Die Vorteile der erweiterten Diagnosemöglichkeit. Kompakt, zuverlässig und flexibel

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1 ABB MEASUREMENT & ANALYTICS TECHNISCHE INFORMATION PositionMaster EDP300 Erweiterte Diagnose Kompakt, zuverlässig und flexibel Die Vorteile der erweiterten Diagnosemöglichkeit Der PositionMaster EDP300 ist ein elektronisch parametrierbarer und kommunikationsfähiger Stellungsregler zum Anbau an pneumatische Linear- und Schwenkantriebe. Er zeichnet sich durch eine kleine, kompakte Bauform, einen modularen Aufbau und ein ausgezeichnetes Preis- Leistungsverhältnis aus. Die Anpassung an das Stellgerät und die Ermittlung der Regelparameter erfolgen vollautomatisch, sodass eine größtmögliche Zeitersparnis und ein optimales Regelverhalten erzielt werden. Durch die erweiterte Diagnosemöglichkeit des PositionMaster EDP300 ist eine planbare, vorbeugende Wartung des Ventils möglich, wodurch sich die Anlagenverfügbarkeit erhöht und kostenintensive ungeplante Ausfälle verringert werden. In diesem Dokument stellen wir Beispiele vor für typische Online- und Offline-Tests, die vom EDP300 durchgeführt werden können: - Partial Stroke Test - Valve Signature - Speed over Position Test - Butterfly Diagnostic - Drag Indicator - Valve Step Response

2 2 PositionMaster EDP300 ERWEITERTE DIAGNOSE TI/EDP300_ED-DE REV. D Partial Stroke Test Mit dem Partial Stroke Test kann die Funktion der Sicherheitsstellung von ESD-Ventilen (Emergency Shutdown) überprüft werden. Der teilweise Hub des Ventils beugt einem unerwarteten Ausfall der Sicherheitsfunktion vor, da z. B. Verbackungen oder beginnende Korrosion aufgelöst wird. Des Weiteren zeigt ein erfolgreich durchgeführter Teilhub, dass bestimmte, ansonsten unerkannt bleibende Fehler wie z. B. Federbrüche in der Federkammer des pneumatischen Antriebs nicht vorliegen, somit kann das Prüfinterval für diesen unerkannten Fehler verlängert werden. Der Test kann sowohl lokal am Gerät, zeitgesteuert, sowie über das DTM gestartet werden. Der Stellungsregler entlüftet den Ausgang 1 so lange, bis die zuvor definierte Positionsänderung erfolgt ist. Erfolgt dies nicht in der konfigurierten Zeit (Timeout Value), kann ein Alarm ausgegeben werden. Zusätzlich wird überwacht, ob sich das Ventil innerhalb einer definierten Zeit (Dead Time) aus seiner Endlage bewegt hat. Ist dies nicht passiert, wird der Test als Failed abgebrochen und ein Alarm ausgegeben. Dieses Verhalten verhindert bei einem blockierten Ventil, dass sich das Ventil aus der Endlage plötzlich löst und somit den Prozess stört. Wie in Abbildung 1 angegeben, gibt es drei separate Parameter, die als Kriterien für die Überprüfung der Ventilbewegung festgelegt werden müssen: Ventilhub in Prozent des gesamten Ventilhubs. Totzeit als Zeitdauer, um zu überprüfen, ob das Ventil auf Signaländerung reagiert, und Timeout als Zeitdauer, um sicherzustellen, dass das Ventil den vorgegebenen prozentualen Hub für den PST-Prüfzyklus erreichen kann. Die Parametrierung wird vom Benutzer festgelegt, basierend auf dem Prozess und der erwarteten Leistung der PST-Ventil- und Antriebsanordnung. Das Ergebnis des Tests wird zur Dokumentierung in der Event History eingetragen und netzausfallsicher gespeichert. Hinweis Bei ESD-Ventilen, deren Sicherheitsstellung geschlossen ist, wird empfohlen den Parameter Device Setup->END STOP BEHAV.->Control at 100 % auf On zu stellen, damit die Entlüftungszeit und Dead Time beim Schließen so kurz wie möglich ist. Nach Beendigung des Tests fährt der Stellungsregler das Ventil auf die zuletzt gültige Position und schaltet wieder auf den zuletzt aktuellen Regelbetrieb um. Abbildung 1: Partial stroke test

3 PositionMaster EDP300 ERWEITERTE DIAGNOSE TI/EDP300_ED-DE REV. D 3 Speed over Position Test Dieser Offline-Test zeichnet in kürzester Zeit die Gleitreibung des Antriebs und der Armatur auf. Partielle Reibung wird zuverlässig als Geschwindigkeitsreduzierung in dem Graphen angezeigt. Beim Start des Speed Over Position Test wird der gesamte Ventilbereich für die offene und geschlossene Richtung des Ventils abgedeckt, indem ein konstantes, vom Benutzer bestimmtes Luftvolumen (Luftleistung) vom Stellungsregler zum Antrieb gesendet wird. Bei diesem speziellen Test wird der Ventil hub unkontrolliert mit einem definierbaren Öffnungs grad (Y- Offset) für die EDP300-Pneumatik, die dem Antrieb diese konstante Luftleistung bereitstellt, geprüft. Das Ventil bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die von der Luftleistung abhängt, die über den gesamten Ventilhub ausgewählt wird. Wenn ungewöhnliche Bedingungen in Bezug auf die Integrität von Ventil und des Antrieb, wie z.b. hohe Reibung der Spindelpackung, vorliegen, wird dies durch die Hubgeschwindigkeit deutlich und die Probleme werden in der grafischen Anzeige des Tests klar aufgezeigt. Der kleinstmögliche Y-Offset (Y-Offset=1) wird beim Selbstabgleich ermittelt. Der Bereich zwischen diesem Y-Offset und dem maximalen Öffnungsgrad wird auf 100 % skaliert und stellt die maximale Versorgungsleistung des Stellungsreglers in Prozent dar. Dieser Prozentwert kann vom Benutzer für den Test ausgewählt werden. Ein Vergleich mehrere Testergebnisse ist nur bei gleich eingestelltem Offset sinnvoll. Es wird zudem empfohlen, die adaptive Betriebsart auszuschalten, um unbeabsichtigte Veränderungen des kleinsten Offsets zu vermeiden. Abbildung 3 als Beispiel unten zeigt die grafischen Ergebnisse eines Speed Over Position Testmusters, das Diagramm liefert Informationen über die Reibung in Antrieb und Ventil über den gesamten Hub in beide Richtungen. Je weiter sich die Trendlinie von der Geschwindigkeit % / sec Nullpunkt-Linie entfernt, desto größer ist die Reibung in der Ventil-Antriebs-Anordnung. Die Auflösung der Geschwindigkeitsmessung ist ca. 100 Punkte je Hubrichtung. Der Vorteil dieses Tests ist die schnelle und einfache Möglichkeit, festzustellen, ob Reibungsbedingungen vorliegen, die die Leistung des Stellungsreglers zur Steuerung des Antriebs während des normalen Prozessbetriebs beeinträchtigen würden. Darüber hinaus können bis zu 5 Graphen im Gerät archiviert werden; diese Graphen können verglichen werden, um eine Ventildiagnose zur vorbeugenden Wartung durchzuführen. Abbildung 3: Beispiel eines Speed Over Position Tests, der die Reibung entlang der Bewegung des Ventils anzeigt. Abbildung 2: Charakteristik der Pneumatik

4 4 PositionMaster EDP300 ERWEITERTE DIAGNOSE TI/EDP300_ED-DE REV. D Valve Signature Hinweis Für diesen Test ist das EDP300 Drucksensormodul erforderlich. Die Ventilsignatur (Valve Signature), die über das DTM dargestellt wird, dient zur Ermittlung der Haft und Gleitreibung der Armatur. Zusätzlich wird die Ventilhysterese dargestellt. Dazu werden die verschiedenen Positionen schrittweise über den gesamten Ventilbereich angefahren. Nach dem Start der Ventilsignatur wird der gesamte Arbeitsbereich des Ventils für Auf- und Zu-Richtung ungeregelt (open loop test) durchfahren. Die Druckverläufe an den Diagnose Drucksensoren werden dabei mit einstellbarer Anzahl an 10 bis 100 Positionen aufgezeichnet. Bei jedem Schritt wird nach Erreichen der gewünschten Position 4 Sekunden gewartet, damit sich das Ventil setzen kann. Nach dem Ablauf der Signatur werden die vom Anwender selektierten Parameter aus dem Gerät geladen und angezeigt. So wird eine Schwergängigkeit des Ventils als größere Hysterese dargestellt. Es können bis zu 5 Ventilsignaturen im Gerät gespeichert werden, durch deren Vergleich eine Ventildiagnose zur vorbeugenden Wartung ermöglicht wird. Hinweis Bei doppeltwirkenden Antrieben sollte die Druckdifferenz in den beiden Kammern zur Diagnose herangezogen werden. In der unten dargestellten Ventilsignatur ist ein erhöhter Ausgangsdruck notwendig, um das Ventil aus seinem Sitz zu fahren. Beim Schließen muss ebenfalls an derselben Position mehr Druck aus der Antriebskammer gelassen werden, damit das Ventil in seinen Sitz fahren kann. In diesem Beispiel zeigt die Ventilsignatur eine erhöhte Reibung am Ventilsitz und das Herausbewegen aus der Endlage. Zusätzlich kann auch die Position und der Signalverlauf des Universaleingangs aufgezeichnet werden. Die Ventilsignatur einer neuen oder erneuerten Baugruppe liefert wertvolle Daten als Basisleistung für den Vergleich des Ventilund Antriebszustands im Rahmen der routinemäßigen Leistungsprüfung von Ventilen. Abbildung 4: Valve Signature

5 PositionMaster EDP300 ERWEITERTE DIAGNOSE TI/EDP300_ED-DE REV. D 5 Butterfly Diagnostic Die Butterfly-Diagnose liefert Informationen über die Reibung und Haftung der Ventile und beinhaltet die grafische Darstellung der Regel parameterwerte der digitalen Stellungsregler in einer Trend-Grafik zur Durchführung der Ventildiagnose. Über den Trend von mehreren geeigneten Parameterwerten digitaler Stellungsregler lassen sich Rückschlüsse auf die Ventilhaftreibung (Stiction) und Gleitreibung (Friction) herleiten, die zur vorbeugenden Ventilwartung genutzt werden können. Bei einer eventuellen Änderung der Diagnoseparameter, verglichen mit den Parametern im Archiv, erfolgt eine Anzeige in Form eines Dreiecks in Signalfarbe. Die Farbe und die Größe der Fläche stellen die Richtung und die Größe der Veränderung dar. So bedeutet ein rotes Dreieck eine Erhöhung der Reibung; ein grünes Dreieck eine Verringerung der Reibung. Die Auswahl der archivierten Regelparameter lässt einen Vergleich mit den aktuellen Regelparametern zu, und stellt einen Trend über die Zeit dar. Schleppzeiger Dieses Diagramm zeigt die Minimal-, Maximal- und Durchschnittswerte (Non-Return-Pointer) für einen auswählbaren Parameter in 3 verschiedenen, zueinander versetzten Intervallen. Der Trend der Schleppzeiger über den zeitlichen Verlauf lässt die Planung vorbeugender Maßnahmen zu, um einen Ausfall der Armatur zu vermeiden. So kann ein Ansteigen der Regelabweichung oder des Differenzdrucks ein Hinweis für eine größer werdende Reibung in der Armatur sein. Folgende Schleppzeiger können ausgewählt werden: Temperatur Versorgungsdruck Universaleingang Regelabweichung Differenzdruck Abbildung 6: Beispiel der Schleppzeiger für Temperatur Abbildung 5: Beispiel einer Butterfly Diagnose

6 6 PositionMaster EDP300 ERWEITERTE DIAGNOSE TI/EDP300_ED-DE REV. D Ventil Sprungantwort Bei der Sprungantwort kann der Anwender die Startposition und die Endposition des Sprungs definieren. Nach Drücken des Startknopfs wird intern ein Sollwertsprung erzeugt und der Verlauf der Ventilposition, der Druckverläufe, etc. hochauflösend aufgezeichnet. Nach Beendigung der Sprungantwort fährt der Antrieb automatisch auf die definierte Startposition und schaltet dann wieder auf den Regelbetrieb um. Abhängig von der Menge der zu verarbeitenden Daten, bestimmt durch das gewählte Zeitintervall, kann es mehrere Minuten dauern, bis alle Parameterwerte übertragen und in Form eines Diagramms dargestellt sind. Das Muster der Graphen gibt Aufschluss über die Leistung von Ventil und Antrieb, dies kann bei einer neuen Ventilanordnung als Basis- oder Fingerprintdaten verwendet werden. Bis zu 5 archivierte Graphen können im Gerät gespeichert werden; diese können mit dem Basis- oder vorherigen Schritt- Verzögerungstest zur vorbeugenden Wartung verglichen werden. Abbildung 7: Beispiel einer Sprungantwort

7 Notizen PositionMaster EDP300 ERWEITERTE DIAGNOSE TI/EDP300_ED-DE REV. D 7

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