Отстраняване на неизправности при турбинни разходомери: Yokogawa и Allen-Bradley ControlLogix

Как работят турбинните измервателни уреди и къде се провалят

Турбинният измервателен уред преобразува кинетичната енергия на флуида в въртене на ротора. Индукционна бобина генерира импулси при преминаване на лопатките. K-факторът определя преобразуването между честота и дебит. Точността зависи от геометрията на ротора, триенето на лагерите и вискозитета на флуида.

Серията Yokogawa EF-TG покрива диапазон от 0,7 до 700 м³/ч в зависимост от размера на тръбата. Точността е ±0,5% при референтни условия: 15°C, вискозитет от 0 до 100 cSt, число на Рейнолдс над 10 000. Повечето повреди на място се дължат на износване на лагерите, замърсяване, газово навлизане или деградация на индукционната бобина.

Allen-Bradley 1756-HSC обработва импулсния изход, приема входове до 1 MHz с конфигурируеми режими за броене, скорост и период. Преобразуването от честота към дебит се извършва в ControlLogix процесора чрез блокове за скалиране. 1756-CFM конфигурируемият модул за измерване на дебит предлага алтернатива с вградени изчисления на дебита и скалиране на K-фактора.

Процедура за диагностика на повреди на място в седем стъпки

• Стъпка 1: Потвърдете процесните условия. Проверете действителния дебит с независимо измерване. Ако действителният дебит е нула и уредът показва нула, повредата е нагоре по веригата. Ако има дебит, а уредът отчита нула, преминете към Стъпка 2.
• Стъпка 2: Проверете състоянието на импулсния вход на 1756-HSC. В Studio 5000 разгледайте HSC.CH0.InputState и HSC.CH0.AccumulatedCount. Ако броят е статичен при наличие на дебит, изолирайте повредата, като свържете ръчен честотомер на разклонителната кутия.
• Стъпка 3: Измерете изхода на индукционната бобина на клемната кутия на уреда. При 10 м³/ч през DN50 EF-TG с K-фактор 450 импулса/литър, очакваната честота е 75 Hz. Амплитудата на сигнала трябва да надвишава 30 mV пиково до пиково. Под 20 mV показва деградация на бобината или износване на лагерите.
• Стъпка 4: Извършете ръчен тест на въртене на ротора. Изолирайте уреда от процеса. Отворете корпуса на уреда чрез фланцова капачка. Завъртете ротора ръчно. Той трябва да се върти свободно поне 3 пълни оборота. Всяко съпротивление показва замърсяване на лагерите. Подменете целия ротор и лагерния модул като комплект.
• Стъпка 5: Проверете условията нагоре по веригата за газово навлизане. Газът се движи по-бързо от течността и върти ротора над истинската скорост. Потвърдете, че налягането след уреда е по-голямо от 2× налягането на парата на флуида плюс 1,25× пад на налягането през уреда. За вода при 80°C налягането трябва да надвишава 59 kPa.
• Стъпка 6: Потвърдете K-фактора в ControlLogix след смяна на ротора. Намерете таг за скалиране (обикновено FT_xx_KFACTOR). Въведете новия K-фактор от калибрационния сертификат. Използвайте стойността при 60% от номиналния дебит за приложения в стабилно състояние.
• Стъпка 7: Извършете обемна проверка. Работете с уреда при 60% от номиналния дебит за 10 минути. Сравнете с калибриран референтен тотализатор. Допустимата точност е в рамките на ±0,75% от показанието.

Повреди с високи показания: газово навлизане и смущения нагоре по веригата

Високите показания са опасни при пренос на собственост. 3% завишение води до значителни финансови разминавания. Два основни фактора доминират.

Първо, газовото навлизане е най-често при течни услуги. EF-TG издава чуваемо „цъкане“, когато газ преминава през него. Ако чуете цъкане и показанието е с 5 до 15% по-високо, газовото навлизане е основният заподозрян.

Второ, смущенията в тръбопровода нагоре по веригата влияят на профила на потока. Турбинните уреди изискват 10 диаметъра тръба преди и 5 след уреда. Лакът в рамките на 5 диаметъра увеличава грешката с 1 до 3%. Частично отворен затворен клапан в рамките на 3 диаметъра може да увеличи грешката до 8%.

Електромагнитните смущения от кабели на честотно регулирани задвижвания (VFD) причиняват фалшиви импулси в 1756-HSC. Разделяйте сигналния кабел от захранващия с поне 300 мм. Използвайте екраниран усукан чифт за трасета над 10 метра. Заземявайте екрана само от едната страна — на клемата на 1756-HSC.

Периодична поддръжка и предсказуемо наблюдение

За чисти въглеводородни услуги Yokogawa препоръчва проверка на лагерите на всеки 18 месеца или 8 000 часа. За флуиди с частици над 50 микрона, намалете на 12 месеца. Инсталирайте Y-филтър нагоре по веригата — минимум 100-меш неръждаема стомана.

Прилагайте предсказуемо наблюдение чрез 1756-HSC в режим на измерване на период. Конфигурирайте HSC да отчита период на импулсите вместо брой при стабилен поток. Записвайте периода на всеки 15 минути в хисториан. Увеличаващ се период при постоянен дебит показва триене в лагерите преди да се появят видими грешки в показанията. 1756SC-CTR8 8-канален броячен модул поддържа инсталации с няколко уреда, където няколко турбинни измервателни уреда подават данни към един ControlLogix шаси.

Заключение и препоръки за действие

Повредите на турбинните измервателни уреди са предсказуеми с организирана диагностика. Започнете с независимо потвърждение на действителния дебит. Проверете състоянието на импулсите на 1756-HSC в Studio 5000. Измерете честотата и амплитудата на бобината. Физически инспектирайте ротора за триене в лагерите. Отстранете газовото навлизане чрез проверка на обратно налягане. Актуализирайте K-фактора след смяна на ротора. Потвърдете с обемно сравнение.

За надеждност прилагайте наблюдение на базата на период и поддържайте архиви на калибрационните сертификати. Тези стъпки намаляват средното време за възстановяване от часове до под 45 минути при повечето повреди на място.

Автор: У Джиаминг е инженер по индустриална автоматизация с над 10 години опит в PLC, DCS и системи за управление.