Phát hiện đứt cặp nhiệt điện đúng cách: Chiến lược tăng và giảm tín hiệu trên hệ thống Emerson Ovation và bộ điều khiển Woodward

Tại sao cặp nhiệt điện bị hở lại đọc nhiễu thay vì bằng không?

Cặp nhiệt điện bị hở thường xuyên hơn bị chập. Nhân viên vận hành nhà máy gọi hiện tượng này là cháy đứt. Mối nguy này khá tinh vi. Một đầu vào có trở kháng cao và không có mạch hoàn chỉnh sẽ thu nhiễu điện xung quanh. Đường dây điện, động cơ và bộ biến tần đều phát ra nhiễu. Vì vậy, cặp nhiệt điện bị cháy đứt không hiển thị một giá trị cố định. Nó hiển thị nhiệt độ dao động dữ dội. Tôi từng thấy một cặp nhiệt điện đo khí thải trên tua-bin khí dao động từ 620 đến 950 độ C chỉ trong vài giây. Dao động này đã kích hoạt giới hạn quá nhiệt trong bộ điều khiển tốc độ tua-bin và làm máy giảm tải. Tuy nhiên, bản thân cặp nhiệt điện mới là lỗi duy nhất. Phát hiện cháy đứt tồn tại chính xác để ngăn tình huống hỗn loạn này.

Điện trở phân cực tạo ra trạng thái lỗi xác định như thế nào?

Phát hiện cháy đứt bổ sung một điện trở giá trị lớn, thường trong phạm vi megaohm, mắc song song với đầu vào cặp nhiệt điện. Trong điều kiện vận hành bình thường, mạch cặp nhiệt điện nối tắt điện trở này nên dòng phân cực không gây ảnh hưởng đo được. Khi mối nối bị hở, đường dẫn qua điện trở sẽ chi phối. Khi đó, đầu vào chuyển đến một mức cực hạn xác định, tăng thang hoặc giảm thang tùy cấu hình. Tăng thang nghĩa là giá trị đọc chạy về phía đầu trên của dải đo. Giảm thang nghĩa là giá trị sụt về phía đầu dưới. Lựa chọn này là quyết định về an toàn, không phải sở thích. Trước tiên, hãy xác định hệ thống điều khiển cần làm gì khi cảm biến hỏng. Đối với bảo vệ nhiệt độ lò, tăng thang sẽ buộc hệ thống dừng an toàn khi nhiệt độ cao. Đối với hiển thị nhiệt độ nước cấp, giảm thang giúp tránh các lần tác động giả. Vì vậy, hãy xem xét triết lý xử lý sự cố của từng vòng trước khi chọn hướng. Hơn nữa, tuyệt đối không chọn hướng bằng cách sao chép cấu hình từ một vòng khác.

• Bước 1: Liệt kê mọi vòng cặp nhiệt điện và vai trò của chúng: điều khiển, bảo vệ hay chỉ hiển thị.
• Bước 2: Xác định hướng an toàn cho từng vòng cùng bộ phận vận hành và kỹ thuật quy trình.
• Bước 3: Cấu hình hướng cháy đứt theo từng kênh, không theo mặc định chung của hệ thống.
• Bước 4: Thiết lập cảnh báo chất lượng tín hiệu kém trên kênh để lỗi được thông báo ngay lập tức.

Cấu hình chức năng cháy đứt trên Emerson Ovation như thế nào?

Các card đầu vào Emerson Ovation xử lý chẩn đoán cặp nhiệt điện nguyên bản. Các mô-đun TC chuyên dụng và mô-đun đầu vào tương tự báo cáo các trạng thái chất lượng riêng biệt cho điều kiện hở mạch, ngắn mạch và ngoài phạm vi. Trước tiên, hãy cấu hình trạng thái rơi ra theo từng điểm trong trình tạo điểm. Các tùy chọn thường gồm đẩy giá trị tương tự lên thang trên, xuống thang dưới hoặc giữ giá trị cuối cùng kèm trạng thái chất lượng kém. Đối với các điểm bảo vệ, hãy đưa giá trị theo hướng an toàn và phát cảnh báo dựa trên bit chất lượng. Thứ hai, kiểm tra tham chiếu bù điểm nối nguội (CJC). Một cảm biến CJC hỏng sẽ làm lệch mọi giá trị đọc trên card hàng chục độ. Hiện tượng này giống như độ trôi quy trình chậm, không phải lỗi đột ngột. Vì vậy, hãy ghi xu hướng giá trị CJC cùng với nhiệt độ quy trình trong quá trình chạy thử. Cuối cùng, sử dụng các màn hình chẩn đoán Ovation để đọc số lần hở mạch theo từng kênh. Một kênh ghi nhận các lần hở gián đoạn khi rung là vấn đề ở ống bảo vệ nhiệt hoặc đầu nối, không phải mối nối bị cháy.

• Bước 1: Mở bản ghi điểm và xác nhận cấu hình cháy đứt hoặc rơi ra theo từng điểm TC.
• Bước 2: Xác nhận cảnh báo chất lượng được chuyển đến danh sách cảnh báo của người vận hành, không chỉ đến nhật ký bảo trì.
• Bước 3: Ghi xu hướng nhiệt độ tham chiếu CJC và so sánh với điều kiện môi trường dự kiến.
• Bước 4: Xem xét các bộ đếm chẩn đoán của kênh để phát hiện các lần hở gián đoạn trước khi thay cảm biến.

Thực tế về bảo vệ EGT của tua-bin trên bộ điều khiển Woodward là gì?

Bảo vệ nhiệt độ khí thải (EGT) trên tua-bin cần được đặc biệt chú ý. Các hệ thống như bộ điều khiển Woodward MicroNet lấy mẫu các cặp nhiệt điện EGT với tốc độ cao và thực hiện bỏ phiếu trên nhiều kênh. Một đầu dò EGT bị hở với chức năng cháy đứt tăng thang có thể kéo giá trị trung bình về phía một sự kiện quá nhiệt giả. Vì vậy, hãy cấu hình logic tính trung bình EGT để loại trừ các kênh có chất lượng kém thay vì đưa các giá trị cực hạn do cháy đứt vào phép tính. Hơn nữa, nhiều nhà máy chuyển dữ liệu EGT đến hệ thống lưu trữ lịch sử qua Modbus TCP (cổng 502) hoặc Modbus RTU trên RS-485 ở tốc độ 9600 đến 19200 bps. Hãy xác minh rằng cờ chất lượng thực sự được truyền đi, vì một giá trị bị đóng băng hoặc cực hạn trong hệ thống lưu trữ có thể làm sai lệch các quyết định bảo trì dựa trên xu hướng. Tuy nhiên, không được dựa vào đường truyền thông cho chức năng bảo vệ. Chức năng bảo vệ phải nằm trong bộ điều khiển, trên cùng chu kỳ quét với logic tác động. Cuối cùng, hãy ưu tiên các bộ truyền nhiệt độ HART hoặc Foundation Fieldbus khi tốc độ quy trình cho phép. Các bộ truyền thông minh báo cáo trực tiếp chẩn đoán phần tử bị hở, trước khi giá trị này đến bộ điều khiển.

• Bước 1: Xác minh phép tính trung bình EGT loại trừ các kênh được đánh dấu hở hoặc chất lượng kém.
• Bước 2: Kiểm tra thực tế một kênh bằng cách tháo một dây tại dãy đầu nối trong quá trình chạy thử.
• Bước 3: Xác nhận màn hình người vận hành hiển thị lỗi cảm biến, không chỉ hiển thị giá trị trung bình đã tính.
• Bước 4: Kiểm tra các giá trị EGT được ánh xạ qua Modbus có mang cờ chất lượng hoặc các thanh ghi trạng thái đi kèm hay không.

Kết luận & Khuyến nghị hành động

Phát hiện cháy đứt biến một “ăng-ten” thu nhiễu ngẫu nhiên thành lỗi có thể dự đoán và phát cảnh báo. Trước tiên, hãy kiểm tra toàn bộ các điểm cặp nhiệt điện và xác nhận hướng cháy đứt phù hợp với triết lý an toàn của vòng. Thứ hai, xác minh cảnh báo chất lượng đến được người vận hành, vì một giá trị tăng thang âm thầm là cái bẫy. Hơn nữa, hãy ghi xu hướng các giá trị tham chiếu CJC và chẩn đoán kênh để sớm phát hiện vấn đề ở đầu nối và ống bảo vệ nhiệt. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng phát hiện không đồng nghĩa với bảo vệ. Logic tính trung bình và bỏ phiếu phải chủ động loại trừ các kênh hỏng. Vì vậy, hãy kiểm tra thực tế hành vi cháy đứt, lần lượt từng dây, trước mỗi lần khởi động. Cuối cùng, hãy chuyển các điểm quan trọng sang bộ truyền thông minh nếu có thể. Phản ứng cháy đứt tốt nhất là phản ứng đồng thời cho bạn biết cảm biến nào đã hỏng và hỏng từ khi nào.

Tác giả: Xu Jianguo là kỹ sư tự động hóa công nghiệp với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực PLC, DCS và hệ thống điều khiển.