一种新的控制阀测试的工具

2020年8月21日 | 校准

自动化阀门测试可快速筛查问题而无需拆下阀门进行检查

智能比例控制阀在过程工业中发挥着关键作用。然而，准确地评估阀门性能可能是一个麻烦的日程工作，因为这经常会产生大量的停机时间以及需要从生产线上卸下阀门。

阀门按比例打开和关闭，并根据 4 至 20 mA 输入信号改变其开度。许多阀门都有一个反馈信号，用于将阀门的实际位置显示为开/关的百分比。该输出可以是 4 至 20 mA 信号或数字 HART 变量，代表着控制阀 0 至 100％ 的操作范围。

阀门性能的另一个关键指标是阀门移动到所需位置需要的压力。例如，阀门可以设置为在施加 12 mA 时应该打开 50％。智能电子器件控制的对象基本上是智能调压器，以根据需要增大或减小压力，从而将控制元件移动到所需位置。

在施加可变 mA 信号的同时，监测输出毫安或开度信号百分比，这样可以判断控制阀是否在其工作范围内正确地操作。与此类似，在监测和记录施加到终控制元件的压力时，改变阀门的 4 到 20 mA 输入信号，这是识别阀门是否卡住的关键测试。如果阀门正常工作，压力与 mA 或阀位之间的关系通常是线性的。如果需要额外的压力，通常是因为阀门卡住所致，通过记录和绘制测量数据，可以显示这种情况。通过记载这些信号，可以记录阀门的性能。所记录的测试和结果通常称为阀门的“特征”。

阀门通常包含简单的手动指示器，可以近似指示为阀门设置的工作开度百分比。但是，该指示器不会显示阀门在动态和变化条件下的工作情况，并且无法保证其准确性。

以下是施加毫安信号时阀门典型的预期工作状态：

• 3.8 mA - 阀门应该强制关闭
• 4.0 mA - 阀门应该保持关闭
• 4.2 mA - 阀门应该稍微离开阀座
• 12 mA - 阀门应该打开 50%
• 19.8 mA - 阀门应该接近全开
• 20.0 mA - 阀门应该全开
• 20.2 mA - 阀门应该强制打开（停在止动位置）

阀上指示器提供粗略测量值

“阀门侧面的指示器可能显示阀门打开 50％，但您真的确定它不是 51% 或 49% 吗？您无法作出判断，”福禄克过程工具产品经理 Jim Shields 说，“在许多生产过程中，这可能会产生影响。”

*的阀门性能测试要求拆下阀门并在“阀门检验器”上测试其性能。这些仪器是昂贵的复杂测试设备，超出了许多工厂和维修厂的承受范围。使用专业 HART 测试仪可以进行其他测试，但这些仪器难以设置和使用。

实际上，据一位过程仪表讲师所言，一名技术人员和一名助手工作一整天可以准确地测试大约八个阀门，差不多大约一小时测试一个阀门。这包括让助手拆下阀门，将阀门带到技术人员的测试台，然后在运行测试的同时由助手完成所有机械操作。也就是说，测试一个阀门大约需要两个工时。

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测试过程自动化

福禄克近推出了一种回路校准工具，可快速筛查阀门以确定其是否正常工作。该工具可节省检查时间，且无需从生产线上拆下正常的控制阀。Fluke 710 阀门测试仪是新一代工具，旨在让各种技能水平的技术人员更容易按照专业的工作流程操作，同时仍然提供他们期望的过程回路校准工具的各种功能。

710 测试仪包括多项全自动测试，比如特征测试，该测试可轻松评估智能比例阀的性能。这种测试通常可在短短五分钟内完成。特征测试为您提供易于理解的阀门状态检查：良好、及格或不良。

“所以，您可以派出初级的技术人员去测试阀门，然后确定是否需要派遣专家，”Shields 说，“您不用拆下阀门，否则就像拆卸电机一样，工作量很大。”

在拆下控制线并连接 710 测试导线后，特征测试自动使信号从 4 毫安跳到 20 毫安再跳回 4 毫安并记录阀门的反馈信号，以确定阀门是否正确地移动。当输入信号从 4 毫安跳到 20 毫安再跳回 4 毫安时，它还会记录施加在阀门控制元件上的压力，以寻找压力升降范围内平滑的线性变化。

筛查阀门是良好、及格还是不良

“通过分析阀门的移动压力，可以看到阀门经过某个点时所需的物理压力峰值，即使位置本身可能非常接近原本应该的位置。”Shields 说。

完成测试后，您将获得阀门的性能评估结果：良好、及格或不良。710 测试仪还将记录测量数据，以便您将数据上传到应用软件以进行进一步分析。

“一旦技术人员熟悉该工具的使用并可以执行测试，他们便能确定是否需要联系专家，”Shields 说。

优选实践：基线和趋势

保持阀门正常工作的更佳做法是在阀门处于已知良好状态时执行阀门性能测量以确定基线。由于大多数阀门使用 4 至 20 mA 输入信号，带有 mA 输出信号的测试工具可以提供 mA 输入信号，以保证能在控制阀的整个工作范围内驱动阀门。710 测试仪是这种做法的理想选择。

理想情况下，记录工作在阀门调试期间或大修之后进行。技术人员记录阀门在理想状态下的“特征”，绘制 mA 输出信号或开度信号百分比与施加的输入信号的关系曲线。这些信息与执行测试的日期和时间及阀门标签号一起存储。然后可以使用校准管理软件进一步管理这些信息。

一旦记录了阀门的基线性能特征，应随即确定用于测试阀门性能的维护间隔。维护间隔取决于具体应用是重型还是轻型负荷。例如，安全和停机系统中安装的某些设备应每三个月检查一次。

何时需要拆下阀门

如果绘制的数据显示阀门已形成非线性特征或者曲线出现偏差，则阀门有可能出现会降低性能和缩短寿命的问题，此时可能需要拆下阀门予以维修。当 710 测试仪指示阀门处于“及格”或“不良”状态时，还表明需要调整阀门控制器和/或联系专家以确定是否需要从生产线上拆下阀门以进行更广泛的测试。

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请填写简短的“演示请求”表，我们将与您联络，并安排合格的福禄克工程师为您进行个人演示。您将在您的工作场所获得亲自试用仪器的机会，专门针对您所需要的测量。您将会知道我们的仪器有多么容易使用，而且我们也会培训和指导您如何使用仪器和相应的附件。所以，您在购买时一定要选择真正适合您的仪器，并确保能有效地利用您的仪器！