Detekcija pregorevanja termopara kako treba: strategija povećavanja i smanjivanja na sistemima Emerson Ovation i Woodward Controls

Zašto otvoreni termopar očitava šum umesto nule?

Termoparovi češće otkazuju prekidom nego kratkim spojem. U postrojenjima se to naziva pregorevanjem. Opasnost je suptilna. Ulaz velike impedanse, bez zatvorenog strujnog kola, prihvata okolni električni šum. Prenosni vodovi, motori i frekventni pretvarači emituju takav šum. Zato pregoreli termopar ne očitava fiksnu vrednost, već temperaturu koja naglo osciluje. Video sam termopar temperature izduvnih gasova na gasnoj turbini kako za nekoliko sekundi osciluje od 620 do 950 stepeni Celzijusa. Oscilacije su aktivirale granicu previsoke temperature u kontroleru brzine turbine i rasteretile mašinu. Međutim, jedini kvar bio je u samom termoparu. Detekcija pregorevanja postoji upravo da bi sprečila ovakve situacije.

Kako bias otpornik stvara definisan kvar?

Detekcija pregorevanja dodaje otpornik velike vrednosti, obično u opsegu megaoma, paralelno sa ulazom termopara. Tokom normalnog rada, strujno kolo termopara premošćuje otpornik, pa bias struja nema merljiv uticaj. Kada dođe do prekida spoja, putanja kroz otpornik preuzima glavnu ulogu. Ulaz se tada pomera ka definisanoj krajnjoj vrednosti, naviše ili naniže, u zavisnosti od konfiguracije. Pomeranje naviše znači da očitana vrednost ide ka vrhu opsega. Pomeranje naniže znači da pada ka dnu opsega. Izbor je bezbednosna odluka, a ne stvar preferencije. Najpre odredite šta kontrolni sistem treba da uradi pri otkazu senzora. Kod zaštite temperature peći, pomeranje naviše izaziva bezbedno isključivanje zbog previsoke temperature. Kod prikaza temperature napojne vode, pomeranje naniže sprečava lažna isključenja. Zato pre izbora smera pregledajte filozofiju otkaza svake petlje. Štaviše, nikada ne birajte smer kopiranjem podešavanja iz druge petlje.

• Korak 1: Navedite svaku petlju termopara i njenu ulogu: regulacija, zaštita ili samo prikaz.
• Korak 2: Definišite bezbedan smer za svaku petlju sa operaterima i procesnim inženjerima.
• Korak 3: Konfigurišite smer pregorevanja po kanalu, a ne prema podrazumevanoj postavci sistema.
• Korak 4: Podesite alarm lošeg kvaliteta na kanalu kako bi se kvar odmah signalizirao.

Kako se konfiguriše detekcija pregorevanja na sistemu Emerson Ovation?

Ulazne kartice Emerson Ovation imaju ugrađenu dijagnostiku termoparova. Namenski TC i analogni ulazni moduli prijavljuju različita stanja kvaliteta za prekid kola, kratki spoj i stanje van opsega. Najpre konfigurišite stanje pri isključenju za svaku tačku u alatu Point Builder. Opcije obično uključuju pomeranje analogne vrednosti naviše, naniže ili zadržavanje poslednje vrednosti uz loš kvalitet. Za zaštitne tačke pomerite vrednost u bezbedan smer i aktivirajte alarm na bitu kvaliteta. Zatim proverite referencu kompenzacije temperature hladnog spoja (CJC). Otkaz senzora CJC pomera svako očitavanje na kartici za desetine stepeni. To izgleda kao sporo odstupanje procesa, a ne kao nagli kvar. Zato tokom puštanja u rad pratite vrednost CJC zajedno sa temperaturama procesa. Na kraju, koristite dijagnostičke prikaze sistema Ovation za očitavanje broja prekida kola po kanalu. Kanal koji beleži povremene prekide tokom vibracija ukazuje na problem sa termovelikom ili konektorom, a ne na pregoreli spoj.

• Korak 1: Otvorite zapis tačke i proverite konfiguraciju pregorevanja ili isključenja za svaku TC tačku.
• Korak 2: Potvrdite da se alarm kvaliteta prosleđuje na listu operatorskih alarma, a ne samo u dnevnike održavanja.
• Korak 3: Pratite referentnu temperaturu CJC i uporedite je sa očekivanim ambijentalnim vrednostima.
• Korak 4: Pre zamene senzora pregledajte dijagnostičke brojače kanala zbog povremenih događaja prekida kola.

Kakva je stvarnost zaštite turbine prema EGT-u na Woodward kontrolerima?

Zaštita turbine prema temperaturi izduvnih gasova (EGT) zahteva posebnu pažnju. Sistemi kao što su Woodward MicroNet kontroleri očitavaju EGT termoparove velikom brzinom i glasaju između više kanala. Jedna otvorena EGT sonda sa detekcijom pregorevanja naviše može povući prosek ka lažnom događaju previsoke temperature. Zato konfigurišite logiku usrednjavanja EGT-a tako da isključuje kanale sa lošim kvalitetom, umesto da u prosek uključuje njihove krajnje vrednosti usled pregorevanja. Štaviše, mnoga postrojenja prosleđuju EGT podatke istoričarima preko Modbus TCP-a (port 502) ili Modbus RTU-a preko RS-485, brzinom od 9600 do 19200 bps. Proverite da li se indikator lošeg kvaliteta zaista prenosi, jer zamrznuta ili ekstremna vrednost u istoričaru narušava odluke o održavanju zasnovane na trendovima. Međutim, ne oslanjajte se na komunikacioni put za zaštitu. Zaštita mora biti implementirana u kontroleru, u istom ciklusu skeniranja kao i logika isključenja. Na kraju, prednost dajte HART ili Foundation Fieldbus temperaturnim transmiterima kada brzina procesa to dozvoljava. Pametni transmiteri direktno prijavljuju dijagnostiku prekida mernog elementa, pre nego što vrednost uopšte stigne do kontrolera.

• Korak 1: Proverite da usrednjavanje EGT-a isključuje kanale označene kao otvorene ili sa lošim kvalitetom.
• Korak 2: Tokom puštanja u rad testirajte jedan kanal tako što ćete odvojiti provodnik na priključnoj letvi.
• Korak 3: Potvrdite da operatorski prikaz pokazuje kvar senzora, a ne samo izvedeni prosek.
• Korak 4: Proverite da EGT vrednosti mapirane preko Modbusa nose oznake kvaliteta ili prateće statusne registre.

Zaključak i preporuke za postupanje

Detekcija pregorevanja pretvara nasumičnu antenu za šum u predvidiv kvar koji aktivira alarm. Najpre proverite svaku tačku termopara i potvrdite da njen smer pregorevanja odgovara bezbednosnoj filozofiji petlje. Zatim proverite da alarmi kvaliteta stižu do operatera, jer je nečujna vrednost pomerena naviše zamka. Štaviše, pratite reference CJC-a i dijagnostiku kanala kako biste rano otkrili probleme sa konektorima i termovelicima. Međutim, zapamtite da detekcija nije isto što i zaštita. Logika usrednjavanja i glasanja mora namerno da isključuje neispravne kanale. Zato fizički testirajte ponašanje pri pregorevanju, provodnik po provodnik, pre svakog pokretanja. Na kraju, gde god je moguće, pređite na pametne transmitere za kritične tačke. Najbolji odgovor na pregorevanje je onaj koji vam istovremeno kaže koji je senzor otkazao i kada.

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