انحراف قياس درجة الحرارة في مصانع العمليات: تحليل الأسباب الجذرية والتصحيح
فهم أعطال توصيل RTD
انحراف قياس درجة الحرارة يعطل حلقات PID ويسبب هدرًا غير ضروري للطاقة. يبلغ مشغلو المحطات عن أخطاء تتراوح بين 2-3 درجات مئوية تتراكم خلال فترات التشغيل. السبب الجذري عادةً ما يكون في دائرة القياس، وليس في المستشعر نفسه.
تستخدم كواشف درجة الحرارة بالمقاومة (RTDs) توصيلات بثلاثة أسلاك أو أربعة أسلاك لتعويض مقاومة أسلاك التوصيل. تقبل بطاقة Emerson Ovation EPRO EPDG مدخلات RTD بثلاثة أسلاك مباشرة. تقيس البطاقة مقاومة أسلاك التوصيل وتطرحها من القراءة الإجمالية. ومع ذلك، يفترض هذا التعويض تساوي المقاومة في جميع الأسلاك الثلاثة.
- أولاً، تحقق من تناسق مقاس أسلاك التوصيل. يجب أن تستخدم جميع الأسلاك الثلاثة نفس سلك AWG.
- ثانيًا، افحص عزم ربط أطراف الموصل. الأطراف الفضفاضة تخلق تغييرات متقطعة في المقاومة.
- ثالثًا، افحص عزل الأسلاك من الهجوم الكيميائي. البيئات الحمضية تهاجم الموصلات النحاسية.
- رابعًا، قِس مقاومة كل سلك عند 20 درجة مئوية. القيم التي تزيد عن 5 أوم لكل سلك تشير إلى صغر حجم السلك أو التآكل.
تتطلب بطاقة Yokogawa CENTUM VP AAI143 مقاومات شنت خارجية بقيمة 250 أوم لأجهزة الإرسال ذات السلكين. قم بتركيب مقاومات دقيقة ذات استقرار 50 جزء في المليون. المقاومات الكربونية الرخيصة تنحرف مع تغيرات درجة الحرارة. هذا يضيف خطأ قياس إضافي.
فشل تعويض تقاطع التوصيل البارد للثرموقبل
تولد الثرموقبلات ملي فولتات تتناسب مع فروق درجات الحرارة. تقوم دائرة تعويض تقاطع التوصيل البارد (CJC) بتحويل هذه الفروق إلى درجات حرارة مطلقة. فشل CJC ينتج انحرافات ثابتة كبيرة في القراءات.
- أولاً، حدد نوع مستشعر CJC. تستخدم معظم الأنظمة ترمستور أو مستشعر دائرة متكاملة عند كتلة التوصيل.
- ثانيًا، قِس جهد CJC مباشرة. استخدم فولتميتر عالي المقاومة. قارن مع القيمة المتوقعة عند درجة الحرارة المحيطة.
- ثالثًا، تحقق من التوصيل الحراري لكتلة التوصيل المتساوية الحرارة. يجب أن تحافظ كتلة التوصيل على توازن حراري.
- رابعًا، افحص وجود تيارات هوائية بالقرب من خزانة التوصيل. ركب حواجز إذا تغيرت درجة الحرارة المحيطة بأكثر من درجتين في الساعة.
توفر عدة تعويض تقاطع التوصيل البارد Allen-Bradley 1794-CJC2 تعويض CJC تلقائي لمدخلات الثرموقبل. تقرأ وحدة 1794-IRT8 أنواع الثرموقبل J وK وT مع CJC مدمج. تسمح جداول CJC اليدوية بتكوينات مخصصة للأنواع النادرة R وS وB.
تدهور مصدر طاقة حلقة جهاز الإرسال
تتطلب أجهزة الإرسال ذات السلكين طاقة حلقة 24 فولت تيار مستمر. يقل سعة التيار الخارج مع تقدم عمر مصدر الطاقة. يعوض جهاز الإرسال ذلك بتقليل إثارة المستشعر. تتأثر دقة القياس.
- أولاً، قِس جهد الحلقة عند أطراف جهاز الإرسال تحت الحمل. يجب أن يتجاوز الجهد 12 فولت تيار مستمر كحد أدنى.
- ثانيًا، احسب مقاومة الحلقة. أضف مقاومة مدخل جهاز الإرسال، مقاومة الكابل، ومقاومة المؤشر.
- ثالثًا، تحقق من قدرة مصدر الطاقة على توفير 4-20 مللي أمبير عند أقصى مقاومة للحلقة.
- رابعًا، افحص تدهور الصمام الثنائي في مؤشرات الطاقة من الحلقة. انخفاض جهد الصمام الأمامي يقلل من هامش الجهد المتاح.
توفر قنوات Foxboro I/A Series FBM04 واجهة جهاز إرسال بأربعة أسلاك. تستقبل القناة 1 مصدر 24 فولت من مصدر خارجي. تقيس القناة 2 التيار 4-20 مللي أمبير. هذا التكوين يلغي أخطاء انخفاض الجهد الناتجة عن طول الكابلات. قم بضبط مقياس بطاقة الإدخال التناظرية في أداة FBM SCP. عيّن وحدات الهندسة، التخميد، ومعايير الإنذار أثناء التشغيل الأولي.
انحراف معايرة المستشعر عبر دورات التشغيل
ينحرف الثرموقبل بسبب التغيرات الحرارية، الاهتزاز الميكانيكي، والتعرض الكيميائي. تنحرف RTDs البلاتينية بسبب التلوث وأضرار التعامل. تلتقط المعايرة المجدولة الانحراف قبل أن يؤثر على جودة المنتج.
- أولاً، حدد فترة المعايرة بناءً على نوع المستشعر وشدة التطبيق. تتطلب الثرموقبلات نوع K في الأجواء المختزلة فترات 6 أشهر. تتحمل RTDs البلاتينية في العمليات النظيفة فترات 12 شهرًا.
- ثانيًا، قم بالمقارنة في الموقع مقابل موازين حرارة مرجعية. أدخل مسبار مرجعي معاير على بعد 10 مم من مستشعر العملية.
- ثالثًا، سجل درجة الحرارة المحيطة أثناء المعايرة. تؤثر تغيرات درجة الحرارة على دقة المرجع.
- رابعًا، احسب عدم اليقين المجمع. يشمل عدم يقين ميزان الحرارة المرجعي، عدم يقين الدقة، وعدم يقين التكرار.
تدعم وحدة Allen-Bradley 1794-IRT8 بروتوكول HART للتحقق من معايرة المستشعر. وصل جهاز تواصل HART بحلقة 4-20 مللي أمبير. اقرأ بيانات معايرة المستشعر من ذاكرة جهاز الإرسال. قارنها مع نتائج التحقق في الموقع.
تداخل EMI في كابلات الإشارة
تحتوي البيئات الصناعية على تداخل كهرومغناطيسي (EMI) كبير. تحفز محركات التردد المتغير، معدات اللحام، ومصادر الطاقة المتقطعة ضوضاء في كابلات المستشعر. تعدل الضوضاء إشارة 4-20 مللي أمبير. يرى نظام DCS تقلبات ظاهرية في درجة الحرارة تتراوح بين 5-10 درجات.
- أولاً، مرر كابلات الإشارة في صواني كابلات مخصصة. حافظ على مسافة لا تقل عن 300 مم من كابلات الطاقة.
- ثانيًا، استخدم كابلات مزدوجة ملتوية ومظللة لتوصيلات الثرموقبل. أرضي الدرع من طرف واحد فقط.
- ثالثًا، ركب نوى فيريت على كابلات جهاز الإرسال. تخمد ملفات التخميد الوضعية الضوضاء عالية التردد.
- رابعًا، طبق ترشيح RC عند بطاقة إدخال DCS. اضبط ثابت زمن الفلتر بين 1-2 ثانية لتطبيقات درجة حرارة العملية.
يوفر نظام Emerson Ovation ترشيحًا برمجيًا على المدخلات التناظرية. انتقل إلى شجرة تكوين الإدخال/الإخراج. عدل معلمة زمن ترشيح الإدخال من القيمة الافتراضية 0.5 ثانية إلى 2 ثانية. هذا يقلل الضوضاء لكنه يزيد زمن الاستجابة.وازن بين الدقة وأداء حلقة التحكم. تقدم وحدة الإدخال التناظرية Yokogawa AAI143 ترشيحًا قابلًا للتكوين مماثلًا لأنظمة CENTUM VP.
الخلاصة ونصائح العمل
تتراكم أخطاء قياس درجة الحرارة في كل مرحلة من مراحل نظام التحكم. ثلاث إجراءات تمنع مشاكل الانحراف المزمن.
أولاً، أنشئ قياسات أساسية أثناء التشغيل الأولي. سجل ظروف البيئة، أطوال الكابلات، وبيانات المعايرة الأولية. استخدم هذه الأساسات في استكشاف الأخطاء مستقبلاً. ثانيًا، طبق صيانة قائمة على الحالة للمستشعرات. استبدل المستشعرات عندما يتجاوز الانحراف 1% من المدى. ثالثًا، حافظ على سجلات معايرة مفصلة في نظام إدارة الصيانة المحوسب (CMMS). تتبع اتجاهات الانحراف مع الوقت. توقع الفشل قبل أن يؤثر على جودة المنتج.
يتطلب تكامل GE Proficy وEmerson Ovation تكوين وحدات هندسية متسقة. تحقق من أن كلا النظامين يستخدمان نفس مقياس درجة الحرارة ودقة الأرقام العشرية. التكوينات غير المتطابقة تسبب ارتباكًا أثناء استكشاف الأخطاء وتسليم الوردية. تشكل الأجهزة الموثوقة مثل بطاقات Foxboro FBM04 وYokogawa AAI143 أساس قياس درجة حرارة دقيق في مصانع العمليات الحديثة.
