Háromszoros redundanciájú áramlásmérés: 1 nyíláslemez, 3 DP adó — ABB és Bently Nevada megvalósítás

Miért nem elég egyetlen adó egy biztonságkritikus vezetékben

Egyetlen differenciális nyomásadó egy gázkompresszor nyomóvezetékén körülbelül 1 200 dollárba kerül. Egy kompresszor leállás, amelyet egy téves magas áramlásjel okoz, óránként 85 000 dollár termeléskiesést jelent. Egyetlen DP adó nem tudja megmondani, hogy az általa mért érték hibás-e — csak egy számot jelent. Nincs mód arra, hogy kiderítsük, ha egy elzárt impulzusvezeték, egy hibás membrán vagy egy firmware-hiba torzította az eredményt. SIL minősítésű hurkok és kritikus folyamatáramok esetén három adóra van szükség, amelyek ugyanazt a furatlemez differenciált mérik. Három jel lehetővé teszi egy 2-ből-3 (2oo3) vagy 1-ből-3 (1oo3) szavazó logika számára, hogy hibás adót észleljen és izoláljon anélkül, hogy leállítaná a folyamatot. Ez a kialakítás megfelel az IEC 61511 szabvány Safety Instrumented Functions SIL 2 szintű követelményeinek is.

Az ABB 266 sorozatú adói látják el a nagy pontosságú mérés feladatát. A Bently Nevada, amely hagyományosan a turbógépek rezgésfigyeléséről ismert, szintén gyárt folyamatadókat, amelyek alkalmasak kompresszor- és turbinaline-okhoz, ahol a tengelyrezgés és a folyamatáram adatai ugyanazt a vezérlőrendszert táplálják. Mindkét márka egy furatlemezen való kombinálása maximalizálja a diagnosztikai mélységet.

Mechanikai kialakítás — furatlemez és impulzusvezetékek

Használjon koncentrikus, négyzetes élű furatlemezt az ISO 5167-2 szerint. Válasszon béta arányt (d/D) 0,3 és 0,75 között a legjobb pontosság érdekében. 0,6-os béta értéknél 150 mm-es csőátmérővel a maximális differenciális nyomás teljes áramlásnál eléri a 250 mbar-t. Mindhárom adó ugyanabból a felső és alsó nyomáscsatlakozóból vesz mintát. Használjon peremes csatlakozókat vagy D- és D/2 csatlakozókat — sarokcsatlakozók elfogadhatók 50 mm alatti csőátmérőknél.

1. Szerelje fel a furatlemez peremét úgy, hogy a felső oldalon legalább 20× csőátmérő egyenes szakasz legyen a turbulencia elkerülésére. Az alsó oldalon legalább 5× csőátmérő egyenes szakasz szükséges a következő idom előtt.
2. Húzzon három független impulzuscső-készletet — 12 mm külső átmérőjű rozsdamentes acélból — ugyanabból a csatlakozó párból mindhárom adóhoz. Ne osszon meg közös elosztót az adók előtt; a közös elosztók egyetlen ponti hibát okozhatnak.
3. Minden folyadékos impulzusvezetéket lefelé vezessen, hogy legalább 1:12-es lejtéssel le tudjon ürülni. Gázos szolgáltatás esetén felfelé vezesse, hogy a kondenzátum visszafolyhasson a csőbe. A helytelen lejtés folyadék- vagy gázcsapdákat képez, és akár 15 mbar-rel eltolhatja a nullpontot.
4. Szereljen fel egyedi 3-szelepes elosztókat minden adónál. Ez lehetővé teszi, hogy egy adó kalibrációhoz kiegyenlítve és izolálva legyen, miközben a másik kettő szolgálatban marad.

Adó konfiguráció — ABB 266DSH és Bently Nevada DP

Az ABB 266DSH 0–250 mbar differenciális nyomástartományt fed le ebben az alkalmazásban. Állítsa a csillapítást 0,5 másodpercre — elég gyors a vezérléshez, elég lassú az impulzusvezeték zajának elnyomásához. Konfigurálja a kimenetet HART protokollra 4-20 mA hurkon. Használja az ABB HART Device Type Manager (DTM) FieldCare-ben, állítsa be az URL = 4 mA 0 mbar-nál, az URV = 20 mA 250 mbar-nál. Állítsa be a folyamatközeg sűrűségét az adóban a négyzetgyök-kivonáshoz, ha a DCS nem végzi el ezt a számítást.

A Bently Nevada folyamatadói ugyanazt a 4-20 mA HART interfészt használják. Mindhárom adónak egyedi HART címet kell adni (0 cím pont-pont módhoz). A hosszú, többcímű HART hurkok címütközései gyakori terepi hiba — mindig ellenőrizze a címek egyediségét HART kommunikátorral üzembe helyezés előtt.

1. Csatlakoztassa mindhárom adót dedikált DCS analóg bemeneti kártyához. Ne multiplexelje három adó jelét egyetlen HART multiplexerrel SIL minősítésű hurkoknál — a kártyaszintű izoláció kötelező.
2. Konfigurálja a DCS-t (például Emerson DeltaV vagy ABB System 800xA), hogy mindhárom nyers 4-20 mA jelet külön-külön négyzetgyök-kivonással és EU skálázással dolgozza fel. Kimeneti egység: standard köbméter/óra (Sm³/h).
3. Állítsa be minden AI kártya bemeneti tartományát 3,8–20,5 mA-re, hogy észlelje a nyitott hurkot (3,8 mA alatt) és a telítettséget (20,5 mA felett). Mindkét állapot azonnal hibajelzést vált ki.

Szavazó logika — 2oo3 jelválasztás a DCS-ben

A 2-ből-3 szavazás a három áramlásjel mediánját választja ki. Ha mindhárom jel ±5 % eltérésen belül van a tartományból, a medián a folyamatérték. Ha egy adó több mint 5 %-kal eltér a mediántól, a logika gyanúsnak jelöli, riasztást generál, és a maradék kettő mediánját használja tovább. Ha egy második adó is hibás lesz, biztonsági intézkedés — leállítás vagy felülbírálás — lép életbe, mert csak egy megbízható jel maradt.

• Állítsa be az eltérés sávot a DCS funkcióblokkban műszaki egységben (pl. 12,5 Sm³/h 250 Sm³/h tartomány esetén).
• Kerülje a százalékos olvasat szerinti sávot; az nulla áramlásnál összeomlik és hamis eltéréseket okoz alacsony terhelésnél.

1. Építse fel a 2oo3 medián választót a DCS beépített MED3 vagy egyenértékű funkcióblokkjával. Kösse be mindhárom EU-skálázott áramlásjelet a blokk bemeneteire.
2. Adjon hozzá három eltérés-összehasonlítót — egyet bemenetenként a medián kimenethez képest. Állítsa az eltérés határt 12,5 Sm³/h-ra (a 250 Sm³/h tartomány 5 %-a).
3. Vezesse az eltérés riasztás biteket a riasztáskezelő rendszerbe magas prioritással. Jelölje a riasztásokat: FT-101A ELTÉRÉS, FT-101B ELTÉRÉS, FT-101C ELTÉRÉS.
4. Üzembe helyezéskor tesztelje a logikát úgy, hogy 4 mA-t injektál egy adó csatornába, és ellenőrizze, hogy a medián a másik kettő átlagát választja, miközben eltérés riasztást generál.

Karbantartás és kalibráció folyamatleállás nélkül

A 3-szelepes elosztó minden adónál lehetővé teszi a szolgálat közbeni kalibrációt. Egyszerre csak egy adó lép ki a szolgálatból — kiegyenlíti az elosztót, izolálja a magas és alacsony nyomás portokat, csatlakoztat egy precíziós súlyterheléses tesztert vagy referencia nyomásforrást. Alkalmazzon 0, 25, 50, 75 és 100 % tartományértéket. Az ABB 266DSH pontossági specifikációja ±0,04 % az olvasáshoz képest — ellenőrizze a trimmelést, ha bármely pont ±0,1 % fölé eltér. A HART diagnosztikai változókat minden kalibrációnál ellenőrizze: érzékelő hőmérséklet (–40 és 85 °C között kell maradnia), érzékelő kapacitás (5 pF-nél nagyobb eltérés membránkárosodást jelez), és hurkok áram (hasonlítsa össze a DCS olvasattal a vezetékellenállás hibák észleléséhez).

Az elzárt impulzusvezetékek a leggyakoribb hibaforrás kültéri telepítéseknél. Negyedévente ellenőrizze és fúvassa át az impulzusvezetékeket folyadékos szolgáltatásnál. Használja a három adó olvasatának különbségét diagnosztikára: ha egy adó 15–30 mbar-rel alacsonyabb értéket mutat, miközben a másik kettő egyetért, az részleges impulzusvezeték elzáródást jelez az adott adó magasnyomású portjánál. Cserélje vagy tisztítsa meg az impulzusvezetéket, mielőtt visszahelyezi az adót szolgálatba.

Műszaki ajánlások

Határozzon meg háromszoros redundanciájú DP adókat bármely furatlemez áramlási hurkon, amely SIL minősítésű biztonsági funkciót vagy kompresszor anti-surge vezérlő hurkot táplál. Az elsődleges mérőcsatornához használja az ABB 266DSH-t — ±0,04 % pontossága és HART diagnosztikája jól bevált gázos szolgáltatásban. Adjon hozzá két Bently Nevada DP adót a redundáns csatornákhoz, különösen, ha az adók ugyanazon a racken vannak a turbina védelmi rendszerrel, és az adat integráció egyszerűsíti az architektúrát. Mindig külön impulzusvezetékeket vezessen az orifice csatlakozóktól az egyes adókhoz. Soha ne osszon meg csővezetéket két redundáns adó között. A DCS 2oo3 medián blokkot fix EU eltérés sávval konfigurálja, ne százalékos sávval. Ütemezze az impulzusvezeték ellenőrzéseket negyedévente, az egyedi adó kalibrációkat évente. Három adó beruházása egy helyett körülbelül 2 400 dollárral növeli a projekt költségét, és elkerüli az óránként 85 000 dolláros téves leállás kockázatát. Kompresszorvezetékeken történő áramlásméréshez fontolja meg az ABB FSM4000 elektromágneses áramlásmérőt is, mint keresztellenőrző műszert folyadékfázisú áramlásokhoz.