先进的阀门诊断驱动节省

当与诊断软件配合使用时,智能定位器可用于降低维护成本和停机。

通过Brent Baker和Jordan Mandernach 2021年6月9日
礼貌:爱默生

多年来,工艺设备人员一直在追求预测性维护这一难以实现的目标。工厂尽量监控设备状态,注意出现的问题,并主动解决问题,而不是经常出现故障或维修。这种技术显著降低了维护成本,同时显著提高了产量和盈利能力。

不幸的是,大多数维修人员在他们的探索中取得了有限的成功。预测即将发生的问题在实践中往往很难实现,成功的最大障碍通常是缺乏信息。如何容易地确定关键控制阀何时开始失效?

数据是关键的组成部分

令人痛苦的现实是,对于许多控制阀来说,几乎不可能判断它们是否正在出现问题。控制回路是自动的,所以当阀门性能下降时,PID控制器只是补偿和掩盖问题。循环继续工作,直到阀门完全失效,经常扰乱过程,或迫使关闭机组,甚至整个工厂。

避免意外故障的另一种方法是在例行的基础上经常拉出阀门并进行检查。这种方法通常在问题变得太严重之前就发现问题,但成本很高。通常情况下,阀门被拔出并维修,却发现它功能齐全,几乎不需要维护工作。在其他情况下,阀门内部被不正确地重新加工,造成了以前不存在的新问题。

幸运的是,由于智能定位器诊断技术的进步,还有另一种选择(图1)。数字位置控制器配备了一系列传感器,可以监测控制阀,并在异常情况发生时进行检测。

图1:智能定位器,如Fisher FIELDVUE DVC6200,采用一系列传感器,在阀门完全故障之前检测空气、执行器、填料和阀门问题。礼貌:爱默生

图1:智能定位器,如Fisher FIELDVUE DVC6200,采用一系列传感器,在阀门完全故障之前检测空气、执行器、填料和阀门问题。礼貌:爱默生

当检测到问题时,智能定位器可以将此信息传递给资产管理系统,以提醒人员,以便他们在故障发生前检查阀门。在某些情况下,工厂已经在阀门上安装了具有诊断功能的设备,但未能利用其提供的数据。

知识就是力量

嵌入式阀门诊断可以通过多种方式节省成本。在基本水平上,智能定位器提供自校准功能,使控制阀设置快速高效。然而,一些型号提供了更先进的功能,远远超出了基本的阀门定位功能。

在离线模式下,数字定位器可用于为新阀门创建阀门签名(图2)。该签名可捕获填料摩擦、空气使用、阀门行程和其他参数的详细信息,所有这些都可以与未来的阀门签名测试结果进行比较。通常情况下,对比会迅速凸显出发展中的问题,如仪器不对中、空气供应问题和执行器泄漏。

图2:当控制阀投入使用时,可以捕获阀门特征信息,并将其与未来冲程性能进行比较,以突出发展中的问题并排除故障部件。礼貌:爱默生

图2:当控制阀投入使用时,可以捕获阀门特征信息,并将其与未来冲程性能进行比较,以突出发展中的问题并排除故障部件。礼貌:爱默生

更高级的单位添加当阀门在线并控制过程时,能够监控阀门性能。在这种情况下资产管理软件是否可以运行预定的监视会话来观察性能在正常操作中。如果一个阀门无法达到指令状态或者表现出过度使用空气或异常摩擦,例如,该信息可以传输到资产管理系统,以提醒维护人员开发g的问题。在很多情况下,是诊断软件可以提供可能原因的列表,帮助技术人员快速隔离和解决问题(图3)。

图3:高级定位器诊断数据和软件可以检测出发展中的问题,并为维护人员提供故障排除支持。礼貌:爱默生

图3:高级定位器诊断数据和软件可以检测出发展中的问题,并为维护人员提供故障排除支持。礼貌:爱默生

这些类型的指标直接转化为减少停机时间和更高的控制阀可靠性。

一些先进的数字位置控制器还可以检测触发事件,并在事件发生之前、期间和之后捕获阀门轮廓和性能数据。这些数据可能不能防止事件发生,但这些信息通常对于快速隔离问题的根本原因以及识别任何故障组件以便快速修复至关重要。

顶级智能定位器用于防喘振和安全联锁阀。这些阀门控制器结合了上述所有功能,并能够进行部分行程测试,以确保阀门在喘振或跳闸条件下能够按要求工作。

开发诊断程序

利用定位器诊断的第一步是评估工厂已经就位的信息和设备。许多现有的控制阀可能具有未被利用的诊断功能。如果可能,在阀门调试或维修时,应该捕获每个阀门的数字特征,以便评估未来的性能。

第二步是根据控制阀对过程的影响来确定控制阀的优先级。关键阀门,如安全联锁阀、防浪涌阀、锅炉给水阀等,对工厂运行构成了最大的风险。因此,集中精力研究这些阀门将对工厂的生产力和盈利能力产生直接和重大的积极影响。

从最关键的控制阀开始,工厂人员应评估可用的诊断水平,并在必要时加强这种能力。关键控制阀通常需要进行在线诊断。一些智能定位器可以现场升级,以提供比目前提供的更高级别的诊断。

如果尚未安装,则应采购和安装必要的软件和通信网络,以便诊断警报可以自动路由到维护支持人员和其他相关人员(图4)。该软件可用于安排自动化诊断测试和设置警报阈值,这是任何控制阀可靠性程序的关键组成部分。

图4:诊断数据只有在将警报传递给正确的人员并迅速采取行动时才有用。礼貌:爱默生

图4:诊断数据只有在将警报传递给正确的人员并迅速采取行动时才有用。礼貌:爱默生

在计划关井工作时,诊断数据是非常宝贵的。通常诊断可以提供一个强有力的指示,哪些控制阀需要维修,哪些不需要。通过集中精力解决有问题的阀门,工厂可以缩短停机时间,大幅减少周转预算。诊断还可以标记出故障的阀门组件,因此可以订购长时间的先导部件,并在停机时及时到位。

真实世界的储蓄

控制阀诊断程序的实施为许多终端用户节省了大量资金。

爱荷华州的一家除草剂厂通过使用先进的控制阀诊断技术,将工厂的反应性维护转变为预测性维护,从而减少了23万美元的年维护成本。仅在一个案例中,该工厂在关闭机组之前发现并解决了一个正在发展的控制阀问题,从而每小时节省了近10万美元。

路易斯安那州的一家造纸厂由于阻尼器定位问题而遭受常规锅炉跳闸的困扰。具有先进诊断功能的升级智能定位系统消除了这些行程,避免了因计划外停机而造成的每小时18,000美元的损失。

一家联合循环发电厂在每次停机期间都要重做所有关键阀门,以便在工厂恢复服务时最大限度地延长正常运行时间。在安装了许多升级的数字阀门定位器并实施诊断警报软件后,工厂能够更有效地集中精力进行故障修复工作。该工厂仅在一次停电中就节省了6.8万美元,每年的成本减少了3.35万美元。在其他工厂的类似项目中,每个阀门平均节省了1200美元,方法是把维修工作重点放在实际有问题的阀门上,而不去管其他阀门。

结论

预测未来并非易事,但智能数字定位仪提供的先进诊断技术可以帮助维护人员做到这一点。在许多情况下,工厂可能会发现他们已经有了必要的组件和网络,他们只需要从这些组件中收集数据,并使其可供支持人员使用。在其他情况下,现有的阀门定位器可能能够进行简单的现场升级,以提供更高级别的诊断支持。

利用先进的控制阀诊断程序已经多次对工厂的正常运行时间和可靠性产生了重大的积极影响,即使它们降低了维护成本。

如果您的工厂在停机期间遭遇意外停机和高昂的维护成本,对阀门定位器诊断功能的调查可能被证明是一项有价值和有利可图的努力。如果您不确定从哪里开始,咨询经验丰富的阀门供应商或制造商将使您走上成功的阀门维护计划的道路。

原始内容可以在设备工程


作者简介:Brent Baker是艾默生Fisher Instrumentation的产品经理,拥有14年的经验。他在艾默生教育服务公司担任了12年的讲师和内容开发人员,专注于培训客户和艾默生员工关于费雪控制阀和仪表的安装、操作、维护和故障排除。他目前的职责包括支持当前的Fisher仪器和新产品开发。Jordan Mandernach是Fisher Instrumentation的软件产品经理。他在过程控制仪器仪表和软件行业有8年的经验。他的背景是新产品开发和软件营销。