula—bom, marginal ou mau. O 710 também irá registar os dados para que possa carregá-los para o software da aplicação, onde pode fazer uma análise mais detalhada.

"Assim que o técnico se habituar à ferramenta e conseguir executar os testes, eles podem determinar se é necessário chamar um especialista", diz Shields.

Verificador de válvula de loop Fluke 710 mA junto ao monitor do computador, apresentando o Software ValveTrack

Melhores práticas: Referência e tendência

Uma das melhores práticas para manter as válvulas em bom estado é a medição de desempenho de referência da válvula, quando esta se encontra num bom estado. Uma vez que a maioria das válvulas utiliza um sinal de entrada de 4 a 20 mA, uma ferramenta de teste com um sinal de saída mA pode fornecer o sinal de entrada mA para acionar a válvula de controlo no seu intervalo de funcionamento. O 710 é ideal para esta prática.

A documentação ocorre idealmente quando uma válvula é comissionada ou após uma vistoria. O técnico regista a "emissão" da válvula no estado ideal, analisando a saída mA ou percentagem do sinal de alcance versus o sinal entrada aplicado. A informação é armazenada juntamente com a hora, número da etiqueta da válvula e a data em que o teste foi realizado. O software de gestão de calibração pode então ser utilizado para gerir essas informações.

Assim que as emissões de referência do desempenho das válvulas forem registadas, deve ser estabelecido um intervalo de manutenção para testar o desempenho das válvulas. O intervalo depende se a aplicação é de manutenção exigente ou ligeira. Alguns dispositivos instalados nos sistemas de desativação e de segurança, por exemplo, devem ser verificados a cada três meses.

Quando remover uma válvula

Se os dados analisados mostram que a válvula desenvolveu uma emissão não linear ou apresenta desvios nas curvas, a válvula pode estar a desenvolver problemas que podem reduzir o desempenho e a longevidade, que podem exigir que esta seja removida para manutenção. Uma indicação de que uma válvula está num estado "marginal" ou "mau" no 710 é também um sinal para realizar a reparação no controlador da válvula e/ou levá-la a um especialista para determinar se são necessários testes mais extensivos fora do processo.

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