一種新的控制閥測試的工具

2020年8月21日 | 校準(zhǔn)

自動化閥門測試可快速篩查問題而無需拆下閥門進(jìn)行檢查

智能比例控制閥在過程工業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。然而，準(zhǔn)確地評估閥門性能可能是一個麻煩的日程工作，因?yàn)檫@經(jīng)常會產(chǎn)生大量的停機(jī)時間以及需要從生產(chǎn)線上卸下閥門。

閥門按比例打開和關(guān)閉，并根據(jù) 4 至 20 mA 輸入信號改變其開度。許多閥門都有一個反饋信號，用于將閥門的實(shí)際位置顯示為開/關(guān)的百分比。該輸出可以是 4 至 20 mA 信號或數(shù)字 HART 變量，代表著控制閥 0 至 100％ 的操作范圍。

閥門性能的另一個關(guān)鍵指標(biāo)是閥門移動到所需位置需要的壓力。例如，閥門可以設(shè)置為在施加 12 mA 時應(yīng)該打開 50％。智能電子器件控制的對象基本上是智能調(diào)壓器，以根據(jù)需要增大或減小壓力，從而將控制元件移動到所需位置。

在施加可變 mA 信號的同時，監(jiān)測輸出毫安或開度信號百分比，這樣可以判斷控制閥是否在其工作范圍內(nèi)正確地操作。與此類似，在監(jiān)測和記錄施加到終控制元件的壓力時，改變閥門的 4 到 20 mA 輸入信號，這是識別閥門是否卡住的關(guān)鍵測試。如果閥門正常工作，壓力與 mA 或閥位之間的關(guān)系通常是線性的。如果需要額外的壓力，通常是因?yàn)殚y門卡住所致，通過記錄和繪制測量數(shù)據(jù)，可以顯示這種情況。通過記載這些信號，可以記錄閥門的性能。所記錄的測試和結(jié)果通常稱為閥門的“特征”。

閥門通常包含簡單的手動指示器，可以近似指示為閥門設(shè)置的工作開度百分比。但是，該指示器不會顯示閥門在動態(tài)和變化條件下的工作情況，并且無法保證其準(zhǔn)確性。

以下是施加毫安信號時閥門典型的預(yù)期工作狀態(tài)：

• 3.8 mA - 閥門應(yīng)該強(qiáng)制關(guān)閉
• 4.0 mA - 閥門應(yīng)該保持關(guān)閉
• 4.2 mA - 閥門應(yīng)該稍微離開閥座
• 12 mA - 閥門應(yīng)該打開 50%
• 19.8 mA - 閥門應(yīng)該接近全開
• 20.0 mA - 閥門應(yīng)該全開
• 20.2 mA - 閥門應(yīng)該強(qiáng)制打開（停在止動位置）

閥上指示器提供粗略測量值

“閥門側(cè)面的指示器可能顯示閥門打開 50％，但您真的確定它不是 51% 或 49% 嗎？您無法作出判斷，”福祿克過程工具產(chǎn)品經(jīng)理 Jim Shields 說，“在許多生產(chǎn)過程中，這可能會產(chǎn)生影響。”

*的閥門性能測試要求拆下閥門并在“閥門檢驗(yàn)器”上測試其性能。這些儀器是昂貴的復(fù)雜測試設(shè)備，超出了許多工廠和維修廠的承受范圍。使用專業(yè) HART 測試儀可以進(jìn)行其他測試，但這些儀器難以設(shè)置和使用。

實(shí)際上，據(jù)一位過程儀表講師所言，一名技術(shù)人員和一名助手工作一整天可以準(zhǔn)確地測試大約八個閥門，差不多大約一小時測試一個閥門。這包括讓助手拆下閥門，將閥門帶到技術(shù)人員的測試臺，然后在運(yùn)行測試的同時由助手完成所有機(jī)械操作。也就是說，測試一個閥門大約需要兩個工時。

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測試過程自動化

福祿克近推出了一種回路校準(zhǔn)工具，可快速篩查閥門以確定其是否正常工作。該工具可節(jié)省檢查時間，且無需從生產(chǎn)線上拆下正常的控制閥。Fluke 710 閥門測試儀是新一代工具，旨在讓各種技能水平的技術(shù)人員更容易按照專業(yè)的工作流程操作，同時仍然提供他們期望的過程回路校準(zhǔn)工具的各種功能。

710 測試儀包括多項(xiàng)全自動測試，比如特征測試，該測試可輕松評估智能比例閥的性能。這種測試通?？稍诙潭涛宸昼妰?nèi)完成。特征測試為您提供易于理解的閥門狀態(tài)檢查：良好、及格或不良。

“所以，您可以派出初級的技術(shù)人員去測試閥門，然后確定是否需要派遣專家，”Shields 說，“您不用拆下閥門，否則就像拆卸電機(jī)一樣，工作量很大。”

在拆下控制線并連接 710 測試導(dǎo)線后，特征測試自動使信號從 4 毫安跳到 20 毫安再跳回 4 毫安并記錄閥門的反饋信號，以確定閥門是否正確地移動。當(dāng)輸入信號從 4 毫安跳到 20 毫安再跳回 4 毫安時，它還會記錄施加在閥門控制元件上的壓力，以尋找壓力升降范圍內(nèi)平滑的線性變化。

篩查閥門是良好、及格還是不良

“通過分析閥門的移動壓力，可以看到閥門經(jīng)過某個點(diǎn)時所需的物理壓力峰值，即使位置本身可能非常接近原本應(yīng)該的位置。”Shields 說。

完成測試后，您將獲得閥門的性能評估結(jié)果：良好、及格或不良。710 測試儀還將記錄測量數(shù)據(jù)，以便您將數(shù)據(jù)上傳到應(yīng)用軟件以進(jìn)行進(jìn)一步分析。

“一旦技術(shù)人員熟悉該工具的使用并可以執(zhí)行測試，他們便能確定是否需要聯(lián)系專家，”Shields 說。

優(yōu)選實(shí)踐：基線和趨勢

保持閥門正常工作的更佳做法是在閥門處于已知良好狀態(tài)時執(zhí)行閥門性能測量以確定基線。由于大多數(shù)閥門使用 4 至 20 mA 輸入信號，帶有 mA 輸出信號的測試工具可以提供 mA 輸入信號，以保證能在控制閥的整個工作范圍內(nèi)驅(qū)動閥門。710 測試儀是這種做法的理想選擇。

理想情況下，記錄工作在閥門調(diào)試期間或大修之后進(jìn)行。技術(shù)人員記錄閥門在理想狀態(tài)下的“特征”，繪制 mA 輸出信號或開度信號百分比與施加的輸入信號的關(guān)系曲線。這些信息與執(zhí)行測試的日期和時間及閥門標(biāo)簽號一起存儲。然后可以使用校準(zhǔn)管理軟件進(jìn)一步管理這些信息。

一旦記錄了閥門的基線性能特征，應(yīng)隨即確定用于測試閥門性能的維護(hù)間隔。維護(hù)間隔取決于具體應(yīng)用是重型還是輕型負(fù)荷。例如，安全和停機(jī)系統(tǒng)中安裝的某些設(shè)備應(yīng)每三個月檢查一次。

何時需要拆下閥門

如果繪制的數(shù)據(jù)顯示閥門已形成非線性特征或者曲線出現(xiàn)偏差，則閥門有可能出現(xiàn)會降低性能和縮短壽命的問題，此時可能需要拆下閥門予以維修。當(dāng) 710 測試儀指示閥門處于“及格”或“不良”狀態(tài)時，還表明需要調(diào)整閥門控制器和/或聯(lián)系專家以確定是否需要從生產(chǎn)線上拆下閥門以進(jìn)行更廣泛的測試。

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