Kontroles vārsta trokšņa samazināšana: inženiertehniskie risinājumi rūpniecības iekārtām

Aerodinamiskā trokšņa problēma

Vadības vārsta troksnis daudzās rūpniecības iekārtās pārsniedz 85 dB(A). Darbiniekiem pie vārstu stacijām nepieciešama dzirdes aizsardzība. Troksnis norāda uz enerģijas zudumiem. Tas arī signalizē par iespējamiem mehāniskiem bojājumiem vārsta detaļās.

Aerodinamiskais troksnis rodas, kad šķidrums ar lielu ātrumu plūst caur vārsta iekšējām daļām. Spiediena kritums pāri vārstam rada soniskus apstākļus. Kad spiediens aiz vārsta nokrītas zem 58% no ieplūdes spiediena gaisa un gāzes pakalpojumu gadījumā, attīstās aizsprostots plūsmas režīms. Troksņa līmenis palielinās aptuveni par 18 dB katru reizi, kad spiediena kritums dubultojas.

• Pirmkārt, aprēķiniet absolūto ieplūdes un izplūdes spiedienu. Izmantojiet formulu: kritiskais spiediena attiecība = P2/P1 = 0,528 gaisam pie 25°C.
• Otrkārt, nosakiet vārsta ieplūdes temperatūru. Augstākas temperatūras samazina kritisko attiecību.
• Treškārt, izmēriet faktisko plūsmas ātrumu salīdzinājumā ar projektēšanas nosacījumiem.
• Ceturkārt, pārbaudiet vārsta izmēru saskaņā ar Fisher Sizing Handbook. Pārmērīgi lieli vārsti rada pārmērīgu ātrumu un troksni pat pie samazinātām atverēm.

Honeywell PKS Experion HMI attēlo vārsta pozīciju un kaskādes mainīgos. Dodieties uz Control Studio grafiku sadaļu. Noklikšķiniet uz vārsta simbola. Nolasiet Izvades, Mērķa un Pozīcijas vērtības. Vārsts, kas iestrēdzis zem 20% atvēruma, liecina par pārmērīgu izmēru. Vārsts virs 90% liecina par nepietiekamu izmēru.

Kavitācijas bojājumi šķidruma pakalpojumos

Kavitācija rada smagus mehāniskus bojājumus vārsta detaļām. Troksnis atgādina grants plūšanu caur vārsta korpusu. Vibrācijas, kas tiek pārnestas caur cauruļvadu, bojā cauruļu balstus un instrumentu savienojumus.

Kavitācija rodas, kad šķidruma spiediens nokrītas zem tvaika spiediena vena contracta vietā. Tvaika burbuļi strauji sabrūk, kad spiediens atjaunojas aiz vārsta. Šis sabrukums rada lokālus spiedienus, kas pārsniedz 1000 MPa. Tas erodē vārsta sēdekli un spraudni dažu stundu laikā.

• Pirmkārt, pārliecinieties, ka ieplūdes spiediens saglabājas virs tvaika spiediena plus vismaz 1,7 MPa.
• Otrkārt, aprēķiniet nepieciešamo spiediena kritumu, lai darbotos bez kavitācijas. Izmantojiet empīrisko formulu: DP_cav = 0,9 × (P1 − Pv).
• Treškārt, uzstādiet daudzpakāpju būru detaļas augsta spiediena krituma lietojumiem. Fisher DVC6200 ar trokšņu samazināšanas detaļām satur vairākus spiediena samazināšanas posmus.
• Ceturkārt, izmantojiet pretkavitācijas gredzenus esošiem vārstiem. Gredzeni rada kontrolētas burbuļu sabrukšanas zonas prom no kritiskajām virsmām.

Foxboro I/A Series vārstu pozicionieri atbalsta kavitācijas uzraudzību. Konfigurējiet Positioner Insight diagnostikas pakotni. Programmatūra seko līdzi vārsta signatūras izmaiņām laika gaitā. Pieaugoša signatūras novirze norāda uz detaļu eroziju.

Allen-Bradley ControlLogix vārstu integrācija un diagnostika

Mūsdienu rūpniecības iekārtas integrē gudros vārstu pozicionierus ar PLC sistēmu. Allen-Bradley ControlLogix 1756-L75 kontrolieri nolasīs HART datus no Fisher DVC6200 pozicionieriem. Šie dati ļauj īstenot prognozējošas apkopes stratēģijas.

• Pirmkārt, pieslēdziet 4–20mA signālu pie analogā ieejas kanāla. Izmantojiet 1756-IF16IH HART analogā ieejas moduli. HART signālu vadiiet caur atsevišķu 250 omi pretestību.
• Otrkārt, konfigurējiet HART tagu RSLogix 5000. Iestatiet ieejas tipu uz HART-4AI.
• Treškārt, sasaistiet HART mainīgos ar kontroliera tagiem. DVC6200 nodrošina ceļojuma, spiediena un diagnostikas datus.
• Ceturkārt, izveidojiet trauksmes izteiksmes kritiskajiem parametriem. Iestatiet ceļojuma novirzes augsto robežu 5% no mērķa. Iestatiet piedziņas signāla augsto robežu 95% no maksimālā izvades līmeņa.

Piedziņas signāla trauksme norāda uz tuvojošos mehānisku bojājumu. Augsts piedziņas signāls ar zemu vārsta ceļojumu nozīmē, ka aktuatoram trūkst pietiekamas spēka. Iemesli var būt nolietoti gultņi, bojātas membrānas vai pārmērīgs procesa spiediens. 1756-IF16H modulis nodrošina 16 kanālu HART iespējas lielām vārstu instalācijām.

Mehāniskā vibrācija un cauruļvadu spriegums

Vārsta vibrācija tiek pārnesta caur cauruļvada konstrukciju. Rezonanse pastiprina vibrāciju noteiktās frekvencēs. Cauruļvadu spriegums izraisa vārsta korpusa deformāciju. Noplūduši blīvējumi rodas no flanču nepareizas izlīdzināšanas.

• Pirmkārt, veiciet vibrācijas mērījumus uz vārsta korpusa. Izmantojiet pārnēsājamu FFT analizatoru. Ierakstiet vibrācijas amplitūdu frekvencēs no 0 līdz 500 Hz. Pieņemamais līmenis ir zem 0,5 mm/s RMS.
• Otrkārt, pārbaudiet cauruļu balstu atrašanās vietas. Balstiem jābūt ne tālāk kā 1 metrs no katra vārsta.
• Treškārt, pārbaudiet flanču skrūvju pievilkšanas spēku. Nelīdzens pievilkums rada ekscentrisku slodzi vārsta korpusam.
• Ceturkārt, pārbaudiet stieņa blīvējumu nolietojumu. Nomainiet blīvējumu, ja stieņa noplūde pārsniedz redzamo pilēšanas ātrumu.

Phoenix Contact ILC 350 PLC atbalsta vibrācijas uzraudzību, izmantojot IO-Link sensorus. Konfigurējiet IO-Link master SSI izvades formātam. Kontrolieris periodiski nolasīs vibrācijas datus ik pēc 100 ms. Trauksmes tiek aktivizētas, ja vibrācija pārsniedz noteiktās robežas.

Pozicioniera kalibrācija un reakcijas laiks

Slikta pozicioniera kalibrācija izraisa svārstības un pārsniegšanu. Vārsts svārstās ap mērķa pozīciju. Vadības cilpas veiktspēja pasliktinās. Simptoms līdzinās nepietiekamai kontroliera regulēšanai.

• Pirmkārt, veiciet soli testu vārstam. Dodiet 10% pozīcijas soli. Izmēriet pacēluma laiku un pārsniegumu. Pacēluma laiks jābūt vienāds ar konfigurēto mirušo joslu laiku. Pārsniegums nedrīkst pārsniegt 5%.
• Otrkārt, pārbaudiet piegādes gaisa spiedienu. Pozicionieriem nepieciešams 3,5–5,5 bāru tīrs instrumentu gaiss.
• Treškārt, pārbaudiet atgriezeniskās saites savienojuma izlīdzinājumu. Savienojumam jābūt brīvam bez aizķeršanās.
• Ceturkārt, pielāgojiet pastiprinājuma iestatījumu atbilstoši reakcijas prasībām. Augstāks pastiprinājums nodrošina ātrāku reakciju. Zemāks pastiprinājums samazina svārstības.

Yokogawa CENTUM VP atbalsta vārsta signatūras testēšanu, izmantojot Exaquantum aktīvu pārvaldības pakotni. Programmatūra ieraksta vārsta reakcijas līknes normālas darbības laikā. Novirze no bāzes līmeņa norāda uz attīstības problēmām. Izmantojiet 1756-IF16I izolēto analogā ieejas moduli trokšņjutīgu pozicioniera signālu apstrādei augsta elektromagnētiskā traucējuma vidē.

Nobeigums un rīcības ieteikumi

Vadības vārstu troksnis un vibrācija norāda uz sistēmas neefektivitāti un mehāniskiem bojājumiem. Trīs darbības novērš katastrofālus vārstu bojājumus.

Pirmkārt, regulāri veiciet akustisko uzraudzību kritiskajiem vārstiem. Izveidojiet bāzes trokšņa līmeni nodošanas laikā. Salīdziniet ceturkšņa mērījumus ar bāzi. Palieliniet pārbaudes biežumu, ja līmenis pieaug par 3 dB. Otrkārt, īstenojiet prognozējošu apkopes stratēģiju gudrajiem pozicionieriem. Nolasiet HART diagnostikas datus nedēļas laikā. Plānojiet apkopes, kad piedziņas signāls tuvojas robežām. Treškārt, pārbaudiet cauruļvadu spriegumu rūpnīcas palaišanas laikā. Karstie darba apstākļi maina flanču izlīdzinājumu. Pārvilkiet flančus pēc termiskās stabilizācijas.

Fisher DVC6200 un Allen-Bradley ControlLogix integrācija ļauj nepārtraukti uzraudzīt vārstu stāvokli. Konfigurējiet vēstures reģistrēšanu visiem diagnostikas mainīgajiem. Izmantojiet datus cēloņu analīzei problēmu gadījumā. Preventīvās darbības izmaksas ir daudz zemākas nekā ārkārtas apstādināšanas remonti.