Szelepzaj csökkentése: Mérnöki megoldások feldolgozóüzemek számára

Az aerodinamikus zaj problémája

A szabályozószelep zajszintje sok folyamatipari üzemben meghaladja a 85 dB(A)-t. A szelepállomások közelében dolgozóknak hallásvédelmet kell viselniük. A zaj energia-pazarlásra utal, valamint potenciális mechanikai károsodást jelez a szelep belső alkatrészeiben.

Az aerodinamikus zaj a szelep belsején áthaladó nagy sebességű folyadékból ered. A szelep nyomásesése hangsebességű állapotokat hoz létre. Dugulásos áramlás alakul ki, amikor a kimenő nyomás 58% alá csökken a bemenő nyomáshoz képest levegő és gáz szolgáltatások esetén. A zajszint körülbelül 18 dB-lel nő minden nyomásesés megduplázódásakor.

• Először számítsa ki a bemeneti és kimeneti abszolút nyomásokat. Használja a képletet: kritikus nyomásarány = P2/P1 = 0,528 levegő esetén 25°C-on.
• Másodszor, határozza meg a szelep bemeneti hőmérsékletét. A magasabb hőmérséklet csökkenti a kritikus arányt.
• Harmadszor, mérje meg a tényleges áramlási sebességet a tervezett feltételekhez képest.
• Negyedszer, ellenőrizze a szelep méretezését a Fisher Sizing Handbook alapján. A túlméretezett szelepek túlzott sebességet és zajt okoznak még csökkentett nyitás mellett is.

A Honeywell PKS Experion HMI megjeleníti a szelep pozícióját és a kaszkád változókat. Navigáljon a Control Studio grafikákhoz. Kattintson a szelep szimbólumra. Olvassa le a Kimenet, Beállítási érték és Pozíció értékeket. Ha a szelep 20% alatti nyitáson ragadt, az túlméretezésre utal. Ha 90% felett van, az alulméretezést jelez.

Kavitációs károsodás folyadékos szolgáltatásokban

A kavitáció súlyos mechanikai károsodást okoz a szelep belső alkatrészeiben. A zaj olyan, mintha kavics zúgna át a szeleptesten. A csővezetéken átvitt rezgés károsítja a csőtartókat és a műszerezési csatlakozásokat.

A kavitáció akkor következik be, amikor a folyadék nyomása a vena contracta pontján a gőznyomás alá esik. A gőzbuborékok hevesen összeomlanak, amikor a nyomás a kimenet felé helyreáll. Az összeomlás helyi nyomásokat generál, amelyek meghaladják az 1000 MPa-t. Ez órák alatt erodálja a szelepüléket és a dugattyút.

• Először ellenőrizze, hogy a bemeneti nyomás meghaladja-e a gőznyomást legalább 1,7 MPa-val.
• Másodszor számítsa ki a kavitációmentes működéshez szükséges nyomásesést. Használja az empirikus képletet: DP_cav = 0,9 × (P1 − Pv).
• Harmadszor, telepítsen többlépcsős ketreces belső alkatrészt nagy nyomásesésű alkalmazásokhoz. A Fisher DVC6200 zajcsökkentő betéttel több nyomáscsökkentő lépcsőt tartalmaz.
• Negyedszer, használjon kavitációgátló gyűrűket meglévő szelepeknél. A gyűrűk szabályozott buborékösszeomlási zónákat hoznak létre a kritikus felületektől távol.

Foxboro I/A Series szeleppozíció-állítók támogatják a kavitáció monitorozását. Állítsa be a Positioner Insight diagnosztikai csomagot. A szoftver nyomon követi a szelep jellemzőinek változását az idő múlásával. A növekvő eltérés a belső alkatrészek erózióját jelzi.

Allen-Bradley ControlLogix szelep integráció és diagnosztika

A modern folyamatipari üzemek okos szeleppozíció-állítókat integrálnak a PLC rendszerrel. Allen-Bradley ControlLogix 1756-L75 vezérlők olvassák a HART adatokat a Fisher DVC6200 pozíció-állítóktól. Az adatok előrejelző karbantartási stratégiákat tesznek lehetővé.

• Először csatlakoztassa a 4–20 mA jelet egy analóg bemeneti csatornához. Használja a 1756-IF16IH HART analóg bemeneti modult. A HART jelet külön 250 ohmos ellenálláson keresztül vezesse.
• Másodszor konfigurálja a HART taget az RSLogix 5000-ben. Állítsa be a bemeneti típust HART-4AI-re.
• Harmadszor térképezze fel a HART változókat a vezérlő tagekhez. A DVC6200 biztosítja az Út, Nyomás és Diagnosztikai adatokat.
• Negyedszer hozzon létre riasztási kifejezéseket kritikus paraméterekhez. Állítsa be az Út eltérés magas riasztást 5%-ra a beállított értéktől. Állítsa be a Meghajtó jel magas riasztást 95%-os maximális kimenetre.

A meghajtó jel riasztás közelgő mechanikai meghibásodást jelez. Magas meghajtó jel alacsony szelepút mellett azt jelenti, hogy a működtető nem rendelkezik elegendő erővel. Oka lehet kopott csapágy, sérült membrán vagy túl magas folyamatnyomás. A 1756-IF16H modul 16 csatornás HART képességet biztosít nagy szelep telepítésekhez.

Mechanikai rezgés és csővezeték feszültség

A szelep rezgése átterjed a csővezeték szerkezetére. A rezonancia bizonyos frekvenciákon felerősíti a rezgést. A csővezeték feszültsége a szeleptest deformációját okozza. A tömítetlenség a flanssok elmozdulásából ered.

• Először végezzen rezgésvizsgálatot a szeleptesten. Használjon hordozható FFT analizátort. Rögzítse a rezgés amplitúdóját 0–500 Hz frekvenciatartományban. Az elfogadható szint 0,5 mm/s RMS alatt marad.
• Másodszor ellenőrizze a csőtartók helyét. A tartóknak 1 méteren belül kell lenniük minden szelepnél.
• Harmadszor ellenőrizze a flanss csavarok meghúzási nyomatékát. Az egyenetlen nyomaték excentrikus terhelést okoz a szeleptesten.
• Negyedszer vizsgálja meg a szár tömítést kopás szempontjából. Cserélje a tömítést, ha a szár szivárgása meghaladja a látható csepegési sebességet.

A Phoenix Contact ILC 350 PLC-k támogatják a rezgésmonitorozást IO-Link érzékelőkön keresztül. Állítsa be az IO-Link mestert SSI kimeneti formátumra. A vezérlő 100 ms-os időközönként lekérdezi a rezgésadatokat. Riasztások lépnek fel, ha a rezgés meghaladja a küszöbértékeket.

Pozíció-állító kalibráció és válaszidő

A rossz pozíció-állító kalibráció vadászó és túllövő viselkedést okoz. A szelep a beállított érték körül ingadozik. A szabályozó hurok teljesítménye romlik. A tünet hasonlít a nem megfelelő vezérlő hangolásra.

• Először végezzen lépéspróbát a szelepen. Parancsoljon 10%-os pozíciólépést. Mérje meg a felmeneti időt és a túllövést. A felmeneti időnek meg kell egyeznie a beállított holtterületi idővel. A túllövés nem haladhatja meg az 5%-ot.
• Másodszor ellenőrizze a sűrített levegő nyomását. A pozíció-állítók 3,5–5,5 bar tiszta műszerlevegőt igényelnek.
• Harmadszor ellenőrizze a visszacsatoló mechanizmus beállítását. A kapcsolatnak szabadon kell mozognia, akadálymentesen.
• Negyedszer állítsa be a nyereséget az igényeinek megfelelően. A magasabb nyereség gyorsabb választ eredményez. Az alacsonyabb nyereség csökkenti a vadászó viselkedést.

A Yokogawa CENTUM VP támogatja a szelep jellemzőinek tesztelését az Exaquantum eszközkezelő csomagon keresztül. A szoftver rögzíti a szelep válaszgörbéit normál működés közben. Az eltérés az alapvonaltól fejlődő problémákat jelez. Használja a 1756-IF16I szigetelt analóg bemeneti modult zajérzékeny pozíció-állító jel kondicionálásához nagy EMI környezetben.

Következtetés és javasolt intézkedések

A szabályozószelep zaj és rezgés rendszerhatékonysági és mechanikai problémákat jelez. Három intézkedés megelőzi a katasztrofális szelep meghibásodásokat.

Először végezzen rendszeres akusztikus monitorozást kritikus szelepeken. Állapítsa meg az alapzajszinteket az üzembe helyezéskor. Hasonlítsa össze a negyedéves méréseket az alapvonallal. Növelje az ellenőrzések gyakoriságát, ha a zajszint 3 dB-lel emelkedik. Másodszor alkalmazzon előrejelző karbantartást az okos pozíció-állítókhoz. Hetente olvassa a HART diagnosztikai adatokat. Ütemezze a karbantartást, ha a meghajtó jel a határértékekhez közelít. Harmadszor ellenőrizze a csővezeték feszültségét az üzemindítások során. A forró működési körülmények megváltoztatják a flanssok illeszkedését. Hőstabilizálás után húzza meg újra a flanssokat.

A Fisher DVC6200 és az Allen-Bradley ControlLogix integráció folyamatos szelep állapotfigyelést tesz lehetővé. Állítsa be az összes diagnosztikai változó történeti naplózását. Használja az adatokat a hiba okának elemzéséhez, ha probléma merül fel. A megelőző intézkedések költsége sokkal alacsonyabb, mint a vészleállítás miatti javításoké.