Messa in servizio dei posizionatori intelligenti per valvole: lezioni su HART e Foundation Fieldbus da Emerson e Honeywell

Perché un posizionatore cambia l’intero loop

Un posizionatore per valvole di controllo converte un segnale da 4-20 mA in una posizione precisa dello stelo. Mantiene la valvola in posizione anche al variare delle perdite di carico. Innanzitutto, elimina l’effetto dell’attrito delle guarnizioni e dell’isteresi dell’attuatore. Inoltre, accelera la corsa delle valvole a stelo scorrevole di grandi dimensioni.

Inoltre, un posizionatore intelligente trasmette i dati diagnostici tramite il bus. Di conseguenza, si ottiene un preavviso dell’usura della sede e delle perdite d’aria. Tuttavia, un posizionatore tarato male genera una propria oscillazione. Il loop finisce quindi per contrastare il posizionatore anziché il processo. Questo accade più spesso dopo un’autocalibrazione eseguita frettolosamente.

Il principio dell’equilibrio delle forze è alla base di ogni posizionatore intelligente. Una leva rileva la corsa dello stelo e invia il feedback a un relè pilota. Il relè modula quindi l’aria di alimentazione finché le forze non sono bilanciate. Nella pratica, il meccanismo è meno importante dei dati di configurazione caricati.

HART o Foundation Fieldbus?

HART sovrappone un segnale FSK a 1200 baud al loop da 4-20 mA. Mantiene il percorso analogico per la sicurezza e per le vecchie schede DCS. Foundation Fieldbus opera a 31,25 kbit/s e trasporta più variabili su una singola coppia di fili. Inoltre, FF supporta il controllo sul campo tramite blocchi funzionali.

Tuttavia, FF richiede una progettazione qualificata del segmento. Un terminatore errato interrompe il collegamento con ogni dispositivo. Pertanto, scegliete HART per gli interventi di retrofit e FF per i nuovi impianti. Entrambi i protocolli richiedono comunque zero, span e azione corretti.

Preferiamo HART sulle valvole legate alla sicurezza. Il segnale analogico rimane attivo anche se lo stack digitale si guasta. Questa singola caratteristica evita molti interventi intempestivi durante la messa in servizio. Il modulo di ingresso HART Invensys Foxboro FBM214 a 8 canali è un’interfaccia DCS collaudata per loop HART con più valvole e supporta il polling simultaneo di fino a 8 posizionatori da una singola scheda.

Messa in servizio dell’Emerson Fisher DVC6000

Il Fisher DVC6000 è un posizionatore elettropneumatico con HART o FF. Seguite questi passaggi con la valvola fredda e disalimentata:

• Passaggio 1: Isolate la valvola e sfiatate l’attuatore. Verificate che la pressione di alimentazione dell’aria al posizionatore sia pari a zero.
• Passaggio 2: Collegate un comunicatore HART e leggete il tag del dispositivo. Verificate il tipo e l’azione della valvola.
• Passaggio 3: Eseguite la scansione automatica di calibrazione della corsa. L’unità rileva la direzione dello stelo e la corsa completa.
• Passaggio 4: Eseguite il test di risposta. Verificate che l’errore dinamico rimanga al di sotto dell’1% dello span.

Infine, bloccate il braccio di feedback e scaricate la configurazione finale. In questo modo, il DCS rileva un PV stabile e la valvola segue il setpoint.

Controllo di un posizionatore intelligente Honeywell

I posizionatori intelligenti Honeywell utilizzano lo stesso principio HART, ma un menu di configurazione diverso. Innanzitutto, verificate che l’alimentazione sia compresa tra 1,4 e 6,0 bar. In secondo luogo, inserite la lunghezza della corsa direttamente dalla scheda tecnica.

Inoltre, verificate che l’uscita analogica segua il comando a 4 mA e a 20 mA. Tuttavia, un guasto comune è l’azione invertita. In tal caso, la valvola si apre completamente in presenza di un segnale di chiusura. Pertanto, testate entrambe le direzioni prima della consegna all’esercizio.

Registriamo l’errore di corsa rilevato all’arrivo su ogni unità Honeywell. Un’unità con un errore rilevato all’arrivo superiore al 2% nasconde solitamente uno stelo che si muove con difficoltà o un’alimentazione insufficiente. Come alternativa ai posizionatori intelligenti, il posizionatore intelligente per valvole METSO ND9106HNT offre funzionalità diagnostiche HART comparabili, con un design robusto e collaudato sul campo per applicazioni ad alta frequenza di cicli.

Principali guasti sul campo e soluzioni rapide

• Passaggio 1: Nessuna risposta — controllate il loop a 24 V e la resistenza da 250 Ω nel pannello di marshalling.
• Passaggio 2: Stelo che vibra — aumentate la banda morta, mantenendola però al di sopra dello 0,2% dello span.
• Passaggio 3: Corsa lenta — aumentate la pressione di alimentazione o pulite con aria la restrizione I/P.
• Passaggio 4: HART si interrompe — accorciate il cavo o aggiungete un filtro HART vicino al MUX.

Infine, registrate ogni modifica nel sistema di gestione degli asset. Inoltre, monitorate mensilmente la deviazione della corsa per rilevare tempestivamente l’usura.

Conclusioni e indicazioni operative

I posizionatori proteggono la qualità del loop, ma solo se vengono messi in servizio correttamente. Utilizzate HART per il retrofit e FF per le nuove installazioni. Calibrate ogni unità Fisher e Honeywell sulla base della scheda tecnica, non delle consuetudini. Di conseguenza, la vostra valvola di controllo seguirà il setpoint e vi avviserà prima di guastarsi durante il servizio.