En ny testprocess för reglerventiler

11-06-2018 | Kalibrering

Automatiserad ventiltestning kontrollerar om det finns problem utan att utrustningen tas ur drift

Proportionella smarta reglerventiler spelar en avgörande roll i processindustrin. Korrekt utvärdering av ventilprestanda kan dock vara en besvärlig rutin som ofta innebär omfattande driftstopp och kräver att ventilerna avlägsnas från produktionslinjen.

Fluke 710 mA loopkalibrator för ventiltest felsöker HART-reglerventil vid processtillverkningsanläggning

Ventilerna öppnas och stängs proportionellt, och varierar rörelsegraden beroende ingångssignal på 4 till 20 mA. Många ventiler har en återkopplingssignal som visar den faktiska positionen som en procentandel av öppen/stängd. Denna utgångssignal kan vara en signal på 4 till 20 mA eller en digital HART-variabel som representerar 0 till 100 procent av reglerventilens driftområde.

En annan nyckelindikator på en ventils prestanda är det tryck som ventilen behöver för att förflyttas till önskad position. En ventil kan till exempel vara programmerad att veta att ska den vara 50 % öppen om 12 mA tillförs. Den smarta elektroniken styr vad som i huvudsak är en smart tryckregulator för att öka eller minska trycket efter behov så att kontrollelementet flyttas till önskad position.

Om du tillför en varierande mA-signal samtidigt som du övervakar signalen för utgående milliampere eller procentandel av rörelsen ser du om en reglerventil fungerar korrekt inom sitt område. På liknande sätt är övervakning och registrering av trycket som tillämpas på det sista kontrollelementet samtidigt som ingångssignalen på 4 till 20 mA till ventilen varieras ett nyckeltest för att identifiera om en ventil fastnar. Förhållandet mellan trycket och mA eller ventilens position är normalt linjärt om ventilen fungerar korrekt. Om extra tryck krävs beror det ofta på att ventilen fastnar och visas om mätningarna loggas och avbildas i diagram. Om dessa signaler registreras kan ventilens prestanda dokumenteras. Det dokumenterade testet och resultatet kallas ofta ventilens ”signatur”.

Ventiler innehåller normalt enkla manuella indikatorer som ger dig ett ungefärligt värde för rörelseprocenten för en inställning under drift. En sådan indikator visar dock inte hur ventilen fungerar under dynamiska och föränderliga förhållanden, och dess noggrannhet kan inte garanteras.

Här är en guide till typisk förväntad ventilfunktion när en milliamperesignal tillförs:

  • 3,8 mA – ventilen ska vara helt stängd
  • 4,0 mA – ventilen ska förbli stängd
  • 4,2 mA – ventilen ska avvika något från sätet
  • 12 mA – ventilen ska vara 50 % öppen
  • 19,8 mA – ventilen ska vara nästan helt öppen
  • 20,0 mA – ventilen ska vara helt öppen
  • 20,2 mA – ventilen ska vara uppspärrad (vilar på stoppet)

Indikatorer på ventilen ger en ungefärlig mätning

”Indikatorn på ventilsidan kan ange 50 %, men hur kan du vara säker på att det inte är 51 eller 49 %? Det vet du inte”, säger Jim Shields, produktchef för Fluke processinstrument. ”Och i många processer kan det göra skillnad.”

De mest sofistikerade ventilprestandatesterna kräver att ventilen tas bort och prestandatestas på en ”ventilprovare”. Det är en dyr och sofistikerad testenhet som många anläggningar och verkstäder saknar möjlighet att införskaffa. Testning kan också utföras med särskilda HART-testinstrument, men de kan vara svåra att installera och använda.

Enligt uppgift från en processinstrumenteringsinstruktör hinner en tekniker tillsammans med en assistent utföra korrekta tester av ungefär åtta ventiler under en hel arbetsdag, ungefär en i timmen. Assistenten tar ventilen ur drift och tar med den till teknikern vid en arbetsbänk, där testerna körs medan assistenten sköter allt det mekaniska. Det tar alltså ungefär två mantimmar att testa en ventil.

Fluke 710 mA loopkalibrator för ventiltest utför signaturtest på HART-reglerventil vid processtillverkningsanläggning

Automatisera testprocessen

Fluke har nyligen lanserat ett loopkalibreringsinstrument som snabbt kontrollerar ventiler och avgör om de fungerar korrekt. Instrumentet sparar tid och hjälper till att förhindra att bra reglerventiler avlägsnas från processen i onödan. Fluke 710 mA loopkalibrator för ventiltest är det senaste tillskottet i en generation instrument som tagits fram för att göra avancerade arbetsflöden mer tillgängliga för tekniker på alla kunskapsnivåer, samtidigt som de erbjuder den funktionsomfattning du förväntar dig av ett instrument för processloopkalibrering.

710 inkluderar flera helautomatiserade tester, bland annat signaturtestet – som enkelt prestandabedömer en proportionell smart ventil. Testet kan ofta slutföras på endast fem minuter. Signaturtestet ger en lättförståelig statuskontroll av ventilen – bra, marginellt eller dåligt.

”Du kan alltså skicka ut en mindre erfaren instrumenteringstekniker för att testa ventilerna och avgöra om en specialist behöver kallas in”, säger Shields. ”Du behöver inte ta ventilen ur drift – något som, liksom när en motor tas ur drift, kräver en hel del jobb.”

När du har tagit bort styrkablarna och anslutit 710-testkablarna ändrar signaturtestet automatiskt milliamperesignalen från 4 till 20 till 4 och registrerar återkoppling från ventilen för att avgöra om ventilen rör sig korrekt. Det registrerar också trycket som tillämpas på ventilens kontrollelement från 4 till 20 till 4 milliampere och letar efter mjuka linjära tryckändringar över området – stigande och fallande.

Kontrollera om ventilen är bra, marginell eller dålig

”Genom att avbilda trycket som används för att flytta ventilen kan du se fysiska toppar i den tryckmängd som krävs för att flytta den förbi en punkt, även om själva positionen kan vara ganska nära det rätta läget”, säger Shields.

När testet har slutförts får du en bedömning av ventilens prestanda – bra, marginell eller dålig. 710 registrerar också uppgifterna så att du kan överföra dem till programvaran där du kan göra ytterligare analyser.

”När teknikerna känner sig bekväma med instrumentet och kan köra testerna kan de avgöra om en specialist behöver tillkallas”, säger Shields.

Fluke 710 mA loopkalibrator för ventiltest bredvid datorskärm med ValveTrack-programvaran

Bästa metoden: Referensvärde och trend

Bästa metoden för att hålla ventilerna i toppskick är att göra referensmätningar av ventilernas prestanda i ett känt bra tillstånd. Eftersom de flesta ventiler använder en 4 till 20 mA ingångssignal kan ett testinstrument med en mA-utgångssignal ge den mA-ingångssignal som driver reglerventilen över arbetsområdet. 710 är perfekt för den här metoden.

Bästa tillfället för dokumentation är när en ventil tas i drift eller efter en översyn. Teknikern registrerar ventilens ”signatur” i idealtillståndet och ritar ett diagram över utgående mA eller procentandel av spännsignal jämfört med tillämpad ingångssignal. Informationen sparas tillsammans med tidpunkten, ventilens taggnummer och datumet då testet utfördes. Programvara för kalibreringshantering kan sedan användas för att hantera informationen ytterligare.

När ventilernas referensprestandasignaturer har registrerats ska ett underhållsintervall för prestandatestning av ventilerna fastställas. Intervallet beror på om tillämpningen är krävande drift eller lättare arbete. Vissa enheter som är installerade i säkerhets- och avstängningssystem ska till exempel kontrolleras var tredje månad.

När ska ventilen tas ur drift?

Om diagrammet visar att ventilen har utvecklat en icke-linjär signatur eller har avvikelser i kurvorna kan ventilen utveckla problem som kan minska dess prestanda och livslängd, vilket kan innebära att den måste avlägsnas för att genomgå service. Om 710 indikerar att en ventil är i ”marginellt” eller ”dåligt” skick är det också ett tecken på att du antingen ska justera ventilstyrenheten och/eller kalla in en specialist som får avgöra om mer omfattande tester krävs utanför processen.

Vill du veta mer?

Fyll i vårt korta demonstrationsformulär så kontaktar vi dig för att boka en personlig demonstration med en behörig Fluke-tekniker. Du får en praktisk demonstration av hur du kan använda instrumentet på din arbetsplats. Demonstrationen är fokuserad på de mätningar du behöver. Du ser hur lättanvända våra instrument är och får utbildning och råd för både instrumentet och relaterade tillbehör. Så om du köper är du säker på att du valde rätt instrument och får ut det mesta av det.

Hämta en kostnadsfri demo