Технологии диагностики неисправностей и технического обслуживания автоматических систем управления приборами в химической промышленности

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем sanchangyb 3 июня 2020 года в 16:58. Авторы: Гуань Сяоян, Вэй Бэнчэн, Мэн Сянься. Организация: Тэчжоуская компания по производству химикатов «Шихуа». [Резюме] В тексте рассматриваются распространенные неисправности приборов для контроля температуры, давления, уровня жидкости и расхода в процессах химического производства, а также способы их диагностики. Также описывается роль компьютерных технологий диагностики и технологий резервирования в обслуживании автоматических приборов в химической промышленности. В последние годы, благодаря быстрому развитию технологий управления, химическая промышленность постоянно модернизируется, а уровень автоматизации повышается. Для удовлетворения потребностей производственного развития предприятий системы управления химическим оборудованием также постоянно совершенствуются. Полная автоматизированная система управления химическим оборудованием включает в себя множество измерительных приборов и устройств, таких как приборы для контроля температуры, давления, уровня жидкости, расхода; приборы для онлайн-анализа; приборы для обнаружения токсичных, вредных и горючих веществ; регулирующие клапаны и т. д. 1. Распространенные неисправности систем автоматического управления химическими приборами 1.1. Неисправности приборов для контроля температуры В процессе химического производства температура является одним из ключевых показателей, поэтому ее измерение имеет особое значение. Распространенными приборами для измерения температуры в химической промышленности являются термопары марки Санчан, термопротивники, температурные трансмиттеры и другие. У приборов для контроля температуры часто возникают следующие два типа неисправностей: ① Системные неисправности. Внутренние компоненты системы потребляют энергию, и при неисправности прибора управления температурой могут появляться некорректные показания. ②Измерение неисправности. Это ошибки, которые возникают на самом измерительном элементе или в измерительной цепи. В химическом производстве, если из-за ошибок на приборах для измерения температуры возникают колебания в процессе производства, удары, вызванные резкими изменениями потока материалов, могут повредить измерительные элементы; в результате система может показывать сигналы об отсутствии соединения или выдавать ошибки. При появлении вышеуказанных сообщений об ошибках можно провести диагностику следующими способами: ① С помощью информации о местоположении, отображаемой на системе управления, найти клеммы прибора управления температурой в щитке управления. Отсоединить провода прибора и с использованием мультиметра провести первоначальные измерения. Сравнить полученные значения с данными, указанными в сообщениях системы. Если значения сильно колеблются и не соответствуют реальным показателям, можно предположить, что неисправность находится в элементе измерения температуры или в самом цепи измерения. ②Если прибор управления температурой демонстрирует колебания и периодические изменения, следует учитывать возможное воздействие электропроводов с высоким током или преобразователей частот, находящихся рядом с линиями передачи сигнала от этого прибора. ③Если показания прибора управления температурой превышают фактические значения, необходимо проверить, соответствуют ли кабели передачи данных прибора управления температурой требуемым стандартам, а также соответствует ли сам прибор отображения данным прибора измерения. 1. 2 Неисправности приборов контроля давления. В процессе химического производства, особенно при изготовлении опасных химикатов, часто существуют условия высокой температуры, высокого давления, наличия токсичных и вредных веществ. Давление является важным параметром для мониторинга работы системы. Системы управления давлением, в которых используются интеллектуальные датчики давления, находят широкое применение в химической промышленности. Использование интеллектуальных датчиков давления от компании Саньчан значительно облегчает работу операторов при контроле за производственным процессом. Распространенными неисправностями в системах управления давлением являются неисправности на уровне самого оборудования и неисправности в самой системе. При возникновении неисправностей необходимо определить, связана ли она с оборудованием или с самой системой, а также проверить, совпадают ли показатели давления, отображаемые на оборудовании, с показателями, отображаемыми в системе. Если система показывает ошибки, в то время как приборы на месте работают нормально, следует предположить наличие неисправности в системе; можно попробовать перезагрузить её. Частой неисправностью умных передатчиков, установленных непосредственно на объекте, является отображение нуля на выходе. В таком случае стоит проверить, не перепутаны ли кабели питания, и соответствует ли напряжение питания значению 24 В постоянного тока. Также возможен поврежденный электронный блок питания. 1. 3 Неисправности приборов контроля уровня жидкости. Приборы контроля уровня жидкости являются важной составляющей систем автоматизированного управления в химической промышленности. К распространенным типам таких приборов относятся дуальные фланцевые уровнемеры, радиолокационные уровнемеры и ультразвуковые уровнемеры. (1) Когда показания прибора управления уровнем жидкости достигают максимального или минимального значения, необходимо провести проверку на месте, чтобы убедиться, что показания местного измерителя уровня и данные, передаваемые на расстояние, находятся в нормальных пределах. Регулировка уровня жидкости осуществляется вручную на месте. Если уровень жидкости не меняется при ручных изменениях, это указывает на наличие неисправности в системе управления уровнем. Если же данные меняются, но не следуют линейной закономерности или какому-либо определенному правилу, то имеется неисправность в приборах управления уровнем. В таких случаях необходимо принять меры в зависимости от способа измерения и типа приборов, установленных на месте. (2) Если показания прибора управления уровнем жидкости не меняются и не фиксируется прерывание связи, необходимо проверить, не поврежден ли прибор. Например, в случае с обычными уровнемерами с двумя фланцами: если закрыть клапаны, расположенные у основания верхнего и нижнего фланцев уровнемера, и снять крепежные болты, тем самым делая всю конструкцию уровнемера доступной для воздействия атмосферных условий, значение уровня жидкости все равно не меняется. В таком случае следует рассмотреть два возможных варианта: ① Повреждена печатная плата, отвечающая за передачу данных о уровне жидкости; в этом случае можно попробовать заменить печатную плату. ② Если замена печатной платы не помогает, значит, повреждены диафрагмы или капилляры, расположенные с высокого и низкого давления. В таком случае необходимо заменить сам уровнемер и снова настроить его параметры. (3) При использовании радиолокационных уровнемеров для измерения уровня жидкости, когда уровень в реальном времени остается постоянным, но на поверхности измеряемой субстанции возникают возмущения, показания прибора становятся нерегулярными. В таких случаях необходимо проверить, не нарушается ли передача сигнала. Если возмущения на поверхности субстанции снижают интенсивность сигнала, операторам следует включить функцию подавления помех, увеличив соответствующим образом сопротивление выхода, чтобы снизить влияние помех. 1. 4 Неисправности приборов контроля расхода. Как правило, неисправности, возникающие в результате резких изменений параметров расхода в системе, относятся к неисправностям системы контроля расхода. Если показания прибора управления потоком находятся на минимальном уровне или вообще отсутствуют, необходимо выехать на место для проверки прибора. Если с оборудованием на месте всё в порядке, можно сделать вывод о неисправности самого прибора управления. В качестве примера можно взять дифференциальный расходомер. Когда показания прибора равны нулю или изменяются незначительно, необходимо учитывать следующие 3 возможные причины: ① Регулирующий клапан не полностью закрыт или имеются утечки; в таком случае его можно закрыть, отремонтировать или заменить. ② Клапаны высокого и низкого давления, расположенные у основания устройства для регулировки потока, не открыты; их достаточно открыть. ③ Клапаны и трубопроводы между устройством для регулировки потока и дифференциальным измерителем заблокированы; в этом случае необходимо промыть трубопроводы, отремонтировать их или заменить клапаны. ④ Паровый трубопровод не полностью охлажден, и конденсат не заполнил всю трубу для сбора давления; в таком случае можно начать использование прибора после полного охлаждения. ⑤ Уплотнители между устройством для регулировки потока и процессными трубопроводами не являются надежными; в этом случае необходимо затянуть болты или заменить уплотнители. Когда колебания расхода велики и стабильность показаний низка, необходимо усилить управление на месте: соответственно уменьшить размеры клапанов, расположенных перед и после приборов контроля расхода. Это поможет снизить ошибки измерений, вызванные слишком большими колебаниями параметров расхода. Если уменьшение размеров клапанов не дает результата, следует проверить, не слишком ли чувствительны датчики давления к колебаниям параметров. В таком случае можно скорректировать уровень демпфирования для обеспечения точного контроля за расходом. 2. Технологии предотвращения сбоев в системах управления 2.1. Компьютерные методы диагностики. CENTUM CS 3000 (сокращенно CS 3000) – это продукт типа DCS, предназначенный для управления крупными и средними нефтехимическими процессами. HIS — это панель управления системы CS 3000, работающая под управлением операционных систем Windows NT/2000/XP/Vista и предназначенная для осуществления реального времени мониторинга системы и управления процессами. В системе CS 3000 при сбое в системе управления немедленно подается сигнал тревоги, а также создаются записи о сбое, что обеспечивает техническую информацию для выявления причины неисправности и её устранения. В системе CS 3000 сигналы тревоги делятся на три категории: сигналы тревоги, связанные с процессом, сигналы тревоги, связанные с самой системой, и сигналы, предназначенные для указаний по эксплуатации. У каждого сигнала тревоги есть отдельное окно отображения. В случае сбоя в системе управления приборами, специалисты по её обслуживанию могут на основе информации о сигналах тревоги, предоставляемой системой HIS, определить причину сбоя и принять соответствующие меры для его устранения. Это позволяет как можно скорее восстановить нормальную работу системы, повысить эффективность обслуживания приборов и обеспечить безопасное, стабильное и упорядоченное ведение производства. 2. Технология резервирования. В процессе работы систем автоматического управления приборами в химической промышленности применение технологии резервирования значительно повышает безопасность и удобство эксплуатации системы. К технологии резервирования относятся следующие элементы. 2. 2.1 Резервирование аппаратного обеспечения: используются несколько одинаковых модулей или компонентов, соединенных параллельно. В режиме теплового резерва один из них находится в рабочем состоянии (рабочая карта) и отвечает за сбор данных, выполнение вычислений, управление выходными сигналами, сетевую связь и т. д.; другой же находится в резервном состоянии (резервная карта). Она постоянно отслеживает внутреннее состояние рабочей карты (то есть осуществляется синхронизация состояний). Положительная/отрицательная логика между рабочей/резервной карточками является взаимоисключающей: если одна карточка является рабочей, то другая обязательно должна быть резервной. Кроме того, между ними существуют дополнительные управляющие цепи (также называемые управляющими цепями для рабочей/резервной карточек) и цепи передачи информации, которые обеспечивают синхронную и организованную работу обеих карточек, а также сохранение единообразия в характеристиках ввода/вывода. Развитие современных технологий связи способствовало совершенствованию технологий резервирования. Эти технологии включают в себя средства онлайн-диагностики неисправностей, что позволяет выявлять, определять местоположение и изолировать неисправности, а также подавать сигналы тревоги через интерфейс человек-машина. Обнаружение неисправностей включает источник питания, микропроцессор, каналы передачи данных, шины данных и состояние входов/выходов. В частности, диагностика неисправностей включает в себя самодиагностику и взаимную проверку неисправностей (взаимная проверка между рабочими и резервными компонентами), что позволяет осуществлять беспрерывную замену компонентов при возникновении неисправностей в системе. Технологии редундантности с одной стороны помогают специалистам по эксплуатации и техническому обслуживанию выявлять неисправности в системе, что позволяет своевременно проводить её обслуживание и устранять причины сбоев. С другой стороны, они повышают надежность системы, тем самым внося значительный вклад в обеспечение безопасного производства. 2. 2.2 Логическое голосование с множественной редундантностью программного обеспечения. Голосование – это процесс и метод, с помощью которого в редундантных системах определяется вывод на основе принципа большинства. Для измерений в одном и том же средстве устанавливают 2 или более приборов для отдельных измерений; данные от них передаются в резервную систему для принятия решения, что позволяет определить состояние работы системы. Использование резервного механизма принятия решений повышает надежность системы и снижает влияние ненужных автоматических действий оборудования на производственный процесс. Распространенными способами голосования являются логика голосования «один из двух» (1oo2), логика голосования «два из двух» (2oo2), логика голосования «один из трех» (1oo3) и логика голосования «два из трех» (2oo3). В качестве примера логики голосования «три против двух», в нормальных условиях все 3 контрольных прибора показывают значение 1. Как только сигналы любых двух из этих контрольных приборов одновременно становятся равными 0, решатель отдает команду исполнителю на выполнение соответствующей операции блокировки. Логика голосования «три против двух» является довольно разумным решением: она позволяет преодолеть недостаток двойных систем, неспособных отличить истинные сигналы от ложных. Независимо от того, какая неисправность возникнет в одном из каналов, система может продолжать работать после процедуры голосования, что обеспечивает её безопасность и надежность на приемлемом уровне. 3 Заключение. Широкое применение систем автоматического управления химическим оборудованием имеет важное значение для обеспечения интеллектуального производства, освобождения рабочей силы, а также безопасного и эффективного предотвращения производственных аварий. С развитием науки и техники происходит постоянное совершенствование приборов управления в химической промышленности. Однако это приводит к увеличению количества неисправностей в системах управления. Чтобы эффективно справляться с этой проблемой, необходимо начинать с решения основных неисправностей, накапливать опыт, активно изучать новые технологии, чтобы полностью понимать возникающие проблемы. Только так можно обеспечить надлежащую работу систем управления приборами в химической промышленности и предотвратить возникновение неисправностей на ранних этапах. Эта статья взята с исходного сайта по адресу: http://www.jssanchang.com/hangye/1114.html