流程設備中的檢測、控制儀器已經是過時的話題了。現(xiàn)在人們的注意力已經轉移到流程設備的調節(jié)設備方面了。在流程設備的控制與執(zhí)行元器件之間，調節(jié)設備是重要的中間環(huán)節(jié)，而且也是適合于進行故障診斷分析的重要環(huán)節(jié)。同時這些調節(jié)元器件本身也是需要給予關注的。

位于Horst的BP Gelsenkichen公司：每兩年對圖中所示的流體催化裂解設備的調節(jié)閥進行一次徹底的檢驗。

      隨著數(shù)字化處理技術在流程工業(yè)中的引進，流程設備用戶的要求和愿望也在不斷地提高。他們不僅希望能夠對控制元器件進行調節(jié)，還希望準確地了解調節(jié)元器件的工作狀況。這樣就可以根據(jù)當前的診斷數(shù)據(jù)進行早期預防性的流程設備維護保養(yǎng)，及時地了解到調節(jié)元器件中所存在的故障隱患，適時地進行維護保養(yǎng)。特別是調節(jié)閥的拆卸中有許多是無效的拆卸。專家們認為：在所有被拆卸下來的調節(jié)閥中，至少有2/3是根本無需拆卸的，它們完全可以安裝在流程設備中進行現(xiàn)場檢修。

      而實現(xiàn)調節(jié)元器件現(xiàn)場檢修的前提條件是：要有安裝在流程設備控制系統(tǒng)中、在流程設備工作時對各個調節(jié)元器件進行故障診斷的軟件程序。由此聯(lián)想到：流程工業(yè)企業(yè)日常工作時調節(jié)元器件的實際工作狀況是什么樣子？例如位于Horst市的BP Gelsenkirchen公司每兩年對所有安裝在流程設備中的調節(jié)元器件進行一次徹底的檢查。通過這種長期的檢驗，他們*終認定，經濟合理的流程設備維護保養(yǎng)在新流程設備規(guī)劃設計時就已經決定下來了。在長達兩年的實踐觀察中，他們不僅進行了靜態(tài)的觀察分析，而且也對流程設備的氣動和電氣控制元器件進行了觀察、分析。去年，在大約3000個調節(jié)元器件中有49個進行了維修。經過分析得出的結論是：內部零部件出現(xiàn)磨損的占30%，外殼損傷的占30%，驅動機構損壞的占10%，還有10%的是其他零部件損壞，*后有20%的是因為液壓系統(tǒng)的匹配問題而更換的。BP Gelsenkirchen公司生產廠EMR維修部門的領導人，Namur3.4工作組的成員Bjoerg Otte先生說：“只有在調節(jié)元器件無法進行其他維修時，才將它們拆卸下來。”他們在對流程設備調節(jié)元器件進行檢測時采用了多種多樣的檢測方法。例如有著15年歷史的放射性透視檢測方法，一種在金屬加工技術中經常使用的無損探傷檢測方法。這種放射性透視檢測方法目前也是EMR檢測技術中的一個組成部分。利用這種檢測方法可以很好地識別出調節(jié)元器件的磨損情況。在對電力驅動的調節(jié)元器件進行檢測時，可以使用數(shù)字式的檢測儀器。Otte先生說：“我們在一套Coker流程設備中采用了IQ系統(tǒng)的Rotork驅動系統(tǒng)。這種調節(jié)儀器的扭矩監(jiān)控數(shù)據(jù)是控制系統(tǒng)維護必要的指示器。首先，利用被我們稱之為Bad-Actor的故障分析器為這些調節(jié)元器件進行識別、檢驗，找出可能導致使用性能下降和提高維護保養(yǎng)費用的調節(jié)元器件。而后根據(jù)這些調節(jié)元器件的使用情況進行有目的的監(jiān)控。電氣驅動系統(tǒng)的故障診斷數(shù)據(jù)已經足夠了，僅在必要的時候才從驅動系統(tǒng)中獲取*新的當前數(shù)據(jù)。”一臺長期工作直到年底才停止工作的流程設備提供了很有價值的數(shù)據(jù)。該流程設備有大約30個調節(jié)回路，400個檢測點，利用一套Fieldbus總線系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和調節(jié)系統(tǒng)是由Samson公司生產的。它要求流程設備工況出現(xiàn)變化時能夠在調節(jié)儀器中有所反應。Otte先生說：“在液壓驅動的系統(tǒng)中，明年才能實現(xiàn)現(xiàn)場總線的連接控制，使我們有更多的調節(jié)元器件數(shù)據(jù)可以使用，進行故障診斷與分析。目前的監(jiān)控和故障診斷還僅僅局限在差值監(jiān)控、調節(jié)信號、實際位置模擬信息的反饋和某些液壓設備的工況報告等方面。”

對調節(jié)控制閥的檢驗可以節(jié)省大量不必要的拆卸工作，節(jié)省大量的維護保養(yǎng)費用。

      來自調節(jié)驅動系統(tǒng)的數(shù)據(jù)還有其他的用途。Otte先生說：“根據(jù)不同生產廠家生產的主軸密封件，有必要對主軸的運動進行描述。當主軸運動到規(guī)定的極限位置時，可通過現(xiàn)場總線系統(tǒng)向流程設備的主控制系統(tǒng)發(fā)出提示信息，以便檢查是否需要維護保養(yǎng)。”

      故障診斷，ACHEMA展會中的熱點話題

      故障診斷的話題慢慢在流程工業(yè)企業(yè)的實際生產中占據(jù)了一定的位置。在ACHEMA展會上，也成為了一個引人注目的話題。許多生產廠家都將故障診斷作為一個重點，有的甚至提高到了資產管理的高度。幾年來，許多生產廠家，例如Samson公司就一直努力從事這方面的工作。他們生產的3730和3731型調節(jié)閥從第二代起就配備了公司自主研發(fā)的故障診斷程序——Expert。在配備了這款軟件之后，無需任何傳感器就可以在流程設備運行的過程中對調節(jié)元器件的工況做出故障分析與診斷，知道問題出在調節(jié)系統(tǒng)中還是出在機械系統(tǒng)中，為預防性維護保養(yǎng)提供重要的信息，例如關閉點的漂移和調節(jié)量的變動。它可以采集調節(jié)閥的柱塞行程數(shù)據(jù)，當柱塞行程超出規(guī)定的極限值時發(fā)出報警提示。另外，它還可以提供初始化數(shù)據(jù)、零點比較數(shù)據(jù)、配置變動數(shù)據(jù)和次安裝后工作小時數(shù)據(jù)、*后一次安裝使用后的工作小時數(shù)據(jù)等。在溫度低于和高于規(guī)定的工作溫度情況時，也可發(fā)出報警提示。其智能化的調節(jié)可以識別出可修正的錯誤，并自動對錯誤進行糾正；識別出致命的錯誤，并進行復位處理。即使是在調節(jié)閥檢測裝置出現(xiàn)故障之后，這種智能化的控制系統(tǒng)也可在一定限度的精確度調節(jié)工況中進行工作。

“首先利用Bad Actor-Analyse對可能降低流程設備使用性能和提高維護保養(yǎng)費用的調節(jié)元器件進行識別。”
——Bjoerg Otte, BP Gelsenkirchen

      Expert＋是另一種功能更加強大的可選控制軟件。它為用戶提供了數(shù)據(jù)記錄器功能、調節(jié)閥調節(jié)位置歷史記錄功能、調節(jié)誤差和關閉點修改功能。它利用符號曲線表示當前的調節(jié)閥工作狀況信息。通過與保存的理論數(shù)據(jù)的對比，Expert+可以識別出錯誤的狀況和發(fā)展趨勢，向主控系統(tǒng)發(fā)出報警提示。保障冷啟動安全的自動的調節(jié)閥突變反應測試允許控制系統(tǒng)的流程設備運行過程中對各個調節(jié)閥進行監(jiān)控。而Expert++則又進了一步。它需要使用固體聲波傳感器，并將聲波傳感器固定在調節(jié)閥的支架上，與調節(jié)回路連接。它可檢測到是否出現(xiàn)泄漏，有無氣蝕。

      驅動力矩是關鍵

      Bar公司是一家生產自動控制閥的企業(yè)，它也加入到了智能化行程總線儀器的研發(fā)生產中。他們研發(fā)的自動控制閥能夠自動地進行功能監(jiān)控，識別是否需要維護，向上一級控制系統(tǒng)報告當前的工作狀況。Bar公司的Siegfried Mueller博士說：“調節(jié)控制閥的驅動力矩是故障診斷的關鍵。”在回轉驅動系統(tǒng)、回轉角驅動的調節(jié)儀器中，安裝在驅動腔中的檢測器對壓力進行檢測，而壓力的差值確定了調節(jié)元器件的驅動力矩的大小。

      在力矩和旋轉運動的共同作用下，大量的反饋信息表示了整個自動化調節(jié)元器件的工作狀況。除了調節(jié)閥調節(jié)運動所需的力矩之外，還需要一定的調節(jié)儲備力矩。而這種調節(jié)儲備力矩對于流程設備工作的可靠性來講具有重要的決定性作用。由于在每一個調節(jié)過程中，都可以檢測到調節(jié)力矩和調節(jié)儲備力矩共同作用的結果，從而可以在流程設備運行過程中得到真實的特殊變化數(shù)據(jù)，為預防性維護保養(yǎng)打好基礎。在這種自我診斷中，控制元器件和回轉驅動機構通常配備了Vacotrol系統(tǒng)四種智能化模塊中的一種。該智能化模塊包含有回轉角和壓力差檢測用的檢測技術，還帶有微處理器、存儲器、信號耦合器、功率放大器以及必要的連接接口。在試制樣品的使用檢驗中，符合用戶要求的軟件與硬件完全匹配，與上一級控制系統(tǒng)具有很好的兼容性。

      FDT/DTM的新際遇

      除了可以利用DDL技術將現(xiàn)場檢測儀器與設計控制中心相互連接外，還可以利用FDT/DTM技術使無環(huán)控制與調節(jié)儀器的狀態(tài)顯示、初始化和診斷數(shù)據(jù)處理變得簡單、統(tǒng)一。第二代帶有Profilbus總線系統(tǒng)PA通信功能的能化調節(jié)器Arcapro 827A為人們提供了替代DDL方案的可能性。這種基于FDT 1.2標準的DTM技術可以方便地使流程設備計劃管理工作者從事擴展性的故障診斷分析工作，制定預防性的流程設備維修保養(yǎng)計劃，防止流程設備的意外停產以及減少不必要的維護保養(yǎng)工作。從而大大地提高流程設備的使用率，明顯地減少了流程設備的維護保養(yǎng)費用。Eckardt公司研發(fā)的Foxboro調節(jié)閥診斷程序同樣也是基于FDT/DTM技術平臺的。Valcaro軟件用于對調節(jié)閥工作狀態(tài)進行評估鑒定，對調節(jié)元器件進行控制和初始化。除了能對調節(jié)元器件進行智能化的管理之外，它還可以進行維護保養(yǎng)計劃和維護保養(yǎng)周期的管理。在NE 107型調節(jié)閥中，可以實現(xiàn)閥的自我監(jiān)控，各種當前*新的信息可以告訴人們：哪些調節(jié)閥當前處于工作狀態(tài)，故障報警的原因何在，可能的原因是什么以及如何排除這些故障，以保障流程設備始終在正常的工況下運行。軟件的時間窗口告訴人們各種不同的調節(jié)工況是發(fā)生在哪個時間段中的，定義流程設備的清理、清洗時間，例如顯示*后的15min、24h、30天或者60個月的情況。利用這些信息可以對流程設備進行預防性的維護保養(yǎng)。為了能夠實現(xiàn)預防性的維護保養(yǎng)，在ESD調節(jié)元器件中集成了部分工況測試程序PST。在流程設備的使用過程中，調節(jié)元器件長期處在某種工況下工作，調節(jié)機構沒有機械運動。這將可能導致調節(jié)機構出現(xiàn)銹蝕或者其他原因而卡住，運動不靈活，增加了調節(jié)閥驅動機構在必要時無法實現(xiàn)正常功能的風險，給操作者、流程設備和周圍環(huán)境帶來危害。而PST程序則可使操作者對ESD調節(jié)閥的功能可靠性進行測試。在Valcare軟件系統(tǒng)中同樣也可以方便地進行這種測試。測試時，調節(jié)閥在短時間內調節(jié)到指定的位置，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控調節(jié)閥的工況。

      不會忽略任何錯誤

      在擴充故障分析診斷能力方面，Emerson公司采用了擴展性的診斷工具：PlantWeb技術，類似AMS Suite公司的Device管理和Flowscanning調節(jié)閥管理軟件。Emerson公司去年從道康寧公司那里得到了一份為期三年的調節(jié)閥診斷系統(tǒng)的生產合同。將對道康寧公司原來60%的調節(jié)閥進行更新改造。同時，他們估計調節(jié)閥維護保養(yǎng)的費用還將可以節(jié)省60%。在他們對191個調節(jié)閥中的52個（占總數(shù)的26.7%）進行的測試中，得出的結論是：其中的16個（占8.4%）必須更換。這一結論表明：利用Flowscaning對調節(jié)閥進行故障診斷分析后，測得這些調節(jié)閥不同程度地有一些小問題，而這些小問題利用以前的檢測方法往往無法檢測出來。其中的一些問題不算嚴重，而另外一些問題是重要的故障隱患。如果利用傳統(tǒng)的4～20mA電流傳感器進行檢測時，只能查出1/4的故障隱患。

      小結：雖然調節(jié)控制系統(tǒng)和調節(jié)閥的故障診斷技術還不屬于它們的標準配置技術，但是這一技術已逐步進入到流程設備生產領域之中，發(fā)展?jié)摿艽�。在調節(jié)元器件的故障診斷與分析中，調節(jié)元器件的驅動技術也是非常重要的因素：它必須與流程設備的生產要求保持一致。只有首先使硬件相互匹配，才有可能進行準確的工作狀態(tài)識別。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司