Современные тенденции smart-арматуры

ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ БМАПТ-АРМАТУРЫ

Последние годы идет активная модернизация регулирующей и регулирующе-отсечной арматуры. Интенсивное внедрение систем мониторинга и диагностики, а также работоспособности арматуры позволяет значительно сократить затраты на ее ремонт и обслуживание.

Рис. 1. Клапан КМР с позиционером Sipart PS2

Большинство заказчиков в качестве одного из основных критериев выбора регулирующей арматуры выдвигают критерий надежности и ремонтопригодности арматуры (см. таблицу 1). Введение диагностики регулирующей арматуры резко повышает надежность применяемой арматуры и увеличивает время межремонтных пробегов. Более 40% потребителей проводят технический осмотр регулирующих клапанов хотя бы один раз в 3 года, 30% проводят регламентные работы не реже, чем раз в два года, остающиеся 30% потребителей делают это ежегодно. Поэтому увеличение межремонтных пробегов существенно сказывается на эксплуатационных затратах, а прогнозирование работоспособности клапана резко повышает надежность эксплуатации. Так, при расширенной системе диагностики возможно увеличение среднего межремонтного пробега клапана до 5 лет и практически исключаются неожиданные отказы регулирующих клапанов.

Практическое введение диагностики клапанов требует выполнения двух основных условий к конструкции и навесному оборудованию. С одной стороны, это поддержание высокого уровня чувствительности и плавности работы, исключающей автоколебание, вибрацию и другие эффекты, возникающие при дросселировании потоков жидкости и газов. При этом должны быть практически полностью исключены утечки воздуха из пневмопривода. С другой стороны, это применение позиционера (с возможностью контроля давления датчиком хода с чувствительностью в 3-5 раз лучшей, чем чувствительность клапана) с процессором, памятью и возможностью проведения минимального анализа полученных данных. В настоящий момент на российском рынке в массовом масштабе начинают применяться высокочувствительные конструкции клапанов с электронными позиционерами, обеспечивающими весь комплекс задач по диагностике клапана. Разработанная конструкция клапана КМР совместно с электронным позиционером Si part PS2 фирмы Siemens позволяет эффективно диагностировать работоспособность клапана и создавать необходимую базу данных по работе клапана на каждом этапе технологического процесса (см. рис. 1). Это позволяет эксплуатационной организации, для оценки технологического процесса, не только диагностировать клапан, таблица 1

но и оценивать уровень управления технологическим процессом,включая различные отклонения от заданных требований в системе АСУТП. Непосредственно для диагностики клапана Sipart PS2 анализирует следующие характеристики: тест частичного хода, неработоспособность регулирующего клапана, пневматическую протечку, заедание (подклинивание), мониторинг мертвой зоны, смещение положения максимального открытия клапана, мониторинг положения клапана на седле. Для дополнительной оценки общего состояния клапана при расширенной диагностике используются мониторинг нижнего и верхнего предела температур, мониторинг интеграла по траектории, мониторинг изменения направления хода, вычисление среднего значения положения и общую наработку клапана.

Оценка наиболее востребованного типа диагностики показывает, что популярным является ручной вид диагностики, позволяющий обеспечить логическую оценку работоспособности клапана и необходимости его ревизии на основе субъективноустанавливаемых критериев. Оценка выбора возможного применения диагностики показывает, что до 40% потребителей устраивает диагностика в ручном режиме. Чуть больше(42-48%) потребителей предпочли бы расширенную диагностику с использованием HART-протокола без

критерий использования арматуры процент заказчиков, использующих данный вид критерия

Поставляемый ассортимент 58%

Цена 58%

Надежность и ремонтопригодность 50%

Сервис, предлагаемый поставщиком и ЗИП 37%

Дополнительные возможности 20%

68 \\ ТЕРРИТОРИЯ нефтегаз \\

\\ № В \\ август \ 2003

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 8 \\ август \ 2009

I KTCpt l«f til L. IJJUMf с tlllMfiU

Гистерезис на клапл не

г1 ' .

4-

М « t! » М М V II U ] LI Li 1.1 LJ 1J Li LT LI LI > LI

Рис. 3. Гистерезис на клапане с пневноприводом

интегрирования в систему АСУТП предприятия. И менее 20% готовы внедрять диагностику, интегрированную в программное обеспечение системы АСУТП, в том числе с использованием протоколов более высокого уровня Modbus, Foundation Fieldbus и Profibus и др. Учитывая это, «ЛГ автоматика» в партнерстве с компанией Siemens предлагает применение всех вариантов диагностики, начиная с ручной,заканчивая расширенной диагностикой с использованием различных видов протоколов и программного обеспечения. В ручном режиме диагностика клапана осуществляется в виде считывания с ЖК-дисплея, при осмотре клапана, шифра, что позволяет интерпретировать порядка 15 возможных вариантов отказов по трем степеням. Это две степени частичного отказа и состояние полного отказа. Каждый сигнал отличается по своему номеру, который позволяет определить место, причину аварии на регулирующей и регулирующе-отсечной арматуре. Если возникло несколько отказов, то они будут обозначаться последовательно друг за другом на индикаторе позиционера. Использование расширенной диагностики с использованием HART-протокола и программного обеспечения позволяет интерпретировать работоспособность клапана, создавать базу, оценивать его положение, в соответствии с требованием технологии вести учет общей наработки хода клапана.

На рис. 2 показан пример работоспособности клапана при анализе его частичного хода. Принцип работы диагностики можно проиллюстрировать следующим образом: на рис. 2 показан анализ частичного хода клапана. На основании его делается оценка изменения чувствительности клапана и выдается результат в виде цифрового сигнала или кодовой записи. В стандартном варианте любой пневматический клапан имеет гистерезис, который снижется до уровня чувствительности клапана при применении позиционера. На рис. 3(б) показан реально замеренный гистерезис клапана без применения позиционера. На рис. 3(а) показан увеличенный участок хода клапана, на

Рис. 2. тест частичного хода

Рис. 4. выход чувствительности за требуемый диапазон

котором виден уровень чувствительности клапана (AL1). В случае снижения чувствительности клапана, т.е. возникновения эффекта «заедания», величина Д1Л увеличится до Д1_2. Именно этот параметр и заметит позиционер и выдаст соответствующий сигнал. В случае применения расширенной диагностики и HART-протокола возможно графическое представление указанных параметров (см. рис. 4), где виден выход чувствительности за указанный диапазон и переход в неработоспособное состояние. Таким же образом могут быть проанализированы все указанные ранее

параметры. На основании этого можно сделать либо субъективную оценку, либо программную оценку прогноза работы клапана и возможности выхода из строя клапана в течение заданного интервала времени. В заключение, оценивая перспективность использования диагностики для различных клапанов, можно утверждать, что на сегодняшний момент 60% потребителей ожидают закупку клапанов с функцией диагностики. С каждым годом их количество увеличивается (по данным 2004-2005 гг., их было не более 12-15%). Поэтому ориентировочно через 5-6 лет фактически все регулирующие клапаны в нефтехимической и химической отраслях промышленности будут поставляться с системой диагностики в стандартной комплектации. С лета 2009 г. практически все регулирующие клапаны с пневмоприводом,выпускаемые фирмой «ЛГ автоматика», поставляются с установленной и инициализированной системой диагностики, а в 30% поставок имеется возможность расширенного диагностирования, при этом диагностика входит в поставку как бесплатная дополнительная функция. Применение системы диагностики для современного производства является скорее необходимостью, нежели специальной опцией, и в ближайшие годы это станет обычной практикой применения.

Л1

автоматика ооо пнф «лг автоматика»

109457, г. Москва, а/я 5 тел.: +7 (495) 788-68-21 Факс: +7 (495) 788-68-21 e-mail: info@klapan.ru www.klapan.ru

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ трубопроводная арматура \\ 69