Analyse häufiger Fehler im Feldinstrumentensystem und Vorgehensschritte

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　　Derzeit erfordert das stetige Ansteigen des Automatisierungsgrades in den Branchen Petrochemie, Stahlindustrie, Papierherstellung, Lebensmittelindustrie und Pharmaindustrie höhere fachliche Anforderungen an die Mitarbeiter, die für die Wartung der Messgeräte vor Ort zuständig sind. Um die Zeit zur Behebung von Instrumentfehlern zu verkürzen, die sichere Produktion zu gewährleisten und die Wirtschaftlichkeit zu steigern, haben Techniker im Zusammenhang mit diesen Problemen einige Erfahrungen aus der Vor-Ort-Wartung von Instrumenten bereitgestellt, die den Wartungspersonal als Orientierung dienen sollen. 　　I. Grundlegende Analyse Schritte bei Fehlern im Messsystem vor Ort: Die von den Messgeräten vor Ort erfassten Parameter lassen sich im Allgemeinen in vier Kategorien einteilen: Temperatur, Druck, Durchfluss und Flüssigkeitshöhe. 　　Vor Ort werden je nach den Messparametern die Ursachen für verschiedene Fehler an den Geräten analysiert. 　　Zunächst muss man, bevor man Störungen an den Messgeräten vor Ort analysiert, das Herstellungsverfahren sowie die Produktionsbedingungen des jeweiligen Messgerätesystems gründlich verstehen. Ebenso sind das Konzept sowie die Absichten hinter der Gestaltung des Messgerätesystems sowie seine Struktur, Eigenschaften, Leistungsmerkmale und Anforderungen an die Parameter wichtig zu kennen. 　　2. Bevor man die Fehler im Messsystem vor Ort analysiert, sollte man zunächst von den Bedienern vor Ort Informationen über die Produktionslast sowie über die Veränderungen der Parameter der Rohstoffe einholen. Zudem sollten die Aufzeichnungen der fehlerhaften Geräte betrachtet werden, um eine umfassende Analyse durchzuführen und so die Ursache des Fehlers festzustellen. 　　3. Wenn die Aufzeichnungskurve des Messgeräts eine Gerade ist (eine Linie, bei der es keinerlei Veränderungen gibt, wird als Gerade bezeichnet), oder wenn die ursprünglich wellenförmige Kurve plötzlich in eine Gerade übergeht, liegt das Problem wahrscheinlich im Messgerätesystem. Denn die derzeit verwendeten Messgeräte sind größtenteils DCS-Computersysteme mit sehr hoher Empfindlichkeit, die Veränderungen der Parameter äußerst sensitiv wahrnehmen können. Zu diesem Zeitpunkt können die Prozessparameter künstlich geändert werden, um die Veränderungen der Kurve zu beobachten. Falls es keine Veränderungen gibt, lässt sich davon ausgehen, dass mit dem Messsystem ein Problem vorliegt. Falls es normale Veränderungen gibt, kann man davon ausgehen, dass mit dem Messsystem keine ernsthaften Probleme vorhanden sind. 　　4. Bei Änderung der Prozessparameter zeigt sich, dass die Aufzeichnungskurve plötzlich sprunghaft ansteigt oder auf den maximalen bzw. minimalen Wert fällt; in solchen Fällen liegt das Problem meist im Messsystem. 　　5. Vor dem Auftreten des Fehlers zeigte die Kurve der Anzeigen stets ein normales Verhalten. Nachdem Schwankungen auftraten, wurde die Kurve unregelmäßig – es wurde schwierig, das System zu steuern; selbst eine manuelle Steuerung war nicht mehr möglich. In solchen Fällen könnte der Fehler durch Probleme im Prozesssteuerungssystem verursacht werden. 　　6. Wenn festgestellt wird, dass die Anzeigen der DCS-Geräte nicht normal sind, kann man vor Ort die Werte der entsprechenden analogen Geräte überprüfen. Wenn diese Werte stark voneinander abweichen, liegt wahrscheinlich ein Fehler im Messsystem vor. 　　Kurz gesagt, bei der Analyse der Ursachen für Störungen an den Vorrichtungen vor Ort muss man besonders auf die Veränderungen in den Eigenschaften des zu steuernden Systems sowie der Steuerventile achten – schließlich können diese Faktoren zu Störungen im System der Vorrichtungen vor Ort führen. Daher müssen wir sowohl das Vor-Ort-Messsystem als auch das Prozesssteuerungssystem umfassend berücksichtigen und sorgfältig analysieren, um die Ursache herauszufinden. 　　II. Schritte zur Fehleranalyse der Steuerungssysteme für die vier wichtigsten Messparameter:
1. Schritte zur Fehleranalyse des Temperatursteuerungssystems:
Bei der Analyse von Fehlern im Temperatursteuerungssystem sind zunächst zwei Punkte zu berücksichtigen: Die Geräte in diesem System verwenden meist elektrische Messgeräte zur Erfassung, Anzeige und Steuerung von Werten; zudem erfolgt die Messung durch diese Geräte in der Regel mit einer erheblichen Verzögerung. 　　(1) Wenn der Anzeigewert des Temperaturmesssystems plötzlich auf den maximalen oder minimalen Wert springt, handelt es sich in der Regel um einen Fehler im Messsystem. Da das Temperaturmesssystem einen großen Messverzögerung hat, treten keine plötzlichen Veränderungen auf. Die Ursachen für Störungen in diesem Fall sind meist ein durchgebrannter Thermoelement, eine defekte Wärmewiderstandsschaltung, ein unterbrochener Kompensationsleiter oder ein defekter Verstärker des Senders. 　　(2) Das Temperatursteuerungssystem weist schnelle Oszillationen auf, was meist auf eine unsachgemäße Einstellung der PID-Parameter zurückzuführen ist. 　　(3) Das Temperatursteuerungssystem weist starke, langsame Schwankungen auf; dies ist wahrscheinlich auf Veränderungen in den Prozessabläufen zurückzuführen. Falls es zu keinen Veränderungen in den Prozessabläufen kommt, handelt es sich vermutlich um einen Defekt im Steuerungssystem selbst. 　　(4) Schritte zur Fehleranalyse des Temperaturregelsystems selbst: Überprüfen Sie, ob sich das Eingangssignal der Regelventile ändert. Wenn sich das Eingangssignal nicht ändert, funktioniert das Regelventil nicht richtig – vermutlich ist die Membran des Regelventils beschädigt. Überprüfen Sie außerdem, ob sich das Eingangssignal des Reglers ändert. Wenn sich das Eingangssignal nicht ändert, aber das Ausgangssignal sich ändert, dann liegt ein Defekt am Regler vor. Falls sich weder das Eingangssignal noch das Ausgangssignal des Reglers ändert, handelt es sich um einen Defekt am Regler selbst. 　　2. Schritte zur Fehleranalyse von Systemen zur Druckregelung: (1) Wenn die Anzeigen der Geräte im Druckregelsystem rapide schwanken, sollte zunächst überprüft werden, ob es Veränderungen in den Prozessabläufen gibt. Solche Veränderungen entstehen meist durch Probleme bei der Steuerung des Prozesses sowie durch ungeeignete Einstellungen der PID-Parameter des Reglers. 　　(2) Bei den Anzeigen des Drucksteuerungssystems tritt eine Störung auf – unabhängig davon, ob sich die Prozessbedingungen ändern oder nicht. In der Regel liegt das Problem im Druckmesssystem. Zunächst sollte überprüft werden, ob es in dem System zur Übertragung des Drucks Verstopfungen gibt. Falls keine Verstopfungen vorliegen, muss geprüft werden, ob es Veränderungen im Ausgangssignal des Druckwandlers gibt. Sollten solche Veränderungen vorliegen, liegt das Problem im Mess- und Anzeigesystem des Controllers. 　　3. Schritte zur Fehleranalyse des Durchflussregelungssystems: (1) Wenn der Anzeigewert des Durchflussregelungssystems auf einem Minimum liegt, wird zunächst das Messgerät vor Ort überprüft. Ist dieses in Ordnung, liegt der Fehler beim Anzeigegerät selbst. Wenn auch die Anzeigen der Vor-Ort-Messgeräte am niedrigsten Wert liegen, sollte die Öffnungsgrad der Regulierventile überprüft werden. Ist der Öffnungsgrad der Regulierventile null, liegt in der Regel ein Defekt zwischen dem Regulierventil und dem Regler vor. Wenn die Anzeigen der Vor-Ort-Messgeräte den minimalen Wert anzeigen und die Öffnungsgrad der Regelventile normal ist, liegt die Ursache des Fehlers wahrscheinlich in einem zu niedrigen Systemdruck, verstopften Systemleitungen, einer unzureichenden Pumpenleistung, Kristallbildung des Mediums oder einer fehlerhaften Bedienung. Bei Fehlern am Messgerät können die Ursachen sein: Beim Differenzdruck-Massenstrommesser könnte die Anschlussleitung für den Druckversorgungsschlauch verstopft sein; im Druckraum des Differenzdruck-Wandlers könnte es zu Leckagen kommen. Bei mechanischen Massenstrommessern kann es daran liegen, dass die Zahnräder stecken geblieben sind oder dass das Filternetz verstopft ist. 　　(2) Wenn der Anzeigewert des Durchflussregelungssystems den maximalen Wert erreicht, zeigt auch das Messgerät in der Regel den maximalen Wert an. In diesem Fall kann der Steuerventil manuell so eingestellt werden, dass er weiter geöffnet oder enger geschlossen wird. Wenn der Durchfluss sinken kann, liegt das in der Regel an Prozessbedingungen. Wenn der Durchflusswert nicht sinken will, liegt das an Problemen im Messsystem. Überprüfen Sie, ob die Regelventile des Durchflussschaltsystems ordnungsgemäß funktionieren. Prüfen Sie außerdem, ob das Druckmesssystem des Instruments einwandfrei funktioniert. Zudem sollte geprüft werden, ob das Signalübertragungssystem des Instruments in Ordnung ist. 　　(3) Wenn die Anzeigenwerte des Durchflusskontrollsystemes häufig schwanken, kann die Steuerung auf manuell umgestellt werden. Wenn die Schwankungen abnehmen, liegt das an Problemen mit dem Messgerät oder an unangemessenen PID-Parametern der Steuerung. Falls die Schwankungen weiterhin häufig auftreten, sind die Ursachen in den Prozessabläufen zu suchen. 　　4. Schritte zur Fehleranalyse des Systems zur Steuerung des Flüssigkeitsspiegels:
(1) Wenn der Anzeigewert des Systems zur Steuerung des Flüssigkeitsspiegels auf den maximalen oder minimalen Wert ansteigt, sollte zunächst überprüft werden, ob die Messgeräte ordnungsgemäß funktionieren. Falls die Anzeigen normal sind, sollte die Steuerung des Flüssigkeitsspiegels auf manuelle Fernbedienung umgestellt werden, um die Veränderungen des Flüssigkeitsspiegels zu beobachten. Wenn der Flüssigkeitsstand in einem bestimmten Bereich stabil gehalten werden kann, liegt das Problem im Steuerungssystem für den Flüssigkeitsstand. Wenn der Flüssigkeitsstand nicht stabil gehalten werden kann, handelt es sich in der Regel um ein Problem im Prozesssystem – die Ursachen müssen daher im Prozess selbst gesucht werden. 　　(2) Wenn die Anzeigen des Differenzdruck-basierten Höhenmessgeräts nicht mit den Anzeigen des direkt am Ort einsehbaren Messgeräts übereinstimmen, sollte zunächst überprüft werden, ob das direkt am Ort einsehbare Messgerät ordnungsgemäß funktioniert. Falls es ordnungsgemäß funktioniert, muss geprüft werden, ob es Lecks im Vakuumleitrohr des Differenzdruck-Höhenmessgeräts gibt. Falls es Lecks gibt, muss das Leitrohr erneut gefüllt und die Nullpunkte justiert werden. Falls es keine Lecks gibt, könnte das Problem darin liegen, dass der negative Versatz des Messgeräts falsch eingestellt ist. In diesem Fall muss der Versatz neu justiert werden, damit die Anzeigen des Messgeräts wieder korrekt sind. 　　(3) Wenn die Anzeigewerte des Systems zur Steuerung des Flüssigkeitsspiegels häufig schwanken, muss zunächst die Kapazität des zu steuernden Objekts analysiert werden, um die Ursache des Fehlers herauszufinden. Eine große Kapazität ist in der Regel auf einen Fehler im Messgerät zurückzuführen. Bei geringer Kapazität muss zunächst geprüft werden, ob es Veränderungen in den Prozessabläufen gibt. Falls solche Veränderungen vorliegen, sind häufige Schwankungen wahrscheinlich auf den Prozess selbst zurückzuführen. Falls sich nichts ändert, könnte das an einem Defekt des Instruments liegen.