Turbīnas plūsmas mērītāja problēmu novēršana: Yokogawa un Allen-Bradley ControlLogix
Kā darbojas turbīnas skaitītāji un kur tie kļūdās
Turbīnas skaitītājs pārvērš šķidruma kinētisko enerģiju rotora griešanās kustībā. Paņemšanas spole ģenerē impulsus, kad lāpstiņas pāriet garām. K-faktors nosaka pārvēršanas attiecību starp frekvenci un plūsmas ātrumu. Precizitāte ir atkarīga no rotora ģeometrijas, gultņu berzes un šķidruma viskozitātes.
Yokogawa EF-TG sērija aptver plūsmas diapazonu no 0,7 līdz 700 m³/h atkarībā no cauruļvada diametra. Precizitāte ir ±0,5% pie atsauces apstākļiem: 15°C, viskozitāte no 0 līdz 100 cSt, Reimena skaitlis virs 10 000. Lielākā daļa lauka bojājumu ir saistīti ar gultņu nolietojumu, piesārņojumu, gāzes ieplūdi vai paņemšanas spoles bojājumiem.
Allen-Bradley 1756-HSC apstrādā impulsa izeju, pieņemot ieejas līdz 1 MHz ar konfigurējamām skaitīšanas, ātruma un perioda režīmām. Frekvences pārvēršana plūsmā notiek ControlLogix procesorā, izmantojot mērogošanas funkciju blokus. 1756-CFM konfigurējamais plūsmas mērītāja modulis piedāvā alternatīvu ar iebūvētu plūsmas aprēķinu un K-faktora mērogošanu.
Septiņu soļu lauka bojājumu diagnostikas procedūra
- 1. solis: Pārbaudiet procesa apstākļus. Apstipriniet faktisko plūsmu, izmantojot neatkarīgu mērījumu. Ja faktiskā plūsma ir nulle un skaitītājs rāda nulli, bojājums ir augšpusē. Ja plūsma ir, bet skaitītājs rāda nulli, turpiniet uz 2. soli.
- 2. solis: Pārbaudiet 1756-HSC impulsa ieejas statusu. Studio 5000 pārbaudiet HSC.CH0.InputState un HSC.CH0.AccumulatedCount. Ja skaitīšana ir statiska, kamēr plūsma pastāv, izolējiet bojājumu, pieslēdzot rokas frekvences skaitītāju sadales kārbā.
- 3. solis: Izmēriet paņemšanas spoles izeju skaitītāja termināļa kastē. Pie 10 m³/h caur DN50 EF-TG ar K-faktoru 450 impulsi/litrs, sagaidāmā frekvence ir 75 Hz. Signāla amplitūdai jābūt virs 30 mV no maksimuma līdz minimumam. Zem 20 mV norāda uz spoles bojājumiem vai gultņu nolietojumu.
- 4. solis: Veiciet manuālu rotora griešanās testu. Atvienojiet skaitītāju no procesa. Atveriet skaitītāja korpusu, izmantojot flanču vāku. Manuāli pagrieziet rotoru. Tam jāgriežas brīvi vismaz 3 apgriezienus. Jebkāda stingrība norāda uz gultņu piesārņojumu. Nomainiet visu rotoru un gultņu kārtridžu kā komplektu.
- 5. solis: Pārbaudiet augšpusē esošos apstākļus gāzes ieplūdes novēršanai. Gāze pārvietojas ātrāk nekā šķidrums un griež rotoru ātrāk nekā patiesais plūsmas ātrums. Pārliecinieties, ka aizplūdes spiediens pārsniedz 2× šķidruma tvaika spiedienu plus 1,25× spiediena kritumu caur skaitītāju. Ūdenim pie 80°C aizplūdes spiedienam jābūt virs 59 kPa.
- 6. solis: Pārbaudiet K-faktoru ControlLogix pēc rotora nomaiņas. Atrodiet mērogošanas tagu (parasti FT_xx_KFACTOR). Ievadiet jauno K-faktoru no kalibrācijas sertifikāta. Lietojiet vērtību pie 60% plūsmas ātruma pastāvīgām lietojumprogrammām.
- 7. solis: Veiciet tilpuma pārbaudes testu. Darbiniet skaitītāju pie 60% nominālā plūsmas ātruma 10 minūtes. Salīdziniet ar kalibrētu atsauces totalizatoru. Pieņemamā precizitāte ir ±0,75% no rādījuma.
Lielie rādījumi: gāzes ieplūde un augšpusē esošas traucējumus
Lieli rādījumi ir bīstami īpašumtiesību nodošanas procesā. 3% pārmērīgs rādījums rada būtiskas finansiālas neatbilstības. Divi galvenie cēloņi dominē.
Pirmkārt, gāzes ieplūde ir visizplatītākā šķidruma pakalpojumā. EF-TG rada dzirdamu “čaukstēšanu”, kad gāze plūst cauri. Ja dzirdat čaukstēšanu un rādījums ir par 5 līdz 15% augstāks, galvenais aizdomās turamais ir gāzes ieplūde.
Otrkārt, augšpusē esošie cauruļvadu traucējumi ietekmē plūsmas profilu. Turbīnas skaitītājiem nepieciešami 10 cauruļvada diametri augšpusē un 5 apakšpusē. Elkoņs tuvāk par 5 diametriem palielina kļūdu par 1 līdz 3%. Daļēji atvērts vārsts tuvāk par 3 diametriem var palielināt kļūdu līdz 8%.
Elektromagnētiskā traucējuma no VFD kabeļiem izraisa viltus impulsu ievadi 1756-HSC. Atdaliet signāla kabeli no barošanas kabeļa vismaz par 300 mm. Izmantojiet aizsargātu tinumu pāri garumiem virs 10 metriem. Zemi pieslēdziet tikai vienā galā — pie 1756-HSC termināļa.
Periodiskā apkope un prognozējošā tendence
Tīram ogļūdeņražu pakalpojumam Yokogawa iesaka pārbaudīt gultņus ik pēc 18 mēnešiem vai 8 000 stundām. Šķidrumiem ar daļiņām virs 50 mikroniem samaziniet līdz 12 mēnešiem. Uzstādiet Y-sietu augšpusē — vismaz 100-māla nerūsējošā tērauda.
Ieviesiet prognozējošo tendenci, izmantojot 1756-HSC perioda mērījumu režīmu. Konfigurējiet HSC ziņot impulsa periodu nevis skaitu pastāvīgas plūsmas laikā. Reģistrējiet periodu ik pēc 15 minūtēm vēsturniekā. Pieaugošs periods pie nemainīgas plūsmas norāda uz gultņu berzi pirms redzamām rādījumu kļūdām. 1756SC-CTR8 8-kanālu skaitītāja modulis atbalsta vairāku skaitītāju uzstādījumus, kur vairāki turbīnas skaitītāji baro vienu ControlLogix šasiju.
Nobeigums un rīcības ieteikumi
Turbīnas plūsmas skaitītāju bojājumus var paredzēt, izmantojot strukturētu diagnostiku. Sāciet ar faktiskās plūsmas neatkarīgu pārbaudi. Pārbaudiet 1756-HSC impulsa statusu Studio 5000. Izmēriet spoles frekvenci un amplitūdu. Fiziski pārbaudiet rotoru gultņu berzes dēļ. Novērsiet gāzes ieplūdi, pārbaudot aizplūdes spiedienu. Atjauniniet K-faktoru pēc rotora nomaiņas. Validējiet ar tilpuma salīdzinājumu.
Lai nodrošinātu uzticamību, ieviesiet perioda bāzētu tendenci un uzturiet kalibrācijas sertifikātu arhīvus. Šie pasākumi samazina vidējo atjaunošanas laiku no stundām līdz mazāk nekā 45 minūtēm lielākajai daļai lauka bojājumu.
Autors: Wu Jiaming ir rūpnieciskās automatizācijas inženieris ar vairāk nekā 10 gadu pieredzi PLC, DCS un vadības sistēmās.
