全新控制閥測試程序

11-06-2018 | 校準

自動閥測試可快速篩檢問題而無需取下設備

比例智慧型控制閥在程序工業中發揮著關鍵作用。然而,準確評估閥的效能是十分繁瑣的例行程序,不僅停機時間相當可觀,還得從產線上取下閥。

Fluke 710 mA 迴路閥測試器可對加工製造業設施的 HART 控制閥進行疑難排解

閥按比例打開和關閉,並根據施加至輸入的訊號變數 (4 至 20 mA) 來改變行程程度。許多閥都有將實際位置顯示為開啟/關閉百分比的反饋訊號。此輸出可以是 4 至 20 mA 的訊號,或是表示百分之 0 至 100 的控制閥操作跨距的數位 HART 變數。

閥效能的另一個關鍵指標是將閥移動到所要位置所需要施加的壓力。例如,可以對閥進行程式編寫,將其設定為若施加 12 mA,就知道應該開啟 50%。智慧型電子設備會控制本質上為智慧型壓力調節器的儀器,以增加或減少將控制元件移動至所要位置所需要施加的壓力。

在監控毫安培輸出或行程訊號百分比的同時施加不同的 mA 訊號,您將可知道控制閥是否在其範圍內正確運作。同樣地,在改變輸入到閥的訊號 (4 至 20 mA) 的同時,監測並記錄施加至最終控制元件的壓力,此為識別閥門是否牢固的關鍵測試。如果閥正常運作,壓力與 mA 或閥的位置通常為線性關係。如果需要額外的壓力,這通常可歸因於閥的牢固程度,而其測量值會顯示在記錄與圖表上 (若有)。記錄這些訊號就能夠將閥的效能記錄下來。記錄下來的測試和結果通常被稱為閥的「特性」。

閥通常會包含簡易的手動指示器,可以為您提供運作時用於設定的行程百分比近似值。然而指示器並不會顯示閥在動態和變化情況下的運作情形,且無法保證其準確性。

以下指南將帶您瞭解施加毫安培訊號時,閥應呈現的狀態:

  • 3.8 mA - 閥應為緊閉狀態
  • 4.0 mA - 保持關閉
  • 4.2 mA - 閥應略偏離閥座
  • 12 mA - 閥應為 50 %
  • 19.8 mA - 閥應接近全開
  • 20.0 mA - 閥應為全開
  • 20.2 mA - 閥應為開啟狀態 (位於停止)

閥上的指示器可提供概略的量測值

「閥側邊的指示器可能會告訴你目前是 50%,但你確定不是 51% 或 49% 嗎?無法確定。」Fluke 程序工具產品經理 Jim Shields 如此表示。「而且這在許多流程上會得出大為不同的結果。」

若要進行最精確的閥效能測試,需要拆下閥並在「閥校正器」上測試其效能。精確測試用的設備相當昂貴,許多工廠和工作室難以負擔。使用專門的 HART 測試儀器可以進行其他測試,但可能難以設定及使用。

確實,根據一位程序儀器指導員的說法,與助手一起工作一整天的技師大約可準確檢測八個閥,或是一小時檢測一個。整個過程包括讓助手取下閥、將閥帶到技師的工作台上,然後在助手執行所有機械操作的同時進行測試。所以檢測一個閥大約需要兩個人力工時。

Fluke 710 mA 迴路閥測試器在加工製造設施進行 HART 控制閥特性測試

測試過程自動化

Fluke 近日推出的迴路校正工具可對閥進行快速篩檢,以確定其運作情形是否正常。有了這項工具,您不但可以節省時間,更無須為了完整檢測而取下完好的控制閥,從此免去無謂的麻煩。Fluke 710 mA 迴路閥測試器是最新一代工具產品,旨在使各種技術水準的技師能更容易進行專業工作流程,同時仍提供您所需的各項程序迴路校正工具功能。

710 提供數項全自動測試,包括可輕鬆評估比例智慧閥效能的特性測試。測試通常可在短短五分鐘內完成。特性測試為您提供易於理解的閥狀態檢查—良好、不佳或處於臨界狀態。

「你可以派技術水準較低的儀器人員來檢測閥,再決定是否需要請專家來,」Shields 如此說。「你不需要取下閥門,因為這就跟像取下馬達一樣麻煩。」

在移除控制線並連接 710 測試導線後,特性測試會自動將毫安培訊號從 4 提升到 20 再降到 4,並記錄來自閥的反饋,以確定閥是否有正確移動。特性測試也會記錄在 4 到 20 再到 4 毫安培之間所施加在閥控制元件上的壓力,以找尋此上升和下降範圍中壓力的平穩線性變化。

對閥進行篩檢,以判定閥的狀態是良好、不佳或處於臨界狀態

「透過分析移動閥所需的壓力,你可以看到將閥移動到一個點所需的壓力物理峰值,即使這個點的位置可能非常接近閥原本應該在的位置,」Shields 說。

測試完成後,您將獲得閥的效能評估—良好、不佳或處於臨界狀態。710 亦會記錄資料,讓您能上傳到應用程式軟體以進一步分析。

「一旦技師熟悉此工具,並且能夠進行測試,他們就可以決定是不是真的需要打電話給專家,」Shields 說。

Fluke 710 mA 迴路閥測試器旁的桌上型電腦螢幕顯示 ValveTrack 軟體

最佳實務:基準與趨勢

維持閥良好狀態的最佳實務作法是在已知良好的狀態下進行閥的效能基準測量。由於大多數的閥使用 4 至 20 mA 輸入訊號,因此有 mA 輸出訊號的測試工具可提供輸入 mA 訊號,以在運作範圍內驅動控制閥。710 是此實務作法的最佳工具選擇。

理想情況下,書面記錄通常在閥試運轉或徹底檢修後進行。技師藉由繪製輸出 mA 或跨距訊號與施加的輸入訊號的百分比,記錄閥在理想狀態下的「特性」。這些資訊與時間、閥的標籤號碼以及執行測試的日期一起儲存。然後就可以使用校正管理軟體來進一步管理這些資訊。

記錄閥的基準效能特性之後,就應建立閥效能測試的維護時間間隔。此間隔取決於設備是在嚴苛環境或是輕負載狀態下操作。例如,安裝在安全及停機系統中的部分裝置應每三個月檢查一次。

何時需要取下閥

如果繪製資料顯示閥已形成非線性特性或有偏差的曲線,表示閥可能已出現一些問題,而若這些問題嚴重到會減損效能或壽命,則需取下閥以進行維修。若 710 上顯示的閥狀態為「處於臨界狀態」或「不佳」,也表示需要調整閥控制器,和/或需請專家來判斷是否要進行程序外的更大規模的測試。

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