Auswahl und Abstimmung der Kennlinien von Regelventilen in einem Foundation-Fieldbus-Regelkreis

Eine gute Regelung hängt von mehr als einem Nenn-Cv ab. Dimensionieren Sie das Ventil für den tatsächlichen Betriebsbereich, überprüfen Sie seine installierte Kennlinie und nehmen Sie den FOUNDATION-Fieldbus-Positioner in Betrieb, bevor Sie den PID-Regelkreis neu abstimmen.

Wie sollten Ingenieure den Cv-Wert dimensionieren?

Für geeignete Flüssigkeitsströmungsbedingungen setzt die Ventildimensionierung den Durchfluss mit Cv, Druckabfall und der spezifischen Dichte des Fluids in Beziehung. Bei der tatsächlichen Dimensionierung müssen jedoch auch Betriebsfälle und gegebenenfalls Effekte wie Kavitation, Flashing, Viskosität und abgewürgter Durchfluss berücksichtigt werden. Berechnen Sie mindestens den erforderlichen Mindest-, Normal- und Höchstdurchfluss mit dem über dem installierten Ventil verfügbaren Druckabfall. Prüfen Sie den daraus resultierenden Hub und die Regelautorität über den gesamten Bereich; weder eine normale Öffnung von 60 % noch irgendein einzelner Hub-Sollwert ist eine allgemeingültige Regel.

Was ist der Unterschied zwischen inhärenter und installierter Kennlinie?

Die inhärente Kennlinie beschreibt den Durchfluss in Abhängigkeit vom Hub bei konstantem Druckabfall über dem Ventil. Die installierte Kennlinie berücksichtigt den sich ändernden Druckverlust in Rohrleitungen, Geräten sowie der Pumpen- oder Anlagenkennlinie. Linear-, Gleichprozent- und Schnellöffnungs-Kennlinien eignen sich für unterschiedliche Aufgaben, ihr Verhalten im installierten Zustand muss jedoch berechnet und darf nicht anhand einer einzelnen Autoritätsregel ausgewählt werden. Eine Schnellöffnungs-Kennlinie wird häufig für den Auf/Zu-Betrieb in Betracht gezogen, während modulierende Anwendungen über den erforderlichen Bereich eine stabile, kontrollierbare Verstärkung benötigen.

Kann ein digitaler Positioner das Ventilverhalten neu formen?

Einige intelligente Positioner von Fisher, Foxboro und anderen Herstellern unterstützen eine konfigurierbare Kennlinienanpassung, abhängig vom genauen Modell und der Firmware. Verwenden Sie diese Funktion erst, nachdem Sie die Ventildimensionierung, die Stellatorwirkung und das gemessene Verhalten im installierten Zustand überprüft haben. Ein ungeeigneter Kennlinienformer kann gegen den Prozessregler arbeiten. Vergleichen Sie das Verhalten an mehreren Hubpunkten unter sicheren Betriebsbedingungen und dokumentieren Sie jede Änderung, bevor Sie PID-Parameter abstimmen.

Was muss am FOUNDATION-Fieldbus-H1-Segment überprüft werden?

H1 überträgt die Kommunikation und bei unterstützten Geräten auch die Versorgung über ein Zweidrahtsegment. Überprüfen Sie das Leistungsbudget, die Geräteadressen, die Längen von Trunk und Spurs, die Installation von Kabeln und Schirmung sowie die vorgeschriebenen Terminatoren an den beiden Enden des Segments. Verwenden Sie keinen einzelnen Widerstand mit einem bestimmten Widerstandswert als Ersatz für eine ordnungsgemäße H1-Abschlussbaugruppe. Prüfen Sie die Qualität der physikalischen Schicht mit geeigneten Prüfgeräten und bestätigen Sie im Host den Link Active Scheduler sowie die Konfiguration der Funktionsblöcke. Eine Emerson DeltaV H1-Schnittstellenkarte und ein Yokogawa FOUNDATION-Fieldbus-Kommunikationsmodul sind Beispiele für zugehörige Host-Hardware. Überprüfen Sie vor der Spezifikation von Komponenten die Kompatibilität mit dem installierten Positioner und dem System.

Wie sollte ein neuer Positioner in Betrieb genommen werden?

Bestätigen Sie die Sicherheitsstellung des Ventils, die Luftversorgung, die Rückkopplungsmechanik, die Hubbegrenzungen und sichere Prozessbedingungen. Führen Sie die Kalibrierung oder Hubeinstellung des Herstellers nach einem freigegebenen Verfahren durch; ein vollständiger Hub kann den Prozess unterbrechen und darf an einem in Betrieb befindlichen kritischen Ventil nicht ohne Genehmigung durchgeführt werden. Prüfen Sie den tatsächlichen im Vergleich zum angeforderten Hub sowie den Status relevanter Ressourcen- und Messumformerblöcke. Stellen Sie Totband oder Reibungskompensation nur anhand des Gerätehandbuchs und des gemessenen Verhaltens ein, nicht anhand eines pauschalen Zielwerts von 0,5 %.

Was verursacht ein schwingendes oder klemmendes Ventil?

Erfassen Sie Sollwert, Prozesswert, Reglerausgang und gemessenen Ventilhub als Trend. Wenn sich der Ausgang des Positioners ändert, der Hub jedoch klemmt und anschließend sprunghaft ansteigt, überprüfen Sie Packungsreibung, Luftversorgung des Stellators, Gestänge und den Zustand des Positioners, bevor Sie PID-Einstellungen ändern. Nutzen Sie verfügbare Diagnosen wie Hubabweichung und Ventilkennlinie nur, wenn sie vom installierten Gerät unterstützt werden. Ein zunehmendes Hubtotband ist ein Anlass zur Untersuchung, aber kein Beweis dafür, dass eine bestimmte Komponente ausgefallen ist.

Was sollte in der Wartungsreferenz dokumentiert werden?

Speichern Sie die Ventildimensionierung und Betriebsfälle, die Kennlinie der Innengarnitur, die Positioner-Konfiguration, die Ergebnisse der Hubprüfung, die Prüfungen des H1-Segments und die akzeptierten Prozesstrends. Nach einer Änderung an Innengarnitur oder Stellator überprüfen Sie die Dimensionierung und das installierte Verhalten erneut, bevor Sie den Regelkreis neu abstimmen.

Autor: Zhou Jiayi ist ein Ingenieur für industrielle Automatisierung mit mehr als 10 Jahren Erfahrung in PLC-, DCS- und Regelungssystemen.