石油化学プラントの自動制御システムにおけるインテリジェントバルブポジショナの応用 インテリジェントバルブポジショナの解析と典型的な故障解析

石油化学プラントの自動制御システムにおけるインテリジェントバルブポジショナの適用 インテリジェントバルブポジショナの分析と典型的な故障解析 石油化学プラントの自動制御システムでは、調整弁の選択は精度にとって非常に重要であり、その使用は製品の品​​質に影響を与えます。そして植物生産の安全性にも関係します。 Dushanzi VINYL 工場の各装置は、さまざまなメーカーのさまざまな種類の製品を含む調整弁を使用しています。 しかし、設置されているレギュレーターの大部分は一般的なタイプのバルブポジショナーです。 FISHER-ROSEMOUNT社製FIELDVUEインテリジェントバルブポジショナーがドゥシャンジ工場で使用されています。 1年以上の運用後、FIELDVUEインテリジェントバルブポジショナの性能、使用法、性能、価格比を通常のバルブポジショナと比較しました。 一般的なポジショナを備えた調整弁には、インテリジェントポジショナを備えた調整弁が装備されています。 基本的なエラートリップの 20% 未満、およびトリップの 0.5% 未満 バルブの安定性は安定しており、非常に安定しています 現場での手動調整 現場での調整、キャビネット内、または校正器を介した DCS との通信 信号源 4 ～ 20mA または空気圧信号アナログ信号またはデジタル信号 性能/低価格よりも高価格 1 FIELDVUE インテリジェント バルブ ポジショナの動作原理と特性 1.1 インテリジェント ロケータの原理 FIELDVUE シリーズ デジタル バルブ コントローラには、フィールド ワイヤやフィールド ワイヤを取り外すことなく現場で簡単に交換できるモジュラー ベースが備わっています。導管。 モジュール ベースには、次のサブモジュールが含まれます。 PWB (プリント基板) アセンブリ。 空気圧リピーター。 指示シート。 モジュールベースは、サブモジュールを交換することで再組み立てできます。 FIELDVUE シリーズ デジタル バルブ コントローラは、ツイストペア線を介して入力信号と電力を端子ボックスに受け取り、同時に PWB アセンブリ サブモジュールに接続されます。そこでは、ノード座標、制限値、マルチセグメント折り曲げ形式のその他の値などの多くのパラメータが接続されます。 -線形化。 次に、PWB コンポーネント サブモジュールは I/P コンバータ サブモジュールに信号を送信します。 I/P コンバータは入力信号を気圧信号に変換します。 空気圧信号は空気圧リピーターに送信され、増幅されて出力信号としてアクチュエーターに送信されます。 出力信号は、PWB コンポーネントのサブモジュールにある感圧素子によって検知することもできます。 バルブアクチュエーターの診断情報。 バルブとアクチュエータのステム位置は、PWB サブモジュールへの入力信号として使用され、デジタル バルブ コントローラーへのフィードバック信号として使用されます。デジタル バルブ コントローラーには、空気源圧力と出力圧力を示すゲージも装備されている場合があります。 1.2 インテリジェントバルブポジショナのインテリジェントな特性 1.2.1 リアルタイム情報制御、セキュリティの向上、コストの削減 1) 制御の向上: 双方向デジタル通信によりバルブの現在の状況に関する情報が得られ、バルブを信頼できます。作業情報をプロセス制御管理の決定の基礎とし、タイムリーな制御を確保します。 2) 安全性の向上: 手動オペレータ、PC、またはシステム ワークステーションを使用して、現場のジャンクション ボックス、端子台、または制御室の安全エリアなどから情報を選択できるため、危険な環境に遭遇する可能性が減り、手動で操作する必要がなくなります。サイトに行きます。 3) 環境を保護するため: バルブ漏れ検出器またはリミット スイッチをインテリジェント デジタル バルブ コントローラーの補助端子に接続して、追加の現場配線を回避できます。 制限を超えるとメーターが警告を発します。 4) ハードウェアの節約: FIELDVUE シリーズ デジタル バルブ ポジショナを統合システムで使用する場合、FIELDVUE デジタル バルブ コントローラがレギュレータを置き換えて、ハードウェアと設置のコストを節約します。 FIELDVUE シリーズ デジタル バルブ コントローラは、配線投資、端子、および I/O 要件を 50% 節約します。 同時に FIELDVUE メーターは 2 系統の電源を使用しており、別途高価な電源線を必要としません。 これらは、バルブに取り付けられている既存のアナログ計器を置き換え、電力線と信号線を個別にレイアウトするための高いコストを節約します。 1.2.2 信頼性の高い構造と HART 情報 1) 耐久性のある構造: 完全に密閉された構造により、振動、温度、腐食環境による影響が防止され、耐候性フィールド ジャンクション ボックスがフィールド ワイヤの接点を機器の他の部分から分離します。 2) スタートアップ準備ステップのスピードアップ: デジタル バルブ コントローラの双方向通信機能により、各機器をリモートで識別し、その校正を確認し、以前に保存されたメンテナンス記録やその他の詳細情報を確認および比較して、次の目標を達成できます。できるだけ早くループを開始します。 3) 情報の簡単な選択: FIELDVUE デジタル バルブ ロケーターおよびトランスミッターは、HART 通信プロトコルを使用してフィールド情報を簡単に選択します。 バルブまたはフィールド接続ボックスのハンドヘルドコミュニケータを使用して、また DCS 制御室のパーソナルコンピュータまたはオペレータコンソールを使用して、制御プロセスの基礎である制御バルブ自体を正確に確認してください。 HART プロトコルの採用は、FIELDVUE メーターを統合システムに組み込んだり、内蔵型制御デバイスとして使用したりできることも意味します。 この多くの側面での適応性により、現在も将来もシステム設計作業がより便利かつ容易になります。 1.2.3 自己診断および制御機能 1) フィールドバス通信 すべての DVC5000f デジタル バルブ コントローラには、A0 機能ブロックおよび以下の診断を含むフィールドバス通信機能が含まれています。 A) キー バルブ使用追跡パラメータ。 B) 機器の健康状態パラメータ。 C) 所定の形式のバルブ性能ステップ保守テスト。 キーバルブは、トラッキングパラメータを使用して、ステムトラベルの合計（トラベル累積）とステムトラベル回転数（サイクル）を監視します。 メーターのメモリ、プロセッサー、または検出器に問題がある場合、メーターの健全性パラメーターが警告を発します。 問題が発生したら、メーターが問題にどのように反応するかを決定します。 圧力検出器が故障した場合、メーターの電源をオフにする必要がありますか? また、どのコンポーネントの障害によりメーターがシャットダウンするかを選択することもできます (問題がメーターをシャットダウンするほど深刻であるかどうか)。 これらのパラメータの指示は、アラームの形式で報告されます。 監視アラームは、機器、バルブ、またはプロセスの故障を瞬時に知らせることができます。 2) 標準制御と診断 すべての DVC5000f デジタル バルブ コントローラには、標準制御と診断が含まれています。 標準制御には、P> ダイナミック エラー バンドを備えた A0 が含まれており、駆動信号と出力信号はダイナミック スキャン テストです。 これらのテストは、制御された速度で送信機ブロック (サーボ機構) の設定点を変更し、バルブの動作をプロットしてバルブの動的性能を決定するために実行されます。 たとえば、動的誤差帯域テストは、デッド ゾーンと「回転」を含むヒステリシスです。 ラグとデッドゾーンは静的な性質です。 ただし、バルブは動いているため、動的誤差と「回転」誤差が生じます。 ダイナミック スキャン テストは、静的ではなく動的であるプロセス条件下でバルブがどのように動作するかを適切に示します。 標準および高度な診断テストは、パーソナル コンピュータで ValveLink ソフトウェアを実行することによって実行できます。 3) 高度な診断 高度な診断を備えた機器は、標準診断に含まれるダイナミック スキャン テストに加えて、4 番目のダイナミック スキャン テスト、バルブ特性テスト、および 4 つのステップの診断テストを実行します。 バルブ特性テストにより、バルブ/アクチュエータの摩擦、ベンチテストの圧力信号範囲、スプリングの剛性、シートを閉じる力を決定できます。 4) プロセスバス Fischer Control Equipment Performance SERVICES は、FOUNDATION フィールドバス制御ループが自動のままでプロセスが製品の生産を継続している間に、プロセス診断機能を備えた機器を使用してバルブ、プロセス、およびトランスミッタを評価できます。 パフォーマンス サービスは、プロセス診断を使用して、プロセスのどのコンポーネントが品質上の問題を引き起こす可能性があるかを特定し、特定することができます。 プロセス診断は稼働している必要がありますが、その終了点はプロセスまたはオペレーターの介入によってのみ決定できます。 プロセス診断は複数のバルブに対して同時に実行できます。 2 アプリケーションとメンテナンス 2.1 アプリケーション FIELDVUE スマート バルブ ポジターは、16 台のクラッキングおよびエチレン グリコール ユニットで使用するために 1998 年 4 月に設置されました。 主にサーキットの重要なコントロールポイントを交換するために使用されます。 たとえば、分解炉の供給流量バルブやエチレングリコールエポキシ反応器の供給流量バルブを制御します。 構成と検証には手動オペレータを使用します。その直線性は最大99%で、ゼロとレンジとリターンは精度要件の範囲内で制御でき、非常に安定した制御と耐干渉能力が特に強力で、要件を完全に満たしています。プロセス制御の要件。 2.2 メンテナンス FIELDVUE ロケーターは最小限のメンテナンスしか必要とせず、基本的にメンテナンスフリーです。 特に現場適応力が強いです。 ただし、長期にわたって安定した動作を保証するために、機器担当者は次のような作業を行う必要があります。 1) 良好な作業環境を確保し、偶発的な損傷を防ぐために、ロケータ周辺の作業環境を定期的に確認する必要があります。 作動空気源の安定性と清浄性を確保すると同時に、機器の変動や故障などの外部要因を軽減します。 2) 計器担当者は、隠れた危険を適時に排除するために、バルブとポジショナーの漏れと作動状態を毎週チェックする必要があります。 毎月、手動オペレーターを使用してポジショナーの特性曲線をチェックし、ゼロ点、範囲、直線性、戻り誤差などのパラメーターをチェックし、動作品質を確保するために最適化および調整します。 3) 調整弁の作動品質を確保するために、定期的に調整弁を点検および保守してください。 同時に、DCS 制御ループのパラメーターが最適化され、ロケーターとの相互動作の調整と安定性が確保されます。 4) DCS などの理由により、フィールドバス機能やソフトウェア機能が十分に開発・活用されておらず、インテリジェント保守・診断機能を十分に活用することはできませんが、それでも日常の保守量は軽減されます。 過去 2 年間の化学プラントの使用効果によると、インテリジェント バルブ コントローラーは安定した性能と便利な調整を備えています。 DCSとの直接通信を実現でき、自己診断機能、簡単なメンテナンス機能を備えています。 **今日の機器技術開発の方向性であるフィールドバスに移植可能。 ソフトウェア機能の更なる開発と活用が今後の目標です。 インテリジェントバルブポジショナの解析と典型的な故障解析