Dobór i dostrajanie charakterystyk zaworu regulacyjnego w pętli Foundation Fieldbus
Dobre sterowanie zależy od czegoś więcej niż tylko od znamionowego współczynnika Cv. Dobierz zawór do rzeczywistego zakresu pracy, zweryfikuj jego charakterystykę po zainstalowaniu i przeprowadź rozruch ustawnika FOUNDATION Fieldbus przed ponownym dostrojeniem pętli PID.
Jak inżynierowie powinni dobierać Cv?
W przypadku odpowiednich warunków przepływu cieczy dobór zaworu wiąże przepływ ze współczynnikiem Cv, spadkiem ciśnienia i ciężarem właściwym cieczy, ale rzeczywisty dobór musi również uwzględniać warunki pracy oraz takie zjawiska jak kawitacja, odparowanie, lepkość i przepływ zdławiony, jeśli ma to zastosowanie. Obliczenia należy wykonać co najmniej dla minimalnego, normalnego i maksymalnego wymaganego przepływu, przy uwzględnieniu spadku ciśnienia dostępnego na zainstalowanym zaworze. Należy przeanalizować uzyskany skok oraz zakres skutecznego sterowania w całym zakresie pracy; ani normalne otwarcie na poziomie 60%, ani żaden pojedynczy docelowy skok nie są uniwersalną zasadą.
Jaka jest różnica między charakterystyką inherentną a charakterystyką zainstalowaną?
Charakterystyka inherentna opisuje zależność przepływu od skoku przy stałym spadku ciśnienia na zaworze. Charakterystyka zainstalowana uwzględnia zmieniające się straty ciśnienia w rurociągach, urządzeniach oraz charakterystykę pompy lub układu. Grzyby o charakterystyce liniowej, stałoprocentowej i szybkootwierającej nadają się do różnych zastosowań, ale ich zachowanie po zainstalowaniu należy obliczyć, a nie wybierać na podstawie pojedynczej reguły dotyczącej udziału spadku ciśnienia. Grzyb szybkootwierający jest często stosowany w układach otwórz/zamknij, natomiast zastosowania regulacyjne wymagają stabilnego, możliwego do kontrolowania wzmocnienia w wymaganym zakresie.
Czy cyfrowy ustatnik może zmienić charakterystykę odpowiedzi zaworu?
Niektóre inteligentne ustawniki Fisher, Foxboro i innych producentów obsługują konfigurowalną charakterystykę, zależnie od konkretnego modelu i oprogramowania sprzętowego. Należy korzystać z tej funkcji dopiero po sprawdzeniu doboru zaworu, działania siłownika oraz zmierzonej charakterystyki zainstalowanego układu. Niewłaściwy blok charakterystyki może zakłócać działanie regulatora procesu. Należy porównać odpowiedź w wielu punktach skoku w bezpiecznych warunkach pracy i udokumentować każdą zmianę przed dostrojeniem parametrów PID.
Co należy sprawdzić w segmencie FOUNDATION Fieldbus H1?
H1 zapewnia komunikację oraz, w przypadku obsługiwanych urządzeń, zasilanie w segmencie dwuprzewodowym. Należy zweryfikować bilans mocy, adresy urządzeń, długości magistrali głównej i odgałęzień, sposób instalacji przewodu i ekranu oraz określone terminatory na obu końcach segmentu. Nie należy używać samej rezystancji o określonej wartości zamiast właściwego zespołu terminującego H1. Jakość warstwy fizycznej należy sprawdzić odpowiednim sprzętem pomiarowym, a także potwierdzić konfigurację aktywnego harmonogramu łącza i bloków funkcyjnych w systemie nadrzędnym. Karta interfejsu Emerson DeltaV H1 oraz moduł komunikacyjny Yokogawa FOUNDATION Fieldbus to przykłady powiązanego sprzętu systemu nadrzędnego; przed określeniem części należy zweryfikować ich zgodność z zainstalowanym ustawnikiem i systemem.
Jak należy przeprowadzić rozruch nowego ustawnika?
Należy potwierdzić działanie zaworu w przypadku awarii, dopływ powietrza, połączenie sprzężenia zwrotnego, ograniczenia skoku oraz bezpieczne warunki procesu. Kalibrację lub konfigurację skoku producenta należy przeprowadzić zgodnie z zatwierdzoną procedurą; pełny skok może przerwać proces i nie wolno go wykonywać na pracującym zaworze krytycznym bez uzyskania zgody. Należy sprawdzić rzeczywisty skok w porównaniu z wymaganym oraz odpowiedni stan bloków zasobów i przetwornika. Luz lub kompensację tarcia należy regulować wyłącznie w oparciu o instrukcję urządzenia i zmierzone zachowanie, a nie według odgórnego celu 0,5%.
Co powoduje oscylowanie lub zacinanie się zaworu?
Należy rejestrować trend wartości zadanej, wartości procesu, wyjścia regulatora oraz zmierzonego skoku zaworu. Jeśli wyjście ustawnika zmienia się, ale skok pozostaje zablokowany, a następnie gwałtownie się zmienia, przed modyfikacją nastaw PID należy sprawdzić tarcie uszczelnienia, dopływ powietrza do siłownika, połączenie mechaniczne oraz stan ustawnika. Z dostępnej diagnostyki, takiej jak odchylenie skoku i charakterystyka zaworu, należy korzystać tylko wtedy, gdy zainstalowane urządzenie ją obsługuje. Zwiększający się luz skoku jest sygnałem do przeprowadzenia diagnostyki, a nie dowodem awarii konkretnego elementu.
Co należy uwzględnić w bazowych danych utrzymania ruchu?
Należy przechowywać dane dotyczące doboru zaworu i warunków pracy, charakterystykę grzyba, konfigurację ustawnika, wyniki testów skoku, wyniki kontroli segmentu H1 oraz zaakceptowane trendy procesu. Po zmianie grzyba lub siłownika należy ponownie przeanalizować dobór zaworu i charakterystykę zainstalowanego układu przed ponownym dostrojeniem pętli.
Autor: Zhou Jiayi jest inżynierem automatyki przemysłowej z ponad 10-letnim doświadczeniem w zakresie sterowników PLC, systemów DCS i systemów sterowania.
