压力传感仪器的改进使新的实践成为可能

关键字 过程控制和仪表 压力传感 压力传送器 仪器校正及保养

考虑到自动化系统技术的生命周期成本，可以通过降低能耗、原材料成本和人员需求，并通过更好的资产利用来提高产量，从而帮助降低成本底线自动化彼得·马丁的一本书。

其中一个例子是在过去30年里现场仪器的改进。这些改进通过提高性能对工厂效率产生了直接影响。然而，使用较少的是这些改进所启用的“新的最佳实践”。

在过去30年里，变送器的主要特性包括:

• 性能;

• 可靠性;

• 情报;

• 灵活性;而且,

• 可伸缩性。

对这些设备参数的增强将继续提高设备功能，更重要的是，为用户提供新的机会。发射机的改进使用户能够挑战设备安装、维护和规范的现有实践。

实施最佳实践

大多数工厂采用被动或预防性维护方法，没有利用更智能、更好的设备的改进。在现场设备选择、安装和可维护性方面使用新的最佳实践将减少时间和成本，同时改善操作和流程可用性。

当今基于微处理器的变送器可以实现的一个例子是，用户可以简化校准程序，扩展校准之间的频率，并执行变送器验证与校准。在过去的30年里，设备的性能、稳定性和可靠性都有了近10倍的提高。

在过去的30年里，随着压力变送器安装基数的增加，变送器的跨度误差百分比的降低和现场可靠性的提高总体上保持了同步。

在实施新的最佳做法之前，有必要考虑的原则包括:

• 从技术人员的角度出发，最大限度地降低服务和维修的风险和成本;

• 关注生命周期成本与短期资本项目成本(例如，工程使用一年，但维护必须使用20年);和

• 将可维护性(即，将设备恢复或保持在规定的运行状态所需的时间和资源)视为仪器寿命周期成本的关键因素。

减少工作订单

许多工厂经理希望从被动/预防性操作转向预测性维护，并将维护费用只花在需要维护的设备上。结果是可量化的，因为造成压力变送器工单的主要原因是有限的。近三分之二(63%)的压力变送器工单是例行仪器检查或“没有发现问题”。“上一代设备的技术进步已经对许多剩余的维护操作产生了影响。

维护部门面临的挑战首先是了解技术改进是否可以消除许多工作订单请求的必要性。第二个挑战是确定将改变哪些实践以利用这些技术改进。

例行检查和“幽灵旅行”占压力变送器工作订单的近三分之二。这两个领域代表了“唾手可得”的机会，可以减少维护时间和成本。

常规检查

仪器的漂移规格表明需要多久进行一次调整来维护该设备。发射器校准检查定期进行，通常从每六个月一次到每年一次不等。这些标准是基于20世纪80年代设备的典型发射机漂移规范。这些“历史性”的标准受到了发射机改进的挑战，现在发射机的稳定性比早期设备提高了10倍。

典型变送器所需的校准或验证频率要求小于0.4%的量程误差，随着仪器稳定性的增加而急剧下降。这里将“智能”发射机与最新的“最先进”技术进行比较。

确定适当的发射机校准频率需要考虑特殊应用要求，如安全、保管转移协议等。请注意，iso9000认证并没有规定校准的频率。它只要求适当的文件和遵守已建立的校准实践。要确定适当的校准频率和文件，请考虑两个标准:应用的精度要求和安装的变送器的性能和稳定性。

通过将应用性能要求与变送器的安装性能进行比较，确定校准或验证间隔。对于发射机校准频率的简单评估，供应商提供的软件工具允许用户在特定的用户定义应用中量化特定发射机随时间的安装可重复性。

没有发现问题

减少“幽灵行程”频率的一种行之有效的方法是通过预测性维护或设备健康监测(EHM)而不是预防性维护。为了说明EHM的价值，考虑一下“轮胎上的钉子”的类比。汽车轮胎上的钉子如果不被发现，最终会导致爆胎，可能导致事故。事故后修理汽车——被动维修——可能非常昂贵。预防性维护要求使用者在每次出行前检查轮胎，检查是否有嵌入的钉子。这可能非常耗时，因为大多数检查可能不会发现钉子。此外，如果在汽车离开车道后不久，钉子刺穿了轮胎，这些检查将无法防止事故的发生。

大多数为压力变送器写的工单都在例行检查中，或者结果是“没有问题”。在过去的三十年里，由于技术的进步，许多常见的维护已经被消除了。

我们需要的是预测性维护——换句话说，忽略轮胎，直到它提醒你轮胎上有钉子。很明显，这种方法可以最大限度地减少维护劳动力和事故风险。那么，为什么不是每辆车的仪表盘上都有一个“轮胎钉灯”呢?对于轮胎和变送器来说，预测性维护的关键因素是合适的诊断。

最近的变送器技术增强，现在通过启用变送器运行状况诊断和高级过程诊断，使这成为可能。例如，一个典型的“智能”发射机有一个可以访问100多个设备参数的微处理器。现场技术人员可以通过手持通信器远程或本地访问这些诊断参数。技术人员还可以远程访问设备，而无需离开带有资产管理软件的维修车间。

根据所使用的程序类型，相对维护成本的范围很广。由于不必要的维护，预防性维护的费用可能是预测性维护的五倍。然而，被动维护的成本可能是预测性维护的15倍，因为等待设备故障的成本可能非常高。最后，如果故障影响流程操作，成本可能高达预测性维护成本的40倍。因此，预测性维护是迄今为止维护仪器最具成本效益的方法。内置的发送器诊断是实现这些实践的关键推动者。

校准的问题

压力变送器校准偏移主要是由模拟元件漂移或非自然事件引起的，例如传感器压力过大。由于电子器件上的环境影响(热、湿等)，所有的仪器仪表都受到模拟元件漂移的影响。更新的发射机通过创新的电子封装变得更加坚固。电子和传感器模块的密封已经做了很多工作，以保护他们免受恶劣的植物环境。仅这一点就提高了仪器的可靠性，鲁棒性，减少了变送器漂移，使实际工艺条件下的长期(长达10年)稳定性成为可能。

不同维护的相对成本会影响工厂的底线。较新的变送器技术允许向仪器维护的预测模型迁移。

今天，典型的发射机通常安装在距离主元件10-15英尺的地方。脉冲线连接主元件和发射机。没有固定的安装标准;每个应用程序都是独一无二的。由于生成的线路具有独特的几何形状，因此在分级中安装变送器需要额外的阀门、跟踪、支撑和绝缘，这也增加了安装成本。脉冲线是不准确和可变性的来源。即使使用新的干净的脉冲线将差压变送器连接到过程中，也会引入误差，这些误差将由压力变送器(相当准确地)测量。补偿这些误差是困难的，因为安装取决于应用程序和技术人员。隔离方案和温度条件的缺陷也会影响精度，并可能导致堵塞和故障。

大多数发射机都安装在地势较低的地方，因为这是一直以来的做法。一级安装增加了初始和维护成本。

在过去的十年中，变送器设计取得了重大进展，使直接安装成为可能。例如，长期保证的稳定性、提高的可靠性、远程访问的自检诊断，以及远程显示和接口等功能，使直接安装变得可行。仪器不再需要随时可用。安装成本和部件少。

选择供应商

可靠的发射机通过减少工作订单来降低维护成本，但是如何对产品的可靠性进行基准测试或量化则不那么明显。寻找可靠的变送器设计，供应商质量控制(良好记录和统计健全的分析，包括第三方故障模式，影响和诊断分析，加速寿命模拟，MTBF分析)，供应商经验(安装基础的大小)，以及持续改进可靠性的历史。

评估设备质量的可靠基准是平均故障间隔时间(MTBF)数据。MTBF被定义为随机常数故障的度量，这些故障不能通过材料选择或日常维护来减少，它只影响磨损失效模式。平均是不设备在野外条件下工作时间的度量。

如果MTBF是随机故障的度量，那么产品稳健性是对设备如何应对计划外或异常事件的度量。通常，产品稳健性用于描述仪器的安装可靠性。安装可靠性的一个简单预测指标是经验。供应商的反馈和改进机会是已安装基础的大小和所服务的各种应用程序的函数——一个简单的学习曲线。

支持可维护性

在选择压力变送器时，除了鲁棒性和可靠性外，还需要考虑其他因素。这些包括:

• 模块化软件设计。流程工厂中没有什么是静态的——未能利用可扩展的智能平台可能会创建一个今天很容易工作，但明天就不切实际的系统。仪器软件的一个关键要求是通信灵活性，从而实现先进的测量诊断和增强的测量能力。包括对基金会现场总线协议的简单和经济有效的升级，以及设备升级到无线通信或基于web的通信的途径，都是有用的特性。

• 材料标准化。标准化使用户能够减少过程循环设备的平均维修时间(MTTR)。压力变送器在近50%的流量和容器应用中使用，因为变送器通常是最可靠的技术，可以与过程隔离，便于维护。如果发生故障，可以更换标准变送器，使工艺回路迅速恢复在线。

因此，使用变送器的过程循环通常应该具有最高的MTBF和最低的MTTR。具体到变送器，MTTR是基于变送器的灵活性设计，实现部件的完全互换性。单个发射机的估计MTTR应小于1小时。

压力变送器和其他现场仪器的技术为提高底线提供了新的机会。使用新的最佳实践可以降低工厂的总安装成本和维护成本，并提高工厂的效率和可用性。

欲了解更多信息，请登录www.globalelove.com/freeinfo或访问www.emersonprocess.com．

额外的资源

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• 会计需求将更新工业技术投资

• 压力传感:无处不在!

作者信息

Eric Wickberg是艾默生过程管理的压力应用经理，Tim Twining是Rosemount测量部门的高级应用工程师。

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