Sedamdeset pet ventila radi nepravilno: zarđala opruga pozicionera koju niko nije predvideo

Pregled održavanja regulacionih ventila, zasnovan na članku na sajtu instrumentationtools.com pod naslovom „Erratic Stroking Control Valves Delaying the Shutdown Plant Restart“.

Zašto je 75 regulacionih ventila radilo nepravilno tokom ponovnog pokretanja postrojenja?

Nakon četvoromesečnog zastoja postrojenja za preradu vode izazvanog velikom sušom, operateri su se pripremali za nastavak rada. Dok su tehničari proveravali terensku opremu pokretanjem u celom opsegu radi potvrde spremnosti, približno 75 regulacionih ventila počelo je da radi nepravilno. Uprkos naporima stručnih inženjera za instrumentaciju i iskusnih ekipa za održavanje, standardna podešavanja pozicionera nisu uspela da stabilizuju regulacione petlje.

Početno otklanjanje problema bilo je usmereno na očekivane tačke kvara, prvenstveno oštećene sklopove ulaznih ili izlaznih mehovа. Međutim, telemetrija postrojenja pokazala je čist instrumentacioni vazduh bez ulja, sa projektovanom tačkom rose od -40°C, dok su spoljašnje komponente mehova pregledane na radnom stolu izgledale kao nove. Kada čista oprema pokazuje nepredvidivo dinamičko oscilovanje, terenske dijagnostičke procedure moraju prevazići površinski pregled i ispitati unutrašnju mehaničku ravnotežu pozicionera ventila.

Koji je skriveni mehanički kvar unutar ulaznog meha izazvao oscilovanje ventila?

Rastavljanje jednog neposlušnog pozicionera otkrilo je neočekivanog uzročnika: unutar sklopa ulaznog meha nalazila se mala povratna opruga. Opruga je bila teško korodirala i raspala se odmah pod blagim pritiskom prsta. Naknadnim rastavljanjem još tri nepravilna pozicionera otkriveno je identično raspadanje opruga.

Kod pneumatskih i elektro-pneumatskih pozicionera sa ravnotežom sila, ova unutrašnja opruga obezbeđuje ključnu povratnu silu koja se suprotstavlja signalnom pritisku. Kada opruga pukne, mehanička ravnoteža se narušava. Čak i kada su upravljački signali od 4–20 mA iz analognog izlaznog modula stabilni, a zazori između mlaznice i klapne ispravni, stablo ventila osciluje, prelazi zadatu vrednost ili se zaglavljuje. Pošto mehanika određuje opseg pozicionera, elektronsko ponovno podešavanje nule ne može da nadoknadi nedostatak mehaničke protivsile.

Kako je postrojenje prevazišlo tromesečni rok dobavljača za isporuku sklopova mehova?

Kada je kontaktiran, inostrani dobavljač opreme odbio je da isporuči pojedinačne zamenske opruge, nudeći kompletne sklopove ulaznih mehova po visokoj ceni i uz tromesečno kašnjenje u isporuci. Takav rok bi ugrozio obaveze postrojenja u vezi sa ponovnim pokretanjem.

Šef održavanja odneo je neoštećen uzorak opruge lokalnom proizvođaču preciznih opruga i naručio početnu seriju od 25 uparenih jedinica, izrađenih u roku od nekoliko sati. Pošto opruge namotane od žice istog prečnika, namenjene za izradu opruga, reprodukuju karakteristike opterećenja i deformacije originala u granicama proizvodnih tolerancija, kalibracija hoda pozicionera lako kompenzuje manja odstupanja krutosti opruge. Šest probnih ventila sa različitim dužinama hoda pokazalo je trenutnu, ponovljivu kalibraciju bez histereze. Nakon ovog uspeha, narudžbina dodatnih 60 opruga vratila je preostale ventile u rad bez operativnog kašnjenja.

Koji je preporučeni terenski postupak dijagnostike i popravke nepravilnih pozicionera?

Kada se nakon zastoja postrojenja pojave problemi sa radom većeg broja ventila, primenite sledeći sistematski postupak:

• Proverite kvalitet vazduha na mestu potrošnje: Izmerite tačku rose i sadržaj ulja direktno na razvodnicima terenskih ventila, umesto da se oslanjate isključivo na očitavanja na glavnom vodu centralnog kompresora.
• Odvojite električne komande od mehaničke povratne sprege: Dovedite poznati ispitni signal direktno na pozicioner ili izvršite poređenje sa inteligentnim regulatorom ventila kako biste utvrdili da li oscilovanje potiče od podešavanja regulacione petlje ili mehaničke povratne sprege.
• Pregledajte unutrašnje mehaničke komponente: Uklonite ulazni meh i proverite da li su povratne opruge bez korozije, naponskih pukotina i gubitka zategnutosti.
• Izradite precizne lokalne zamenske delove kada je to opravdano: Reprodukujte prečnik žice, broj aktivnih namotaja i metalurški sastav, uz dokumentovanje sertifikata dobavljača za evidenciju održavanja.
• Primeniте zaštitu od korozije: Umočite zamenske opruge u zaštitni antikorozivni osnovni premaz i ostavite ih da se potpuno osuše pre ugradnje.
• Obavite sveobuhvatnu kalibraciju hoda: Izvršite provere nule, opsega i linearnosti pri 0%, 25%, 50%, 75% i 100% hoda, uz beleženje početnih karakteristika hoda.

Kako ekipe za održavanje mogu sprečiti koroziju pozicionera i prekide u sistemu vazduha?

Korozija unutar zaptivenih mehova obično nastaje zbog nekontrolisanih prekoračenja tačke rose tokom poremećaja rada kompresora ili regeneracije sredstva za sušenje. Jedan neotkriven prodor vlage može oksidirati desetine osetljivih opruga u celom postrojenju.

Da bi se sprečilo ponavljanje problema, ekipe za instrumentaciju treba da podese automatske alarme za izlazne temperature i tačke rose sušača vazduha, pri čemu se svako prekoračenje specifikacije tretira kao događaj koji zahteva održavanje na nivou celog postrojenja. Pored toga, postrojenja koja koriste Emerson Fisher ili slične pozicionere sa pilot-upravljanjem treba da imaju zalihe kompleta za popravku ključnih podsklopova i da unapred identifikuju kvalifikovane lokalne partnere za izradu delova, pre nego što dođe do poremećaja u lancu snabdevanja. Dugoročno praćenje u postrojenju potvrdilo je da su lokalno proizvedene opruge pouzdano radile više od petnaest godina bez otkaza.

Koji su ključni zaključci za pouzdanost sistema upravljanja?

Nepravilno oscilovanje ventila nakon remonta često je mehaničke, a ne elektronske prirode. Uvek proverite kvalitet vazduha na ventilu, potvrdite prisustvo mehaničkih povratnih sila unutar podsklopova pozicionera i primenite disciplinovanu kalibraciju kako biste proverili precizne popravke.

Autor: Yuan Tianyu je inženjer industrijske automatizacije sa više od 10 godina iskustva u PLC, DCS i upravljačkim sistemima.