Turbina Áramlásmérő Hibakeresés: Yokogawa és Allen-Bradley ControlLogix

Hogyan működnek a turbina mérők és hol hibáznak

A turbina mérő a folyadék kinetikus energiáját alakítja át a rotor forgásává. Egy jeladó tekercs impulzusokat generál a lapátok áthaladásakor. A K-tényező határozza meg a frekvencia és a térfogatáram közötti átváltást. A pontosság a rotor geometriájától, a csapágy súrlódásától és a folyadék viszkozitásától függ.

A Yokogawa EF-TG sorozat 0,7-től 700 m³/h-ig terjed, a csőmérettől függően. A pontosság ±0,5% referencia körülmények között: 15°C, 0–100 cSt viszkozitás, Reynolds-szám 10 000 felett. A legtöbb terepi hiba a csapágy kopására, szennyeződésre, gázbefogásra vagy a jeladó tekercs romlására vezethető vissza.

Az Allen-Bradley 1756-HSC feldolgozza az impulzus kimenetet, akár 1 MHz bemenetet fogadva, konfigurálható számlálási, sebesség- és periódus módokkal. A frekvencia-térfogatáram átváltás a ControlLogix processzorban történik skálázó funkcióblokkok segítségével. A 1756-CFM konfigurálható áramlásmérő modul alternatívát kínál beépített áramlásszámítással és K-tényező skálázással.

Hétlépéses terepi hiba diagnosztikai eljárás

• 1. lépés: Ellenőrizze a folyamatfeltételeket. Független mérés segítségével igazolja a tényleges áramlást. Ha a tényleges áramlás nulla és a mérő is nullát mutat, a hiba a mérő előtt van. Ha van áramlás, de a mérő nulla értéket mutat, lépjen a 2. lépésre.
• 2. lépés: Ellenőrizze a 1756-HSC impulzus bemenet állapotát. A Studio 5000-ben vizsgálja meg a HSC.CH0.InputState és HSC.CH0.AccumulatedCount értékeket. Ha a számlálás állandó, miközben van áramlás, szűkítse a hibát kézi frekvenciamérővel a csatlakozó doboznál.
• 3. lépés: Mérje meg a jeladó tekercs kimenetét a mérő terminál dobozánál. 10 m³/h áramlás esetén DN50 EF-TG-vel, K-tényező 450 impulzus/liter, a várható frekvencia 75 Hz. A jel amplitúdójának meghaladnia kell a 30 mV csúcs-csúcs értéket. 20 mV alatti érték tekercs romlásra vagy csapágy kopásra utal.
• 4. lépés: Végezzen kézi rotor forgatási tesztet. Válassza le a mérőt a folyamatról. Nyissa ki a mérőházat a peremes fedél segítségével. Kézzel forgassa meg a rotort. Szabadon kell forognia legalább 3 teljes fordulatot. Bármilyen merevség csapágy szennyeződésre utal. Cserélje ki a teljes rotort és csapágyházat egységként.
• 5. lépés: Ellenőrizze a gázbefogás lehetőségét a mérő előtt. A gáz gyorsabban mozog, mint a folyadék, és a rotort a valós áramlásnál gyorsabban forgatja. Ellenőrizze, hogy a mérő utáni vissznyomás meghaladja-e a folyadék gőznyomásának kétszeresét plusz 1,25-szörös nyomásesést a mérőn. Víz esetén 80°C-on a vissznyomásnak 59 kPa felett kell lennie.
• 6. lépés: Ellenőrizze a K-tényezőt a ControlLogix-ban a rotor cseréje után. Keresse meg a skálázó címkét (általában FT_xx_KFACTOR). Írja be az új K-tényezőt a kalibrációs tanúsítvány alapján. Állandó állapotú alkalmazásokhoz használja a 60%-os áramlási értéket.
• 7. lépés: Végezzen térfogat alapú ellenőrző mérést. Üzemeltesse a mérőt a névleges áramlás 60%-án 10 percig. Hasonlítsa össze a kalibrált referencia totalizerrel. Elfogadható pontosság ±0,75% az olvasáshoz képest.

Magas értékű hibák: gázbefogás és upstream zavarok

A magas értékek veszélyesek az elszámolási mérésnél. Egy 3%-os túlértékelés jelentős pénzügyi eltéréseket okoz. Két fő ok dominál.

Először, a gázbefogás a leggyakoribb folyadékos alkalmazásban. Az EF-TG hallható „csattogást” produkál, amikor gáz halad át rajta. Ha csattogást hall és az érték 5–15%-kal magasabb, a gázbefogás a fő gyanúsított.

Másodszor, az upstream csővezeték zavarai befolyásolják az áramlás profilt. A turbina mérőknek 10 csőátmérőnyi egyenes szakaszra van szükségük előtte és 5 utána. Egy könyök 5 átmérőn belül 1–3%-kal növeli a hibát. Egy részlegesen nyitott tolózáró szelep 3 átmérőn belül akár 8%-kal is növelheti a hibát.

A VFD kábelekből származó elektromágneses interferencia hamis impulzusokat juttathat a 1756-HSC modulba. Válassza szét a jel- és tápkábeleket legalább 300 mm-rel. 10 méternél hosszabb szakaszokon használjon árnyékolt sodrott érpárt. Az árnyékolást csak az egyik végén földelje – a 1756-HSC terminálnál.

Időszakos karbantartás és előrejelző trendkövetés

Tiszta szénhidrogén szolgáltatás esetén a Yokogawa 18 havonta vagy 8 000 üzemóránként javasolja a csapágyak ellenőrzését. 50 mikronnál nagyobb részecskéket tartalmazó folyadékoknál csökkentse ezt 12 hónapra. Szereljen be Y-szűrőt a mérő elé – minimum 100 mesh rozsdamentes acélból.

Alkalmazzon előrejelző trendkövetést a 1756-HSC periódus mérési módjával. Állítsa be a HSC-t, hogy állandó áramlás mellett impulzus periódust jelentés helyett. Rögzítse a periódust 15 percenként a történeti adatbázisba. A periódus növekedése állandó áramlás mellett csapágy súrlódásra utal, még a látható mérési hibák előtt. A 1756SC-CTR8 8 csatornás számláló modul több mérő egyidejű csatlakoztatását támogatja, ahol több turbina mérő táplál egyetlen ControlLogix keretet.

Következtetés és javasolt teendők

A turbina áramlásmérő hibák előre jelezhetők strukturált diagnosztikával. Kezdje a tényleges áramlás független ellenőrzésével. Ellenőrizze a 1756-HSC impulzus állapotát a Studio 5000-ben. Mérje meg a tekercs frekvenciáját és amplitúdóját. Vizsgálja meg fizikailag a rotort csapágy súrlódás miatt. Szüntesse meg a gázbefogást vissznyomás ellenőrzéssel. Frissítse a K-tényezőt rotorcsere után. Ellenőrizze térfogat alapú összehasonlítással.

A megbízhatóság érdekében alkalmazzon periódus alapú trendkövetést és tartsa karban a kalibrációs tanúsítványokat. Ezek a lépések a hibák helyreállítási idejét órákról 45 percen belülire csökkentik a legtöbb terepi hibánál.

Szerző: Wu Jiaming ipari automatizálási mérnök, több mint 10 éves tapasztalattal PLC, DCS és vezérlőrendszerek területén.