Technologies de dépannage et de maintenance des systèmes de contrôle automatique des instruments en chimie industrielle

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Ce post a été modifié pour la dernière fois par sanchangyb le 3/06/2020 à 16:58. Auteurs : Guan Xiaoyong, Wei Bencheng, Meng Xianxia. Organisation : Dezhou Shihua Chemical Co., Ltd. [Résumé] : Il résume les pannes fréquentes des instruments de contrôle de la température, de la pression, du niveau et du débit dans la production chimique, ainsi que les méthodes de diagnostic. Il présente également le rôle des techniques de diagnostic informatisé et des technologies redondantes dans la maintenance des instruments d’automatisation en chimie. Ces dernières années, avec le développement rapide des technologies de contrôle, l’industrie chimique est en perpétuelle modernisation, et son niveau d’automatisation ne cesse d’augmenter. Afin de répondre aux besoins de développement de la production des entreprises, les systèmes de contrôle des instruments chimiques sont également constamment mis à niveau et améliorés. Un système complet de contrôle automatique des instruments chimiques comprend de nombreux instruments et équipements de contrôle, tels que des instruments de contrôle de température, des instruments de contrôle de pression, des instruments de contrôle de niveau, des instruments de contrôle de débit, des instruments d’analyse en ligne, des dispositifs d’alarme pour les substances toxiques, nocives ou inflammables, ainsi que des vannes de régulation. 1 Pannes fréquentes des systèmes de contrôle automatique des instruments chimiques 1.1 Pannes des instruments de contrôle de la température Dans la production chimique, la température est l’un des indicateurs clés, c’est pourquoi sa mesure est particulièrement importante. Les instruments de mesure de température couramment utilisés dans la production chimique comprennent les thermocouples Sanchang, les résistances thermiques et les transmetteurs de température. Les instruments de contrôle de température présentent souvent les deux types de pannes suivants : ① Pannes du système. Les composants internes du système consomment de l’énergie, et en cas de panne du dispositif de contrôle de température, des affichages erronés apparaissent. ②Détection de panne. C’est-à-dire les erreurs qui se produisent sur l’élément de mesure ou sur le circuit de mesure. Dans la production chimique, si des fluctuations de production surviennent en raison d’indicateurs de mesure de température erronés, les chocs causés par des débits de matière soudainement changeants endommagent les éléments de mesure, ce qui provoque une indication de coupure ou une erreur du système. Lorsque l’erreur mentionnée ci-dessus apparaît, il est possible d’évaluer la situation selon les méthodes suivantes : ① En se basant sur les informations de position affichées par le système de contrôle, localiser les bornes de connexion du dispositif de contrôle de température dans le boîtier de commande, déconnecter les câbles du dispositif de contrôle de température, effectuer des mesures préliminaires à l’aide d’un multimètre, et comparer les valeurs mesurées avec les informations indiquées par le système. Si les valeurs mesurées varient fortement ou ne correspondent pas à la réalité, on peut en déduire que la panne se situe soit dans l’élément de mesure de température, soit dans le circuit de mesure. ②Si l’instrument de contrôle de température présente des oscillations et des variations périodiques, il faut envisager la présence d’interférences provenant de câbles électriques ou de convertisseurs de fréquence à proximité des lignes de transmission de cet instrument. ③Si la valeur mesurée sur le dispositif de contrôle de température est supérieure à la valeur réelle, il faut vérifier si les lignes de transmission du dispositif de contrôle de température sont adaptées, ou si l’appareil d’affichage et l’appareil de mesure sont compatibles. 1. Défaillance des instruments de contrôle de pression 2. Dans la production chimique, en particulier lors de la fabrication de produits dangereux, on rencontre fréquemment des conditions de haute température, de haute pression, de toxicité ou de nocivité ; la pression est souvent un paramètre important pour le suivi du fonctionnement du système. Les systèmes de contrôle de pression, représentés par les transmetteurs de pression intelligents, sont largement utilisés dans l’industrie chimique. L’utilisation des transmetteurs de pression intelligents Sanchang facilite considérablement le suivi du processus de production par les opérateurs. Les pannes courantes des systèmes de contrôle de pression sont les pannes de pression sur site et les pannes du système en fonctionnement. Lorsqu’une panne se produit, il faut déterminer s’il s’agit d’une panne sur site ou d’une panne du système, et vérifier si l’affichage de la pression sur site correspond à celui affiché par le système. Lorsque le système affiche des erreurs mais que les instruments sur site fonctionnent normalement, il faut envisager une panne du système ; on peut alors essayer de le redémarrer. La panne la plus fréquente des transmetteurs intelligents sur site est une sortie affichant zéro ; on peut alors vérifier si le câble d’alimentation est inversé ou si la tension d’alimentation atteint 24 V DC, ou encore s’il s’agit d’une panne de la carte électronique. 1. Défaillances des instruments de contrôle de niveau 3. Les instruments de contrôle de niveau constituent une composante essentielle des systèmes de contrôle automatisé dans l’industrie chimique. Parmi les instruments de contrôle de niveau courants, on trouve les capteurs à double bride, les capteurs radar et les capteurs ultrasoniques. (1) Lorsque la valeur affichée par l’instrument de contrôle du niveau de liquide atteint sa valeur maximale ou minimale, il est nécessaire de procéder à une vérification sur site pour comparer le niveau mesuré par le compteur local avec les données transmises à distance et s’assurer qu’elles se situent dans la plage normale. L’ajustement du niveau est effectué manuellement sur site. Si le niveau ne varie pas en fonction des modifications manuelles, cela indique la présence d’un défaut dans le système de contrôle du niveau ; si les données changent mais qu’il n’y a pas de relation linéaire ou qu’elles ne suivent aucune règle particulière, alors il y a un défaut dans les instruments de contrôle du niveau sur site. La correction peut être réalisée en fonction de la méthode de mesure et du type d’instrument installé sur place. (2) Lorsque la valeur affichée par l’instrument de contrôle du niveau de liquide ne change pas et qu’aucun signal de coupure n’est indiqué, il convient de vérifier si l’instrument est endommagé. Comme pour les capteurs de niveau à double bride couramment utilisés, si l’on ferme les vannes situées aux extrémités des brides du capteur, que l’on retire la membrane fixée par des boulons, ce qui expose tout l’appareil à l’atmosphère extérieure, et que la valeur du niveau ne change pas, il faut alors envisager deux possibilités : ① La carte électronique de la partie de transmission du capteur est endommagée ; on peut essayer de la remplacer ; ② Si le remplacement de la carte électronique ne résout pas le problème, il faut alors penser que les membranes ou les capillaires des côtés haute et basse pression sont également endommagés. Dans ce cas, il est nécessaire de remplacer le capteur et de réinitialiser ses paramètres. (3) Lors de la mesure du niveau d’un matériau à l’aide d’un niveau radar, si le niveau réel reste constant mais que la surface du matériau mesuré est perturbée, les valeurs de mesure présentent des fluctuations irrégulières. Il convient alors de vérifier si la transmission du signal est perturbée. Si les perturbations à la surface du matériau affaiblissent l’intensité du signal, le personnel de maintenance doit activer la fonction de suppression du champ proche et augmenter légèrement la dissipation de sortie afin de réduire ces interférences. 1. Défaillance des instruments de contrôle du débit : En général, les pannes causées par des changements soudains des paramètres de débit du système relèvent des défaillances des systèmes de contrôle du débit. Si la valeur affichée par l’instrument de contrôle du débit est à sa valeur minimale ou n’est pas affichée, il est nécessaire d’inspecter l’instrument sur site. Si aucun défaut n’est constaté chez les équipements de processus sur place, on peut alors conclure qu’il s’agit d’une panne de l’instrument de contrôle. Prenons l’indicateur de débit à différence de pression comme exemple : lorsque la valeur indiquée est nulle ou varie très peu, il faut considérer les 3 situations suivantes : ① La vanne d’équilibrage n’est pas complètement fermée ou présente une fuite ; on peut alors fermer la vanne d’équilibrage et la réparer ou la remplacer ; ② Les vannes haute et basse situées à la base du dispositif de restriction ne sont pas ouvertes ; il suffit alors d’ouvrir ces vannes ; ③ Les vannes et les tuyaux entre le dispositif de restriction et l’indicateur de dépression sont bouchés ; il faut alors nettoyer les tuyaux, les réparer ou remplacer les vannes ; ④ Le tube de transmission de la vapeur n’est pas entièrement condensé et l’eau de condensation n’a pas rempli le tube de prélèvement de pression ; on peut alors ouvrir l’indicateur une fois le condensat complet ; ⑤ Les joints entre le dispositif de restriction TriChang et les tuyaux de processus ne sont pas hermétiques ; il faut alors serrer les boulons ou remplacer les joints. Lorsque les fluctuations de débit sont importantes et que la stabilité des valeurs affichées est faible, il convient de renforcer la gestion sur site en fermant légèrement les vannes situées avant et après l’instrument de contrôle du débit, afin de réduire les erreurs de mesure causées par des fluctuations trop importantes des paramètres de débit ; si le fermeture des vannes n’est pas efficace, il faut examiner si l’élément de mesure de pression est trop sensible aux fluctuations des paramètres. Dans ce cas, on peut ajuster appropriément l’amortissement pour assurer un contrôle précis du débit. 2 Techniques de prévention des pannes des systèmes de contrôle 2.1 Techniques de diagnostic informatique CENTUM CS 3000 (abréviation CS 3000) est un produit DCS conçu pour le contrôle de processus pétrochimiques de grande et moyenne taille. HIS est la station de commande du système CS 3000, qui utilise les systèmes d’exploitation Windows NT/2000/XP/Vista pour assurer la surveillance en temps réel du système et la gestion des processus. Dans le système CS 3000, en cas de panne du système de contrôle, une alarme est déclenchée immédiatement et un enregistrement de la panne est effectué, fournissant ainsi des données techniques pour identifier l’origine du problème et le résoudre. Dans le système CS 3000, les alarmes sont divisées en trois catégories : alarmes de processus, alarmes de système et indications opérationnelles. Chaque type d’alarme dispose d’une fenêtre d’affichage distincte ; en cas de panne du système de contrôle des instruments, les techniciens de maintenance peuvent, grâce aux informations d’alarme fournies par le HIS, analyser la panne et prendre les mesures appropriées pour la résoudre, afin de rétablir rapidement le fonctionnement normal du système, d’améliorer l’efficacité des travaux de maintenance des instruments, et de garantir que la production se déroule de manière sûre, stable et ordonnée. 2. 2 Techniques de redondance Dans le fonctionnement des systèmes de contrôle automatique des instruments en chimie industrielle, l’application des techniques de redondance améliore considérablement la sécurité et l’opérabilité du système. Ces techniques de redondance comprennent ce qui suit. 2. 2.1 Redondance matérielle : Plusieurs modules ou composants identiques sont connectés en parallèle. Dans le mode de veille thermique, l’un d’eux est en état de fonctionnement (carte active), permettant ainsi la collecte des données du système, les calculs, les sorties de commande et la communication réseau ; l’autre est en état de réserve (carte de secours), et il suit en temps réel l’état de contrôle interne de la carte active (c’est-à-dire la synchronisation des états). La logique positive/négative entre la carte principale et la carte de secours est exclusive : soit c’est une carte principale, soit c’est obligatoirement une carte de secours ; de plus, elles disposent de circuits de contrôle redondants (également appelés circuits de contrôle principal/secours) ainsi que de circuits de communication d’informations, afin de coordonner le fonctionnement simultané et ordonné des deux cartes et d’assurer l’identité des caractéristiques d’entrée et de sortie. Le développement des technologies de communication modernes a stimulé l’amélioration des techniques de redondance, qui disposent de technologies de détection en temps réel des pannes, permettant la détection, le localisation, l’isolement des pannes ainsi que l’alerte en cas de problème à l’interface homme-machine. La détection des pannes comprend l’alimentation électrique, le microprocesseur, les liaisons de communication de données, les bus de données ainsi que l’état des entrées/sorties. Parmi ceux-ci, le diagnostic des pannes comprend le diagnostic autonome des pannes et la vérification mutuelle des pannes (vérification entre les cartes en service et celles de secours), permettant un basculement automatique sans perturbation en cas de panne du système. D’une part, les technologies de redondance aident le personnel d’exploitation et de maintenance à diagnostiquer les pannes du système, ce qui facilite une maintenance rapide et l’élimination des points défaillants ; d’autre part, elles améliorent la fiabilité du système, contribuant ainsi de manière significative à assurer une production en toute sécurité. 2. 2.2 Décision logique par redondance multiple du logiciel : la décision désigne le processus et la méthode par lesquels un système redondant détermine une conclusion en se basant sur le principe de majorité. Pour la mesure d’un même milieu, on installe 2 capteurs ou plus pour effectuer des mesures séparées ; les données sont ensuite envoyées à un système redondant afin d’obtenir une décision, ce qui permet de déterminer l’état de fonctionnement du système. L’utilisation de cette logique de vote redondant améliore la fiabilité du système et réduit l’impact sur la production causé par les actions d’interblocage inutiles des équipements. Les modes de vote courants sont la logique de vote à deux choix parmi trois (1oo2), la logique de vote à deux choix parmi deux (2oo2), la logique de vote à un choix parmi trois (1oo3) et la logique de vote à deux choix parmi trois (2oo3). Prenons par exemple la logique de vote à trois choix deux. En conditions normales, l’état des 3 instruments de contrôle affiche 1 ; dès que les signaux combinés de n’importe quelles 2 de ces instruments de contrôle deviennent simultanément 0, le voteur ordonne à l’actuateur d’exécuter l’action d’interblocage correspondante. La logique de vote par trois contre deux est un choix raisonnable, car elle permet de surmonter le défaut des systèmes redondants qui ne peuvent pas distinguer ce qui est vrai de ce qui est faux. Quelle que soit la panne survenant sur l’un des canaux, le système peut continuer à fonctionner normalement après vote, ce qui maintient sa sécurité et son disponibilité à un niveau raisonnable. 3 Conclusion L’application généralisée des systèmes de contrôle automatique pour les instruments chimiques revêt une grande importance pour l’instauration d’une production intelligente, la libération de la main-d’œuvre, ainsi que pour une prévention sûre et efficace des accidents de production. Avec les progrès de la science et de la technologie, ainsi que les mises à niveau continues des instruments de contrôle en industrie chimique, le nombre de points de défaillance dans les systèmes de contrôle par instruments ne cesse d’augmenter. Seul un travail basé sur l’analyse des défaillances fondamentales, une accumulation continue d’expérience, ainsi qu’un apprentissage actif de nouvelles technologies permettent de bien comprendre et maîtriser les nouveaux problèmes qui surviennent. Cela permet alors de mieux assumer les tâches de maintenance des instruments, d’éliminer les défaillances dès leur apparition et d’assurer le fonctionnement ordonné des systèmes de contrôle en industrie chimique. Cet article est reproduit à partir de l’URL originale : http://www.jssanchang.com/hangye/1114.html