了解阀门执行器诊断

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电动马达操作阀(MOVs)的持续诊断评估已经成为资产管理、预测性维护计划、故障排除和定期维护的重要工具。预测功能使您的维护人员能够积极主动地为MOVs提供服务，同时限制昂贵的故障和计划外的工厂流程关闭。在计划的停机时间内，维护人员会得到他们需要的信息，以优先考虑阀门和执行机构的维护，以充分利用稀缺的机会。

诊断方面的改进

电动阀门的诊断测试始于近30年前，以验证核电工业中与安全相关的动器的可操作性。由于这种周期性的、手动启动的诊断测试形式可以识别阀门和执行器的问题，它不仅成为验证MOV运行的工具，而且还用于故障排除和预防性维护。

仪表板显示程序中每个阀门的状况和功能。

单个阀门的典型GUI。

近年来，电子智能驱动设备的创新为工厂人员创造了高度复杂但劳动密集型的故障排除工作。为了克服劳动强度，结合客户要求开发的内置自检(BIST)功能，已经取消了手动启动，并将历史定期诊断测试转换为连续过程，在电动执行器中集成执行，如诊断系统仪表板图形所示。

如今，电动阀门执行器由数字通信网络提供服务，在新工厂安装中很常见。这在一定程度上是由于电动执行器的最新进展，使其能够比同类气动模型处理更多的诊断信息。目前电动执行器的许多创新工作都旨在为最终用户提供更多的诊断信息。

使用FDT和EDDL

虽然网络执行器带来的优势有很多，但维护和资产管理人员的主要目标是以清晰、准确和及时的方式接收详细的诊断数据，以便采取适当的措施，以避免工厂关闭。由于诊断开发所需的设备知识深度，设备制造商应该对数据进行精确包装，以便通过数字通信网络进行正确传输，以便在工厂的诊断软件中显示。由于构成现代工艺系统的不同单元的独特特征和故障模式，设备制造商能够设计出能够具体评估每个单元的诊断策略，而不是使用基于设备类型的通用脚本，这可能会产生误导。

针对网络通信的设备特定诊断信息的打包应该开发成在两个互补的设备集成平台上运行:现场设备工具/设备类型管理器(FDT/DTM)和电子设备描述语言(EDDL)。这两者都可以使用现场总线网络，如基金会现场总线或Profibus，将数据从现场传输到最终用户。

FDT/DTM允许主控制系统或工程/资产管理工具(FDT)和设备特定软件组件(DTM)之间进行数据交换。执行器和阀门可以通过集成在FDT框架中的dtm进行操作、配置、监控和诊断。图形用户界面(GUI)通过fdt兼容的界面支持高级视图。

EDDL允许在主机控制系统或工程/资产管理工具和设备特定的软件组件(称为设备描述(DD)文件)之间交换数据。DD文件以纯文本格式提供，可以用文字处理应用程序打开。该文件集成到主机控制系统中，用于操作、配置、监控和诊断现场单元。

这两个平台都提供了许多优点，包括用于报警、直方图、图表和图形的GUI，以及集成到MOV数字网络时的其他相关数据。设备制造商支持这两种技术，而且很可能会继续这样做。给定的终端用户通常会根据与大型控制系统供应商、现场总线架构和仪表约定相关的偏好选择一个或另一个平台。有些技术是紧密结合的，并且倾向于一起使用。

网络电动阀门可以在大型工厂环境中有各种尺寸和应用。来源:Flowserve Limitorque

使用预先打包的数据

无论给定工厂使用何种平台，成功部署诊断的关键组件都取决于设备制造商的软件开发技术。其中一种技术是在通过现场总线网络上运行的设备集成平台传递数据之前预先打包数据。

在电动执行器中构建诊断引擎软件组件，并预先打包诊断分析功能，允许您可视化地访问多种类型的阀门和执行器诊断信息，这些信息对组织中的不同部门都有意义。通过遵循NAMUR NE-107标准(基于NAMUR工作组2.6建立的指导方针的基金会现场总线诊断规范)，在开发过程中，最终用户能够将每个阀门和执行器警报、警报和诊断条件分类为故障、超出规格、维护或检查功能。然后将数据发送给相应的工厂人员。

一些现代电动执行器系统允许在本地显示器或蓝牙设备上访问状态数据和警报。蓝牙设备上使用的软件可以访问完整的FDT/DTM或EDDL接口的最常用功能，因此可以轻松访问阀门和执行器数据。P3上的图形显示了一个移动设备界面的示例。

阀门诊断参数

特定于阀门的诊断使您能够监控工厂或过程中所有阀门和执行器的运行状况。通过在电动执行器内部收集、分析和封装结果，您可以监控阀门的健康状况。在发生严重故障之前发出阀门警告，可以让维护人员有时间对阀门进行维修，而不会造成计划外关闭和生产力损失。

许多操作参数可以作为阀门健康状况的指标，包括:

• 执行器在阀门行程中的扭矩趋势;

• 捕获阀门周期计数;和

• 监测阀门的行程跨度。

当评估执行器的扭矩趋势时，建立一个标称基线，然后进行持续的比较分析。

低扭矩情况会提示警告和/或警报，通常与阀杆或阀塞损坏、阀座泄漏、闪烁、填料磨损、键剪切或阀杆-阀杆螺母接口损坏有关。

如果出现高扭矩情况，则表明阀门存在以下问题:阀座磨损、堵塞、粘胶、剧烈振动、阀杆润滑不足、填料过紧或其他机械问题。

捕捉阀门周期或操作计数可以让维护人员评估使用情况，同时在达到用户指定的计数设定值后提示服务提醒。这可以快速帮助维护工程师确定是否存在过度磨损情况，是否需要维修。

诊断阀门在一段时间内的行程范围，可以验证与阀门相关的重要属性，包括正确的通径和性能范围。为了获得最佳的调节性能，大部分阀门操作应位于接近50%开度的位置。自然地，开启/关闭阀门应用应该显示在0%和100%开启之间的正态分布。在一个方向或另一个方向上倾斜的数据表明阀门可能不是最优的应用尺寸。对于阀门的选择，典型的流动条件与管道通径同样重要。

致动器诊断

设备内收集的执行器特定数据应包括标准关键部件的信息，如电动机、机械传动装置、位置编码器、扭矩传感器和电机控制器/接触器。执行器的BIST特性分析与组件相关的数据，以确定执行器的总体运行状况。

通过收集电机供电电压、电流、绕组温度和运行时间，您将能够清楚地看到电机的性能指标。单个用户可配置的阈值为产生电机警告和警报提供方向。例如，电机电流高的情况可能预示着即将发生的问题，如电机故障、机械齿轮效率损失和线路电压低。

编码器通常用于电动执行器中，以实现精确的阀门定位，因此将编码器诊断集成到执行器中非常重要。这些组件是使用光学或机械传感技术的绝对或增量式旋转编码器。光学编码器通常使用通过光盘上的狭缝照射到光电二极管上的led。机械编码器通常采用磁化材料条放在旋转圆盘上，与霍尔效应传感器相互作用。

编码器/传感器设计的冗余使BIST功能能够识别特定电子组件故障是否只值得警告或警报加上执行器的安全关闭。对于电机控制，大多数电动执行器使用机械换向接触器或固态电机控制器。当固态器件包括在内时，有更多的诊断功能，因为其基于微处理器的软件可以监测与电机驱动器绝缘栅双极晶体管(IGBT)、内部RAM和总线通信相关的详细性能特征。

已经开发了创新的设计技术，以确保执行器机械换向接触器具有诊断和保障措施，以防止错误操作。通过持续分析与电机换向接触器继电器驱动晶体管相关的专用信号线，执行器可以消除由内部电子故障和不稳定的外部命令信号引起的意外错误执行，以及报告当前状态、警报和执行器的健康状况。

节省时间和金钱

有无数的诊断测试技术可以用于MOVs，包括部分中风和紧急停机测试。阀门和执行器在工业应用中安装时，应配备持续嵌入式设备测试的核心要求。

随着工厂资产管理系统的不断扩展，能够监测MOV健康指标并以用户友好的方式传达结果的电动执行器与执行阀门同样重要。这些信息可以帮助您和您的维护人员最大限度地减少计划外停机时间，并在计划停机期间优先进行维护，以提高设施的盈利能力。

作者信息

B. Scott Wilkerson是Flowserve流动控制部门的高级产品经理。

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