Schritte zur Fehleranalyse von Instrumenten

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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 Fehlern an Messgeräten zu verkürzen, die sichere Produktion zu gewährleisten und die Wirtschaftlichkeit zu steigern, werden in diesem Artikel einige Erfahrungen aus der Vor-Ort-Wartung von Messgeräten bereitgestellt, die den Wartungsmitarbeitern als Referenz dienen sollen. 　　I. Grundlegende Analyse Schritte bei Fehlern im Messsystem vor Ort 　　　 Die von den Geräten vor Ort gemessenen Parameter lassen sich im Allgemeinen in vier Kategorien einteilen: Temperatur, Druck, Durchfluss und Flüssigkeitshöhe. 　　　　Jetzt werden je nach den Messparametern die Ursachen für verschiedene Fehler an den Feldgeräten analysiert. 　　　　1. Zunächst muss man, bevor man Störungen an den Messgeräten vor Ort analysiert, das Herstellungsverfahren sowie die Produktionsbedingungen des jeweiligen Messgerätsystems gründlich verstehen. Ebenso sind das Konzept sowie die Absichten hinter der Gestaltung des Messgerätsystems sowie dessen 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 Produktionsbelastung 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 von dem Messgerät erfasste Kurve eine Gerade ist – also eine Linie, bei der es keinerlei Veränderungen gibt – oder wenn die Kurve ursprünglich wellenförmig war und nun plötzlich zu einer Geraden wird ； Der Fehler liegt wahrscheinlich im Instrumentensystem. 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 sich nichts ändert, ist es mit ziemlicher Sicherheit ein Problem im Messsystem ； Sollten normale Veränderungen vorliegen, kann man mit Sicherheit davon ausgehen, dass es im Messsystem keine ernsthaften Probleme gibt. 　　　　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 auf Probleme im Prozesssteuerungssystem zurückzuführen sein. 　　　　6. Wenn festgestellt wird, dass die Anzeigen der DCS-Anzeigegeräte nicht normal sind, kann man vor Ort die Werte der entsprechenden physischen Anzeigegeräte überprüfen. Wenn diese Werte stark voneinander abweichen, liegt wahrscheinlich ein Fehler im Anzeigesystem 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 – all das kann zu Störungen im System der Vorrichtungen vor Ort führen. Deshalb müssen wir sowohl das Vor-Ort-Messsystem als auch das Prozesssteuerungssystem umfassend berücksichtigen und sorgfältig analysieren, um die Ursache herauszufinden. 　　II. Schritte zur Fehleranalyse von Steuerungssystemen für vier Hauptmessparameter
1. Schritte zur Fehleranalyse von Temperatursteuerungssystemen
Bei der Analyse von Fehlern im Temperatursteuerungssystem ist zunächst auf zwei Dinge zu achten: Die Geräte in diesem System verwenden meist elektrische Messgeräte zur Erfassung, Anzeige und Steuerung ； Die Messungen der Anzeigen dieses Systems sind oft stark verzögert. 　　　　(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 Widerstandssensoreinheit, ein unterbrochener Kompensationsschlauch oder ein defekter Verstärker des Transmitters. 　　　　(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, was wahrscheinlich auf Veränderungen in der Prozessbedienung zurückzuführen ist. Falls es zu keinerlei Veränderungen in der Prozessbedienung kommt, handelt es sich höchstwahrscheinlich um einen Defekt im Steuerungssystem selbst. 　　　　(4) Schritte zur Fehleranalyse des Temperaturregelsystems selbst: Überprüfen, ob sich das Eingangssignal der Regelventile ändert. Wenn sich das Eingangssignal nicht ändert, funktioniert das Regelventil weiterhin – doch in diesem Fall ist die Membran des Regelventils undicht ； Überprüfen Sie, ob sich das Eingangssignal des Regelventil-Positioners ändert. Wenn sich das Eingangssignal nicht ändert, aber das Ausgangssignal sich ändert, dann weist der Positioner einen Defekt auf ； Überprüfen Sie, ob es Veränderungen im Eingangssignal des Positioniers gibt. Anschließend prüfen Sie, ob es Veränderungen am Ausgangssignal des Reglers gibt. Wenn sich der Eingang des Reglers nicht ändert, aber das Ausgangssignal sich ändert, dann 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 schnell oszillieren, sollte zunächst überprüft werden, ob es Veränderungen in den Prozessabläufen gibt. Solche Veränderungen entstehen meist aufgrund von Problemen bei der Steuerung des Prozesses sowie bei der Einstellung 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 sich die Ausgabe des Druckwandlers verändert hat. Falls ja, 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, sollte zunächst das Messgerät vor Ort überprüft werden. Ist dieses in Ordnung, liegt der Fehler beim Anzeigegerät selbst. Wenn auch die Anzeigen der Vor-Ort-Messgeräte einen Minimalwert anzeigen, sollte die Öffnungsgrad der Regulierventile überprüft werden. Ist der Öffnungsgrad der Regulierventile null, liegt in der Regel ein Fehler zwischen dem Regulierventil und dem Regler vor. Wenn die Anzeigen der Vor-Ort-Messgeräte einen minimalen Wert anzeigen und die Öffnungsgrad der Regelventile normal ist, liegt die Ursache des Fehlers wahrscheinlich darin, dass der Systemdruck nicht ausreicht, die Systemleitungen verstopft sind, die Pumpe nicht genug Flüssigkeit fördern kann, das Medium kristallisiert oder die Bedienung fehlerhaft ist. Bei Fehlern am Messgerät können folgende Ursachen vorliegen: Der Differenzdruck-Massenstrommesser mit Lochplatte könnte durch verstopfte Anschlussleitungen unter Druck stehen ； Leck im Druckraum des Differenzdrucksensors ； Mechanische Durchflussmesser haben Probleme wie verkeilte Zahnräder oder verstopfte Filter. 　　　　(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 ； Überprüfen Sie, ob das Messsystem des Druckmesssystems ordnungsgemäß funktioniert ； Überprüfen Sie, ob das System zur Übertragung der Instrumentensignale ordnungsgemäß funktioniert. 　　　　(3) Wenn die Anzeigenwerte des Durchflussregelungssystems 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 Regelung. Falls die Schwankungen weiterhin häufig auftreten, sind dies Ursachen im Zusammenhang mit den Prozessbedingungen. 　　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, kann 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 Flüssigkeitsspiegel in einem bestimmten Bereich stabil gehalten werden kann, liegt das Problem im Steuerungssystem für den Flüssigkeitsspiegel ； Wenn die Flüssigkeitsebene nicht stabil gehalten werden kann, liegt das in der Regel an einem Fehler im Prozesssystem. Die Ursache muss daher im Prozess selbst gesucht werden. 　　　　(2) Wenn die Anzeigen des Differenzdruck-basierten Höhenmessgeräts nicht mit den Anzeigen des direkt am Ort angebrachten Messgeräts übereinstimmen, sollte zunächst überprüft werden, ob das direkt am Ort angebrachte Messgerät ordnungsgemäß funktioniert. Falls es ordnungsgemäß funktioniert, muss geprüft werden, ob es Lecks im Schließflüssigkeitssystem des Differenzdruck-höhenmessgeräts gibt ； Bei Leckagen den Flüssigkeitsspiegel erneut auffüllen und die Nullpunkte justieren ； Keine Leckagen – vermutlich ist der negative Verschiebungswert des Messgeräts falsch. Der Verschiebungswert muss neu eingestellt werden, damit das Messgerät richtig anzeigt. 　　　　(3) Wenn die Anzeigenwerte des Systems zur Steuerung des Flüssigkeitsspiegels häufig schwanken, muss zunächst die Kapazität des Objekts, dessen Spiegel gesteuert wird, analysiert werden, um die Ursache des Fehlers zu ermitteln. 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 Fehler des Instruments liegen. 　　Was oben beschrieben wurde, ist lediglich eine Analyse von Störungen bei den Geräten zur getrennten Steuerung der vier wichtigsten Parameter vor Ort. In der Praxis gibt es außerdem noch weitere komplexe Steuerkreise, wie z. B. serielle Steuerung, Stufensteuerung, programmierte Steuerung oder Interlocks. Die Analyse dieser Störungen ist noch komplizierter und erfordert eine detaillierte Untersuchung