Mit der kontinuierlichen Automatisierung in der Petrochemie, Stahl-, Papier-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie steigen die Anforderungen an die technischen Fähigkeiten des Wartungspersonals für Feldinstrumente. Um die Reaktionszeiten bei Geräteausfällen zu verkürzen, eine sichere Produktion zu gewährleisten und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern, stellt dieser Artikel einige Erfahrungen aus der Feldinstrumentenwartung als Referenz für das Wartungspersonal vor.
I. Grundlegende Analyseschritte für Fehler in Feldinstrumentensystemen. Die Messparameter von Feldinstrumenten lassen sich im Allgemeinen in vier Hauptkategorien unterteilen: Temperatur, Druck, Durchflussrate und Flüssigkeitsstand. Im Folgenden werden wir die verschiedenen Fehler unterschiedlicher Feldinstrumente anhand ihrer Messparameter analysieren.
1. Bevor man Ausfälle von Feldinstrumenten analysiert, ist es zunächst notwendig, ein gründliches Verständnis des Produktionsprozesses, der Produktionstechnologie und der Bedingungen des betreffenden Instrumentensystems sowie des Konstruktionsschemas, der Konstruktionsabsicht, der Struktur, der Eigenschaften, der Leistung und der Parameteranforderungen des Instrumentensystems zu erlangen.
2. Vor der Analyse und Untersuchung der Fehler im Feldinstrumentensystem ist es notwendig, die Produktionslast und die Änderungen der Rohmaterialparameter von den Feldbedienern zu verstehen, die Aufzeichnungskurven der fehlerhaften Instrumente zu überprüfen und eine umfassende Analyse durchzuführen, um die Ursache des Instrumentenausfalls zu ermitteln.
3. Wenn die Aufzeichnungskurve des Messgeräts eine Gerade ist (eine Linie, die keinerlei Veränderung aufweist) oder wenn die ursprünglich schwankende Aufzeichnungskurve plötzlich zu einer Geraden wird, liegt der Fehler wahrscheinlich im Messgerätesystem. Dies liegt daran, dass die meisten Messgeräte heutzutage DCS-Computersysteme sind, die hochsensibel sind und sehr schnell auf Parameteränderungen reagieren können. In diesem Fall können Sie die Prozessparameter manuell ändern und die Veränderung der Kurve beobachten. Bleibt die Kurve unverändert, besteht grundsätzlich ein Problem mit dem Messgerätesystem; ändert sie sich normal, ist das Messgerätesystem wahrscheinlich nicht schwerwiegend defekt.
4. Wenn sich die Prozessparameter ändern und die aufgezeichnete Kurve einen plötzlichen Wechsel zeigt oder sprunghaft zum Maximum oder Minimum springt, liegt der Fehler häufig im Instrumentierungssystem.
5. Waren die Aufzeichnungskurven des Instruments vor dem Auftreten des Fehlers normal, wurden sie jedoch nach dem Auftreten von Schwankungen unregelmäßig oder ließ sich das System selbst bei manueller Bedienung nur schwer steuern, so ist der Fehler möglicherweise auf das Prozessbetriebssystem zurückzuführen.
6. Bei einer Fehlfunktion eines DCS-Anzeigeinstruments sollten die Messwerte desselben intuitiven Instruments vor Ort überprüft werden. Deutliche Abweichungen deuten auf einen Fehler im Instrumentensystem hin. Kurz gesagt: Bei der Ursachenanalyse von Feldinstrumentenfehlfunktionen ist besonderes Augenmerk auf Änderungen der Eigenschaften des Regelobjekts und der Regelventile zu legen, da diese alle zu den Ursachen beitragen können. Daher müssen sowohl das Feldinstrumentensystem als auch das Prozessbetriebssystem umfassend betrachtet und sorgfältig analysiert werden, um die eigentliche Ursache zu ermitteln.
II. Schritte der Fehleranalyse für das Steuerungssystem von vier wichtigen Messinstrumenten
1. Schritte zur Fehleranalyse in Temperaturregelungssystemen: Bei der Fehleranalyse in Temperaturregelungssystemen sind zunächst zwei Punkte zu beachten: Die Instrumente in diesem System verwenden überwiegend elektrische Instrumente zur Messung, Anzeige und Steuerung; die Messung der Instrumente in diesem System weist oft eine große Verzögerung auf.
(1) Ändert sich der angezeigte Wert des Temperaturmesssystems plötzlich auf den Maximal- oder Minimalwert, liegt in der Regel ein Fehler im Messsystem vor. Da Temperaturmesssysteme eine große Messverzögerung aufweisen, treten solche plötzlichen Änderungen normalerweise nicht auf. Die Fehlerursache ist in diesem Fall meist ein defektes Thermoelement, ein defekter Widerstandsthermometer (RTD), eine defekte Ausgleichsleitung oder ein defekter Messverstärker.
(2) Schnelle Oszillationen des Temperaturregelungssystems werden meist durch eine unsachgemäße Einstellung der PID-Regelparameter verursacht.
(3) Zeigt das Temperaturregelungssystem eine große und langsame Schwankung, ist dies wahrscheinlich auf eine Änderung im Prozessablauf zurückzuführen. Hat sich der Prozessablauf zu diesem Zeitpunkt nicht geändert, liegt wahrscheinlich ein Fehler im Regelungssystem selbst vor.
(4) Schritte zur Fehleranalyse des Temperaturregelsystems: Prüfen Sie, ob sich das Eingangssignal des Regelventils ändert. Bleibt das Eingangssignal unverändert, öffnet das Regelventil und die Membran des Regelventils wird undicht. Prüfen Sie, ob sich das Eingangssignal des Stellungsreglers ändert. Bleibt das Eingangssignal unverändert, ändert sich aber das Ausgangssignal, ist der Stellungsregler defekt. Prüfen Sie, ob sich das Eingangssignal des Stellungsreglers ändert und ob sich anschließend der Reglerausgang ändert. Bleibt der Reglereingang unverändert, ändert sich aber der Reglerausgang, ist der Regler selbst defekt.
2. Schritte zur Fehleranalyse für Druckregelinstrumentensysteme
(1) Bei schnellen Schwankungen der Messwerte des Druckregelsystems ist zunächst zu prüfen, ob Änderungen im Prozessablauf vorliegen. Solche Änderungen werden meist durch einen fehlerhaften Prozessablauf und eine unzureichende Einstellung der PID-Reglerparameter verursacht.
(2) Die Anzeige des Druckregelsystems ist ausgefallen. Die Druckanzeige ändert sich auch nach Änderung der Prozessparameter nicht. Der Fehler liegt üblicherweise im Druckmesssystem. Prüfen Sie zunächst, ob die Druckmessleitungen verstopft sind. Ist keine Verstopfung vorhanden, prüfen Sie, ob sich der Ausgangswert des Druckmessumformers ändert. Ändert sich der Wert, liegt der Fehler im Messanzeigesystem des Reglers.
3. Schritte zur Fehleranalyse für Durchflussregelungssysteme
(1) Zeigt das Durchflussregelsystem den Minimalwert an, prüfen Sie zunächst das Feldmessgerät. Funktioniert es einwandfrei, liegt der Fehler am Anzeigegerät. Zeigt auch das Feldmessgerät den Minimalwert an, prüfen Sie die Öffnung des Regelventils. Ist das Regelventil nicht geöffnet, liegt der Fehler üblicherweise zwischen Regelventil und Regler. Zeigt das Feldmessgerät den Minimalwert an und ist die Öffnung des Regelventils normal, ist die Ursache wahrscheinlich unzureichender Systemdruck, eine Verstopfung der Systemleitungen, ein Pumpenausfall, Kristallisation des Mediums, eine Fehlbedienung usw. Bei einem Gerätefehler können folgende Ursachen vorliegen: Die Druckzuleitung des Blenden-Differenzdruck-Durchflussmessers ist möglicherweise verstopft; die Druckkammer des Differenzdruckmessumformers ist möglicherweise undicht; der mechanische Durchflussmesser hat möglicherweise ein klemmendes Zahnrad oder ein verstopftes Filtersieb usw.
(2) Wenn das Durchflussregelsystem den Maximalwert anzeigt, zeigt das Messgerät häufig ebenfalls den Maximalwert an. In diesem Fall kann das Regelventil manuell geöffnet oder ferngesteuert geschlossen werden. Lässt sich der Durchfluss reduzieren, liegt dies in der Regel an der Prozessführung. Lässt sich der Durchfluss nicht reduzieren, ist das Regelsystem schuld. Prüfen Sie, ob das Regelventil des Durchflussregelsystems funktioniert, ob das Druckmesssystem des Messgeräts ordnungsgemäß arbeitet und ob die Signalübertragung des Messgeräts ordnungsgemäß funktioniert.
(3) Bei häufigen Schwankungen der Messwerte des Durchflussregelsystems kann die Regelung auf manuell umgeschaltet werden. Verringern sich die Schwankungen, liegt dies am Messgerät oder an ungeeigneten PID-Regelparametern. Treten die Schwankungen weiterhin häufig auf, sind sie auf den Prozessablauf zurückzuführen.
4. Schritte zur Fehleranalyse für das Flüssigkeitsstandregelungssystem
(1) Wenn der angezeigte Wert des Flüssigkeitsstandregelsystems den Maximal- oder Minimalwert erreicht, prüfen Sie zunächst, ob das Messgerät ordnungsgemäß funktioniert. Ist die Anzeige normal, schalten Sie die Flüssigkeitsstandregelung auf manuelle Fernsteuerung um und beobachten Sie die Änderung des Flüssigkeitsstands. Stabilisiert sich der Flüssigkeitsstand in einem bestimmten Bereich, liegt der Fehler im Flüssigkeitsstandregelsystem. Stabilisiert er sich nicht, ist dies in der Regel auf einen Fehler im Prozesssystem zurückzuführen, dessen Ursache prozesstechnisch ermittelt werden muss.
(2) Stimmen die Messwerte des Differenzdruck-Füllstandsmessgeräts und des Feldmessgeräts mit Direktanzeige nicht überein, prüfen Sie zunächst die Funktion des Feldmessgeräts mit Direktanzeige. Ist die Anzeige normal, prüfen Sie, ob die Unterdruckleitung des Differenzdruck-Füllstandsmessgeräts undicht ist. Bei Undichtigkeit füllen Sie Dichtmittel nach und justieren Sie den Nullpunkt. Ist keine Undichtigkeit vorhanden, ist möglicherweise der Unterdruck-Migrationswert des Messgeräts fehlerhaft. Korrigieren Sie den Migrationswert, bis die Anzeige des Messgeräts normal ist.
(3) Bei häufigen Schwankungen des Anzeigewerts des Flüssigkeitsstandregelsystems ist zunächst die Kapazität des Regelsystems zu analysieren, um die Fehlerursache zu ermitteln. Eine hohe Kapazität deutet in der Regel auf eine Fehlfunktion des Messgeräts hin. Bei einer niedrigen Kapazität ist zunächst zu prüfen, ob sich der Prozessablauf geändert hat. Falls ja, sind die häufigen Schwankungen wahrscheinlich prozessbedingt. Andernfalls liegt die Ursache möglicherweise in einer Fehlfunktion des Messgeräts. Die obige Beschreibung bezieht sich lediglich auf die Fehleranalyse der vier Hauptparameter, die vom Messgerät einzeln geregelt werden. Im realen Betrieb treten häufig auch komplexe Regelkreise auf, wie z. B. Kaskadenregelung, Bereichsregelung, Programmsteuerung, Verriegelungsregelung usw. Die Analyse dieser Fehler ist komplexer und erfordert eine spezifische Vorgehensweise.
