Det tekniske hjørne – Testproces til styreventiler

Artiklen er leveret af FLUKE

Proportionale smart styreventiler spiller en vigtig rolle i procesindustrien. Præcis vurdering af ventilers performance kan dog være en besværlig procedure, der ofte involverer en betydelig nedetid samt at trække ventiler ud fra processen.

Ventiler åbner og lukker proportionalt og varierer graden af vandring afhængig af et variabelt 4 til 20 mA signal, der tilføres som input. Mange ventiler har feedback-signal, der viser den faktiske position som en procentdel af open/close. Dette output kan være et 4 til 20 mA signal eller en digital HART variabel, der repræsenterer 0 til 100 procent af styreventilens span.

En anden vigtig indikator for ventilens performance er det tryk, der skal bruges ved ventilen for at placere den på den ønskede position. F.eks. kan en ventil være programmeret til at registrere, at hvis der anvendes 12 mA, bør den være 50% åben. Smart elektronik styrer, hvad der faktisk er en smart trykregulator, til at øge eller reducere trykket efter behov for at flytte styreelementet til den ønskede position.

Anvendelse af varierende mA signaler samtidig med registrering af udgangssignalets milliampere eller procentdel af signalet angiver, om en styreventil fungerer korrekt i hele området. På samme måde er overvågning og registrering af trykket tilført til det sidste kontrolelement, mens inputsignalet varieres 4 til 20 mA til ventilen, en vigtig test for at afgøre, om en ventil sidder fast. Forholdet mellem tryk og mA eller position af en ventil er normalt lineært, hvis ventilen fungerer korrekt. Hvis yderligere tryk er påkrævet, kan det ofte tilskrives, at ventilen sidder fast, og det ses, hvis målingerne logges og vises med grafer. Ved at registrere disse signaler kan ventilens performance dokumenteres. Denne dokumenterede test og resultatet kaldes ofte ventilens “signatur”.

Ventiler inkluderer typisk simple manuelle indikatorer, der angiver en tilnærmet procentdelen af vandringen til en indstilling under drift. Men denne indikator viser ikke, hvordan ventilen vil fungere under dynamiske og skiftende forhold, og dens nøjagtighed er ikke sikret.

Indikatorer på ventil giver en grov måling

“Indikatoren på siden af ventilen viser, at det er på 50%, men mon det er 51% eller 49%? Du ved det ikke,” siger Jim Shields, produktchef for Fluke Procesværktøjer. “Og i mange processer kan det gøre en forskel.”

De mest sofistikerede tests af ventilens performance kræver afmontering af ventil og test af performance på en ventil-verifikator “valve prover”. Dette er dyre, avancerede testenheder, der er uden for rækkevidde i mange fabrikker og butikker. En anden type testning kan gennemføres med specielle HART testinstrumenter, men de kan være svære at konfigurere og bruge.

Ifølge en procesinstrumenteringsinstruktør kan en tekniker, der arbejder med en assistent, på en hel dag gennemføre en nøjagtig test af ca. otte ventiler, eller ca. en i timen. Dette inkluderer, at assistenten skal trække ventilen ud af processen, bringe den til teknikeren ved et bord, derefter køre sine testen, mens assistenten gør alt det mekaniske arbejde. Det tager ca. to mandetimer at teste én ventil.

Automatisering af testprocessen

Fluke har for nylig introduceret et sløjfekalibreringsværktøj, der hurtigt screener ventiler for at afgøre, om de fungerer korrekt. Værktøjet sparer tid og forhindrer unødvendig afmontering af gode styreventiler fra igangværende processer. Fluke 710 mA Sløjfe Ventiltester er den seneste i en generation af værktøjer designet til at gøre professionelle arbejdsprocesser mere tilgængelige for teknikere på alle niveauer og samtidig tilbyde en række egenskaber , du forventer af sløjfekalibreringsværktøj til procesregulering.

710 inkluderer adskillige fuldt automatiserede tests, herunder signaturtesten – der nemt vurderer effektiviteten af en proportionel smart ventil. Testen kan ofte udføres på ca. fem minutter. Signaturtesten giver dig en letforståelig statuskontrol af ventilen – god, nogenlunde eller dårlig.

“Så nu kan du sende teknikere med mindre uddannelse ud for at teste ventilerne og afgøre, om der er behov for at tilkalde en specialtekniker,” siger Shields. “Du skal ikke afmontere ventilen, hvilket ligesom med en motor, er en omfattende opgave.”

Efter afmontering af ledninger og tilslutning af 710 prøveledninger ramper signaturtesten automatisk mA-signalet fra 4 til 20 til 4 og registrerer feedback fra ventilen for at afgøre, om ventilen bevæger sig korrekt. Den registrerer også trykket, der tilføres ventilens kontrolelement fra 4 til 20 til 4 mA, mens der ses tjekkes for bløde lineære ændringer i trykket på tværs af båndet – stigende og faldende.

Tjek, om ventilen fungerer godt, nogenlunde eller dårligt

“Ved profilering af det tryk, der bruges til at flytte ventilen, kan du se fysiske spidser i det tryk, der kræves for at køre gennem et punkt, også selv om positionen kan være ret tæt på, hvor den skal være,” siger Shields.

Når testen er færdig, får du en vurdering af ventilernes performance – god, marginal eller dårlig. 710 registrerer også data, som kan uploades til programmet, hvor du kan foretage yderligere analyse.

“Når teknikeren bliver fortrolig med værktøjet og kan køre en test, kan de afgøre, om der skal tilkaldes en specialtekniker,” siger Shields.

Bedste praksis: Baseline og trend

Den bedste praksis til at holde ventilerne i god tilstand er et kig på en basislinje af ventilens ydeevne, når den fungerer godt. Da de fleste ventiler bruger 4 til 20 mA indgangssignal, kan et testværktøj med mA udgangssignal give input mA signal til at drive styreventilen i hele dets driftsområde. 710 er ideel til denne praksis.

Dokumentationen finder ideelt sted, når en ventil er sat i drift eller efter et eftersyn. Teknikeren registrerer ventilens “signatur” i den ideelle tilstand og plotter output mA eller procentdel af signalets span i forhold til tilført indgangssignal. Oplysningerne gemmes sammen med tidspunkt, tag-nummer på ventilen, og den dato, hvor testen blev udført. Kalibrerings management software kan derefter bruges til at administrere disse oplysninger.

Når ventilernes baseline performance signatur er registeret, bør der fastsættes et serviceinterval til at teste ventilernes performance. Intervallet afhænger af, om applikationen er grov eller let brug. Nogle enheder, der f.eks er installeret i sikkerheds- og lukkesystemer bør serviceres hver tredje måned.

Trækning af ventil

Hvis de plottede data viser, at ventilen har udviklet en ikke-lineær signatur, eller der er afvigelser i kurverne, kan der være ved at opstå problemer med ventilen, der kan reducere performance og levetid, hvilket kan kræve, at den afmonteres til service. En indikation af, at en ventil i 710 er i “marginal” eller “dårlig” tilstand, er også et signal til enten at trimme ventil-regulatoren og/eller tilkalde en specialist til at afgøre, om en mere omfattende test af processen er påkrævet.