【Technischer Beitrag】Messfehler von Drucksendern in absoluter Messung und Fehlerbehebung

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Absolute Drucksender werden in der Industrieproduktion zur Messung von Vakuum- oder absolutem Druck eingesetzt. In diesem Beitrag wird anhand der Anwendung von absoluten Drucksendern in Dampfturbinenanlagen die Fehlerbehebung sowie die Erfahrungen bei der Feldinstallation dieser Sender aus fünf Aspekten erläutert. http://yunrun.com.cn/upload/201807/09/201807090111483978.png Auf der Grundlage der Sammlung und Auswertung vieler Informationen zur praktischen Anwendung von Absolutdrucksendern sind die folgenden fünf Fehler bei solchen Sendern besonders repräsentativ. Changhui Instruments teilt auf der Grundlage der praktischen Anwendung sowie der Fehlerdiagnose Erfahrungen bezüglich der Installation und Behebung von Fehlern bei Absolutdrucksendern. Messfehler von Drucksendern sowie Fehlerbehebung yunrun.com.cn/tech/2070.html 1. Abweichungen durch Lecks in den Messleitungen Da der Messpunkt des Drucksenders mit dem des Manometers übereinstimmt und sowohl der Drucksender als auch das Manometer über gemeinsame Messleitungen sowie Ventile verfügen, müssen wir im Falle von Störungen davon ausgehen, dass es sich um Probleme in den Vakuummessleitungen handelt – vorausgesetzt, der Betrieb der Dampfturbinen- und Kondensatorsysteme ist normal. Zum Beispiel stellten unsere Messpersonal bei einer regelmäßigen Überprüfung der Messgeräte vor Ort fest, dass sowohl der von der DCS angezeigte Wert für das Vakuum im Dampfturbinenabgas als auch der Wert des Vakuummessers abweichend waren. Nach Überprüfung durch die Messgerätefachleute stellte sich schließlich heraus, dass die Ursache für die Störung des Messgeräts im Bruch eines Schweißpunkts in der Messleitung lag. Die Techniker, die die Geräte vor Ort reparierten, gaben an, dass der Riss durch Vibrationen verursacht wurde. Der absoluten Drucksender misst den absoluten Druck im Produktionsprozess. Stellen wie Schweißstellen, Anschlüsse von Transmittern sowie Ventilanschlüsse sind besonders anfällig für Fehler. Da der Messbereich des absoluten Drucktransmitters recht begrenzt ist, gehen wir davon aus, dass er bei der Installation und Wartung oft übersehen wird. Deshalb haben die Techniker, die die Geräte vor Ort warten, bei der Überprüfung große Schwierigkeiten, Lecks im Vakuumsystem zu erkennen. Deshalb werden solche Störungen oft erst während des normalen Produktionsprozesses von den Betriebsmitarbeitern entdeckt – erst dann wird klar, wo das Problem liegt. Aus dem Obigen können wir folgern, dass die Personen, die die Geräte installieren, beim Einbau des Drucktransmitters unbedingt darauf achten müssen, dass der Transmitter an der richtigen Stelle angebracht wird. Zudem muss darauf geachtet werden, dass die Druckschläuche richtig mit den Schraubanschlüssen des Transmitters verbunden und fest verschweißt werden. 2. Eine unsachgemäße Installation führte dazu, dass sich Flüssigkeit in den Messleitungen des absoluten Drucksenders ansammelte, was wiederum die Anzeige des Vakuums beeinträchtigte. Bei den Dampfturbinen zur Erzeugung von Abwärmeenergie des Unternehmens traten während des normalen Betriebs Störungen auf. Die Techniker, die die Turbinen warteten, stellten fest, dass das Vakuum im Kondenser während des Betriebs allmählich anstieg. Da sich die Probenentnahmestellen des Hochdruckkondensators in unmittelbarer Nähe zu den Probenentnahmestellen für das Vakuum im Kondenser befanden, überprüften die Techniker vor Ort den Hochdruckkondensator erneut. Dabei stellten sie fest, dass die Werte des Hochdruckkondensators erheblich schwankten. Gleichzeitig wurden bei der Überprüfung der Last des Triebwerks keine deutlichen Abweichungen festgestellt. Die Techniker für Instrumentenwartung prüften mehrfach den Niedervolt-Kondensator, das Vakuum im Kondensator sowie den Hochvolt-Kondensator. Dabei zeigten die Werte der ersten beiden Geräte ähnliche Werte, während bei den letzten beiden eine größere Abweichung vorlag. Dadurch konnte festgestellt werden, dass der Drucksensor in Ordnung war. Der Fehler wurde also nicht durch Lecks in den Rohrleitungen verursacht. Die Techniker für die Wartung der Messgeräte sind der Ansicht, dass in dem Dampfturbinensystem fünf separate Entnahmeverbindungen verwendet werden, wodurch eine unabhängige Probenentnahme möglich ist. Dadurch konnte schnell festgestellt werden, dass der Defekt des Dampfturbinensystems auf eine falsche Montage durch die Installateure zurückzuführen ist – dadurch kam es während des Betriebs der Turbine zu Verstopfungen. Aber bei der Anfangsnutzung sowie bei den Reinigungsversuchen des Dampfturbinensystems traten keine Störungen auf, weshalb die Messgeräte-Wartungskräfte beschlossen, die Messrohre schrittweise zu überprüfen. Die Prüfergebnisse bestätigten außerdem, dass ihre ursprüngliche Annahme richtig war: Der mechanische Defekt wurde tatsächlich durch eine falsche Montage des Probenentnahmestabes verursacht. Die Gerätemonteure gaben an, dass sie nach dem Fehler bei der Installation der Messgeräte alle Druckanschlüsse der Primärmessgeräte überprüft hätten. Dabei wurden die Probleme bei der Installation der Druckanschlüsse jedes einzelnen Primärmessgeräts analysiert. Da der absoluten Drucksender die Vakuumstärke misst, muss er bei der Installation in einer höheren Position als die Anlage mit den Druckleitungen angebracht werden. Um zu gewährleisten, dass das Kondenswasser aus den Druckleitungen abfließen kann, verwenden die Installateure von Messgeräten in der Praxis in der Regel eine nach oben geneigte Anordnung für die horizontalen Abschnitte. Wenn bei der Anlage Kondenswasser nicht abfließen kann, sollte überprüft werden, ob es innerhalb der Anlage Druckleitungen gibt, die in horizontaler Richtung angeordnet sind. Falls solche Druckleitungen vorhanden sind, müssen sie einfach wieder richtig installiert werden – dabei sollten sie um 45° gegenüber der Anlage nach oben geneigt werden. Anschließend kann die Druckleitung entlüftet werden. Nachdem daher beim Einbau der Messgeräte Probleme aufgetreten waren, haben die vor Ort anwesenden Reparaturtechniker alle Messrohre neu verlegt, um sicherzustellen, dass jedes Druckmessrohr gemäß den Standards für die Messung des absoluten Drucks installiert wird. Dadurch soll verhindert werden, dass im Laufe der normalen Betriebszeit des Geräts Kondenswasser nicht abfließen kann. 3. Messfehler durch eine Abweichung zwischen dem Messbereich des Vakuumdrucksenders und dem im DCS eingestellten Messbereich. Wir wissen, dass es ein Problem gibt, das häufig zu Messfehlern der Geräte führt – nämlich wenn der Messbereich des Vakuumdrucksenders nicht mit dem Messbereich im DCS abgestimmt wird. Da ein absoluter Drucksender nur in Kombination mit dem DCS die tatsächlichen Werte des Gerätebetriebs für die Prozesssteuerung widerspiegeln kann, muss der absolute Drucksender auf den für den Prozess erforderlichen Messbereich eingestellt werden. Der Messbereich muss dabei mit dem im DCS festgelegten Messbereich übereinstimmen, um Messfehler zu vermeiden. 4. Nullverschiebung des absoluten Drucksenders: Noch ein Beispiel: Im Lufttrennungsanlagen des Unternehmens steigt während des normalen Betriebs der Dampfturbinenanlage A die Wertangabe des Vakuumsenders im Hochdruckkondensator stetig an. Zudem stellten die Techniker, die die Anlage überprüften, fest, dass auch die Messwerte des Kondensatvakuums abweichend waren. Nachdem dies festgestellt wurde, führten die Gerätewartungsmitarbeiter wie gewohnt eine einfache Reinigung der Leitungen im Gerät durch, doch diese Reinigung löste das Problem mit den Messfehlern nicht. Letztendlich entschieden sich die Instrumentenwartungstechniker, den absoluten Drucksensor abzubauen, um ihn genauer zu überprüfen. Bei einer gründlichen Überprüfung des absoluten Senders wurde festgestellt, dass an jedem Messpunkt des Senders ein Fehlerwert von 0,19 mA bei der Gleichstromausgabe auftrat. Der normale Fehlerwert sollte dabei unter 0,08 mA liegen. Der Unterschied zwischen diesen Werten ist daher recht groß. Daher verglichen die Gerätemonteure diesen Wert mit den früheren Prüfergebnissen des Transmitters und stellten fest, dass die Werte bei den vorherigen Prüfungen des absoluten Drucktransmitters sehr nahe an den normalen Messfehlern lagen. Die Gerätemonteure kamen daher zu dem Schluss, dass der aktuelle Messfehler auf eine Nullverschiebung des Transmitters während seines Betriebs zurückzuführen sei. Beim Prüfen der früheren Prüfprotokolle stellten wir etwas Wichtiges fest: Im Vergleich zu Differenzdruck- und Überdrucksendern neigen absolute Drucksender tatsächlich eher zu Auslenkungen. Die Ursache kann durch die Analyse der Struktur sowie des Messprinzips des absoluten Drucksenders ermittelt werden. Der Grund für die Nullpunktverschiebung des Differenzdrucksenders ist folgender: Da die beiden Enden der Sensorelemente des Differenzdrucksenders symmetrisch angeordnet sind, entsteht dadurch eine Nullpunktverschiebung des Senders. Der Grund für die Nullpunktverschiebung bei Transmittern für den absoluten Druck ist folgender: Im Gegensatz zur Nullpunktverschiebung bei Differenzdrucktransmittern sind die beiden Enden der Sensorelemente eines Transmitters für den absoluten Druck asymmetrisch. Da der Referenzdruck auf der Niedrigdruckseite sehr stabil ist, können sowohl ein Leck im System als auch Verformungen oder Schäden am Material dazu führen, dass es zu einer Nullpunktverschiebung kommt. Außerdem kann das Problem des Nullpunktverschiebungen bei absoluten Drucksensoren nicht auf einfache Weise erkannt werden. Die Probleme bezüglich der Nullpunktverschiebung können nur dann von den Gerätewartern festgestellt werden, wenn Werte unter 4 mA auftreten. Daher sind wir der Ansicht, dass bei der Überprüfung von absoluten Drucksendern in der Regel Geräte verwendet werden, mit denen direkte Vergleiche möglich sind. Falls zum Zeitpunkt der Überprüfung keine solchen Geräte zur Verfügung stehen und somit keine Abweichungen festgestellt werden können, kann dieses Problem auch durch Stichprobenprüfungen gelöst werden. Daher sollten bei der Auswahl von absoluten Drucksendern solche mit hoher Leistung und Stabilität gewählt werden – beispielsweise importierte Modelle von Rosemount, Yokogawa, Honeywell usw. Oder inländische Modelle wie der absoluter Drucksender aus Monokristallsilizium YR-ER103. Auf der Changhui-Instrumentenwebseite kann man sich umfassend über absolute Drucksender informieren. 5. Messfehler während der Wartungsarbeiten
Bei der Wartung von Geräten treten oft Messfehler auf. Die Ursachen dafür liegen meist in den folgenden Punkten: ① Die zur Kalibrierung verwendeten Standardgeräte sind ungenau. Tatsächlich kommt es nur selten vor, dass die Standardgeräte zur Kalibrierung ungenau sind. Da die Verwendung von Standardgeräten für den Messung des absoluten Drucks im Vergleich zu anderen Standardgeräten sehr unterschiedlich ist, müssen diese Geräte häufiger überprüft werden. Deshalb sollten die zur Kalibrierung verwendeten Standardgeräte regelmäßig von zertifizierten Prüfinstituten kalibriert werden. Außerdem ist das Nullpunktverschiebungsphänomen bei Drucksendern unter absolutem Druck nur schwer auf einfache Weise festzustellen. Deshalb müssen Messgeräte verwendet werden, mit denen direkte Vergleiche möglich sind, und die Pumpe muss mithilfe von Vakuummessgeräten kalibriert werden. ②Anpassungsfehler: Absolute Drucksender weisen eine hohe Neigung zur Nullpunktverschiebung auf, und es besteht eine große Wahrscheinlichkeit für Anpassungsfehler während der Wartungsarbeiten durch die Techniker vor Ort. Die Techniker, die die Geräte vor Ort in den Fabriken warten, begehen oft die beiden Fehler, dass sie den Nullpunkt bei einem nicht absoluten Vakuum auf den Nullwert des Drucksenders einstellen und den lokalen Luftdruck auf den maximalen Messbereich. Deshalb müssen wir bei zukünftigen Wartungsarbeiten mehr darauf achten, Fehler zu korrigieren und die Abweichungen zu verringern. ③Einfluss der Umgebungstemperatur: Da der Messbereich des absoluten Drucks sehr klein ist, hat eine Veränderung der Umgebungstemperatur einen erheblichen Einfluss darauf. Wenn wir den absoluten Druckwandler überprüfen und justieren und die Raumtemperatur von 20 °C auf 8 °C senken, wird der gemessene Wert um 3 kPa höher ausfallen als zuvor. Daher sollten wir die in der Norm JJG 882-2015 „Vorschriften für die Prüfung von Druckwandlern“ festgelegten Anforderungen an die Umgebungsbedingungen strikt einhalten. Während der Wartungsarbeiten muss darauf geachtet werden, den Einfluss der Umgebungstemperatur auf den Druckwandler so gering wie möglich zu halten, um die Fehlerwerte des Druckwandlers auf ein Minimum zu reduzieren.