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评估控制阀及其性能

2020年8月13日 | 校准

What are the types, what can they be tested for?

在评估控制阀及其性能时,您需要理解不同的控制阀类型,以及需要测试哪些方面。对于没有模拟控制的开/关截止阀,测试非常简单。阀门是开还是关?如果打开,是否保持打开?如果是关闭,是否完全关断?主要靠观察进行测试:观察阀门,发现循环期间的因果关系。

控制阀是完全不同的“猛兽”

这些阀门成比例打开和关闭,打开的程度取决于施加的4-20 mA信号的跨距百分比。通过观察阀门的位置,可直接查看行程指示器上的指示,技术人员或操作人员能够知道在特定设置下的行程百分比——但并不能知道阀门在动态和变化条件下工作情况。
大多数复杂的阀门性能测试要求将阀门拆下,并在“阀门校准仪”上测试其性能。这是一种非常昂贵的测试设备,绝大多数仪器部门都没有。通常只有阀门制造商在阀门出厂时才使用阀门校准仪进行测试,或者高级现场服务工程师使用。该仪器提供非常完备的测试,但对于仪器部门来说并不实际。

Fluke 709H Precision Loop Calibrator with HART Communications/Diagnostics
Fluke 709H Precision Loop Calibrator with HART Communications/Diagnostics

那么,技术人员使用什么来测试控制阀呢?

有什么有意义的测试可用作基线呢?由于大多数阀门使用4至20 mA输入信号,任何具有mA输出信号的测试工具都可为控制阀门提供输入信号,控制其在工作范围内工作。当想常闭阀门施加3.8 mA输入信号时,阀门应该截止。阀门在4.0 mA时应保持关闭,而在4.2 mA时略微打开。在其工作范围 的另一端,19.8 mA,阀门应接近完全打开。在20.0 mA时,阀门应完全打开,并在20.2 mA时强制打开(停留在行程停止位置)。这种性质的测试可以确定阀门是否能够正确打开和关闭,但仍然无法对阀门在其整个控制范围内进行测试

许多阀门,包括所谓的“智能”阀门,都有内置元件,输出其打开/关闭百分比的实际位置。该输出可以是4至20 mA信号或数字HART变量,代表控制阀工作范围的0%至100%。通过施加变化的mA信号,并同时监测输出mA或行程百分比信号,技术人员就能够查看控制阀在其整个范围之内是否工作正常。通过同时记录施加的mA信号和输出mA信号后行程的PV百分比,即可将阀门的性能文档化。文档化的测试和结果通常被称为阀门的“特性曲线”。输出应该平滑映射施加的mA输入信号。相对于施加信号的任何偏差,都说明阀门可能发生异常。

维护策略可降低成

福禄克的产品经理Jim Shields表示,业界最佳的控制阀维护策略能够最大程度减少从生产过程替换下来的阀门数量,最大程度降低故障风险,从而有效降低成本。以下是他的建议。为了制定这样的实践规程,需要将阀门在已知良好状态的基线条件文档化。理想情况下,只要阀门经过调试或大修,就应该进行文档化。技术人员记录阀门在理想状态下的特性曲线,绘制输出mA或行程百分比信号与输入信号的关系,并存储这些信息随时间的变化、标记阀门的数量,以及活动日期。可使用校准管理软件来管理该信息。

记录了阀门的基线性能特性曲线后,即可确定执行阀门性能测试的维护间隔。将现有维护间隔作为起点。如果尚未确定维护间隔,则需要评估阀门的使用位置。相对于较轻的负荷,恶劣应用的维护间隔应较短。比较合理的情况是从6个月的间隔开始(除非阀门的使用位置非常苛刻)。有些安装在安全或关机系统上的装置,需要每3个月进行检查,无论其使用位置如何。

记录了阀门的基线特性曲线后,则应该按照既定的间隔对阀门进行测试,并记录特性曲线。可将特性曲线与基线特性曲线进行比较,从而确定其性能变化。如果输出响应曲线呈非线性特性,或者曲线存在异常,则表示阀门可能存在过大黏滞或迟滞,需要将其拆下进行维修。