استكشاف أعطال أجهزة القياس في العمليات الكيميائية وصيانتها

أداة كيميائية لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها وصيانتها: فحوصات السلامة ، وتشخيص الإشارات وتحليل الأخطاء في أداة درجة الحرارة

تستخدم المصانع الكيميائية مجموعة واسعة من أدوات درجة الحرارة والضغط والمستوى والتدفق والتحليل والتحكم. عندما يتصرف الجهاز بشكل غير طبيعي ، قد يكون السبب هو المستشعر أو المرسل أو مصدر الطاقة أو أسلاك المجال أو حلقة الإشارة أو شبكة الاتصالات أو التغيير الفعلي في ظروف العملية.

يجب أن يتبع إجراء تشخيص فعّال للمشكلات سلسلة إشارات واضحة. فبعد التأكد من توفر ظروف تشغيل آمنة، يمكن للفنيين فحص الحالة الميكانيكية، وإمداد الطاقة، ومدخلات المستشعرات، ومخرجات أجهزة الإرسال، وأخيرًا وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، أو نظام التحكم الموزع (DCS)، أو نظام RTU. ويسهم هذا النهج في تجنب استبدال المكونات استنادًا فقط إلى قيمة عرض غير طبيعية.

1. تأكد من توفر ظروف آمنة قبل إجراء صيانة للأجهزة

قد يشمل صيانة الأجهزة الكيميائية عواملَ تتجاوز الطاقة الكهربائية؛ إذ يمكن أن تشمل المخاطر المحتملة الضغط، ودرجة الحرارة المرتفعة، والبخار، والهواء المضغوط، والطاقة الهيدروليكية، والسوائل المُهالِكة، والمواد السامة، بالإضافة إلى الغازات القابلة للاشتعال أو الانفجار.

قبل فتح وحدة مغلقة، أو فصل الأسلاك، أو إزالة جهاز ما، أو استبدال مكوناتها، يجب الالتزام بالإجراءات المُتوافقة مع متطلبات موقع العمل فيما يخص إيقاف التشغيل، والعزل، وإزالة الضغط، وتصريف السوائل، وإجراء عملية «إغلاق ومقابلة» (Lockout)، والتحقق من صحة هذه الإجراءات. كما يجب إجراء صيانة للأجهزة المثبتة في المناطق الخطرة وفقًا لتصميمها المقاوم للانفجار ومتطلبات سلامة الموقع.

عزل كهربائي |

التحقق من توفر طاقة الجهاز، وطاقة نظام التحكم، وحالة الدوائر المرتبطة به.

عزل العملية

التحقق من أن ضغط النظام ودرجة حرارته ووسيط العملية وظروف الصمامات مناسبة لإجراء الصيانة.

فحص الطاقة المتبقية

يجب التحقق من وجود ضغط محبوس، أو طاقة كهربائية مخزنة، أو طاقة هوائية، أو أي مخاطر متبقية أخرى.

متطلبات المناطق الخطرة

يجب صيانة الأجهزة المحمية من الانفجار وفقًا لطريقة حمايتها وإجراءات الموقع.

2. كيف يُجرى فحص جهاز بعد إزالة مصدر الطاقة؟

بعد عزل المعدات بشكل آمن، يكون أول إجراء غالبًا هو فحص بصري وميكانيكي.يمكن تحديد العديد من الأعطال الميدانية دون الحاجة إلى معدات اختبار معقدة.

3. تشخيص الأعطال على امتداد سلسلة الإشارة الكاملة

يمكن تقسيم نظام قياس صناعي عادةً إلى الأجزاء التالية:

الوسيط العملياتي ← المستشعر ← جهاز الإرسال ← الكابل أو وسيلة الاتصال ← وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أو نظام التحكم الموزع (DCS) ← شاشة العرض ونظام التحكم.

يجب أن تُنفَّذ عملية تشخيص الأعطال وفق هذه المراحل بشكل منهجي. فإذا كانت شاشة العرض المحلية تعمل بشكل صحيح، في حين كانت قيمة في غرفة التحكم غير صحيحة، فيجب أن يركّز التحقيق على إشارة المخرج، أو توصيلات الميدان، أو رابط الاتصال، أو مدخلات نظام التحكم. أما إذا كانت شاشة العرض المحلية غير صحيحة أصلاً، فيجب أولًا فحص المستشعر، وظروف العملية، وجهاز الإرسال.

4.ما الذي ينبغي التحقق منه في نظام إمداد الطاقة؟

تُعدّ مشكلات إمداد الطاقة سببًا شائعًا لحدوث أعطال في الأجهزة. فإذا لم تبدأ الأجهزة في التشغيل، أو بدأ شاشة العرض في الوميض، أو أصبح مخرجها ثابتًا، أو أصبحت اتصالاتها غير مستقرة، فيجب التحقق من ظروف التغذية الكهربائية في مرحلة مبكرة من عملية تشخيص الأعطال وإصلاحها.

يتراوح جهد التغذية ضمن النطاق المسموح به للجهاز.

اتجاه التيار الكهربائي صحيح.

لا ينهار جهد التغذية تحت تأثير الحمل.

تعمل القواطع الكهربائية والعوازل والحواجز الأمنية بشكل صحيح.

يكون التأريض والتغطية الكهرومغناطيسية مناسبَين.

تكون الموصلات النهائية آمنة وخالية من حالات تلامس غير كافية.

يجب أن تُنفَّذ جميع القياسات التي تتطلب تيارًا كهربائيًا فقط من قِبل كوادرٍ مُخوَّلة، باستخدام معدات اختبارٍ مناسبة، واتباع وثائق الجهاز وإجراءات السلامة في موقع العمل.

5. كيف يتم تشخيص خلل في حلقة جهاز 4-20mA؟

تتكوّن حلقة 4-20mA عادةً من مصدر الطاقة، وجهاز إرسال، وكابل ميداني، ودخول تناظري لجهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) أو نظام التحكم الموزع (DCS). وعندما يكون قيمة نظام التحكم غير طبيعية، يجب مقارنة حالة العملية الفعلية، مع عرض جهاز الإرسال المحلي، وقيمة تيار الحلقة المقاسة.

تستخدم بعض أجهزة الإرسال الذكية تيارات إنذار محددة — عالية أو منخفضة — عند اكتشاف حالة انقطاع دارة المستشعر، أو حدوث قصر دارة، أو حدوث أعطال داخلية. ولذلك، ينبغي التحقق من دلالة أي تيار غير طبيعي وفقًا لتكوين الجهاز والوثائق المرفقة به.

6. كيف يمكن التحقق من أعطال اتصال RS485 Modbus؟

إذا لم يُظهر جهاز RS485 اتصالاً، أو بيانات متقطعة، أو قيمًا غير صحيحة، فيجب التحقق من التوصيل المادي ومن معايير الاتصال على حد سواء.

تأكد من استواء قطبية A/B وفقًا لتعريف أطراف الجهاز.

تأكد من عدم وجود تعارض في عناوين الأجهزة.

تأكيد إعدادات معدل البود، وقيمة التوازن، ومفتاح التوقف:

؛ التحقق من عناوين مسجلات Modbus ورموز الوظائف:

؛ فحص كابل الأزواج الملتوية، ودرع الحماية، وبنية الحافلة:

؛ التحقق من تهيئة النهاية في الشبكات ذات المدى الطويل أو ذات السرعة الأعلى:

؛ يمكن أيضًا اختبار الأجهزة المتصلة بالحافلة RS485 نفسها بشكل فردي، وذلك لتحديد ما إذا كان العطل ناتجًا عن جهاز معين أم عن شبكة الاتصال نفسها؛

؛ 7.كيف ينبغي تحليل أعطال أجهزة قياس درجة الحرارة؟

يتكوّن نظام قياس درجة الحرارة عادةً من جهاز قياس من نوع RTD أو زوج حراري، وخطوط توصيل ميدانية، وجهاز إرسال درجة الحرارة، ونظام تحكم. ولذلك، ينبغي تقييم عرض درجة الحرارة غير الطبيعي استنادًا إلى نوع المستشعر وطبيعة أعطال جهاز الإرسال المُعدّ مسبقًا. ويمكن لأجهزة إرسال درجات الحرارة الحديثة (مثل

) أن تكتشف حالات انقطاع الدائرة في المستشعر، أو حدوث قصر دوائي، أو الخروج عن النطاق المحدد، ثم تحوّل إخراجها نحو حالة إنذار مُعدَّة مسبقًا.إن تسجيل قيمة مرتفعة أو منخفضة بشكل مفاجئ لا يُحدد وحده عطلًا محددًا في توصيلات الدوائر الكهربائية.

1. نقاط فحص شائعة لـ RTD

- عنصر المستشعر في حالة دائرة مفتوحة أو دائرة قصيرة:

- اتصال غير صحيح باستخدام سلكين أو ثلاثة أسلاك أو أربعة أسلاك:

- أطراف توصيل غير محكم أو مقاومة تلامس غير طبيعية:

- رطوبة أو تآكل أو تلف ميكانيكي في الكابل:

- نوع مستشعر غير صحيح تم تهيئته في جهاز الإرسال:

- التغير الفعلي في درجة حرارة العملية:

- 2.نقاط فحص شائعة للزوج الحراري:

زوج حراري مفتوح أو اتصال غير محكم؛

انعكاس في قطبية الزوج الحراري؛

استخدام نوع غير مناسب من كابل التمديد أو كابل التعويض؛

عطل في تعويض الوصلة الباردة؛

عدم توافق نوع المستشعر مع تهيئة جهاز الإرسال؛

تأثيرات الشيخوخة عند درجات حرارة مرتفعة، أو تآكل، أو تلف في غلاف الزوج الحراري.

٨. ما دلالة قراءة مفاجئة لدرجة حرارة مرتفعة أو منخفضة؟

9. كيف يمكن التمييز بين أعطال المستشعر وأعطال جهاز الإرسال؟

: إحدى الطرق المفيدة هي التحقق من مدخل المستشعر ومخرج جهاز الإرسال بشكل منفصل. ووفقًا لطبيعة الجهاز المستخدم، يمكن استخدام إشارة معيارية معروفة أو جهاز معايرة للعملية لمحاكاة مدخل المستشعر، ومن ثم مراقبة مخرج جهاز الإرسال.

إذا كان جهاز الإرسال يعمل بشكل صحيح عند استخدام مدخل مُحاكى، لكنه يصبح غير طبيعي عند توصيل مستشعر المجال، فيجب فحص المستشعر وتوصيلات المجال. أما إذا ظل مخرج جهاز الإرسال غير طبيعي عند استخدام مدخل قياسي معروف، فيجب التحقق من تهيئة جهاز الإرسال، ومصدر تغذيته، وحالته الداخلية.يجب أن يتم إجراء اختبارات

وفقًا لإجراءات الصيانة والمعايرة الخاصة بالمنتج المعني، وليس من خلال استخدام دوائر قصيرة غير خاضعة للرقابة، أو إقامة اتصال مؤقت مع أطراف الإشارة، أو إحداث تداخل كهربائي اصطناعي.

١٠. لماذا يجب التحقق من ظروف العملية أثناء معالجة أعطال الأجهزة؟

إن تغير في قراءة جهاز لا يعني بالضرورة أن الجهاز قد فشل؛ إذ يمكن أن تؤدي عوامل مثل حالة صمام، أو تشغيل مضخة، أو انسداد في الأنابيب، أو امتلاء خزان أو تفريغه، أو تغير في الضغط، أو تغير في معدل التدفق، أو تغير فعلي في درجة حرارة العملية، إلى حدوث تغييرات جوهرية في القراءات.

ولذلك، يمكن مقارنة بيانات الجهاز مع متغيرات العملية ذات الصلة قبل بدء أعمال الصيانة.على سبيل المثال:

هل يتوافق التغير في المستوى مع تدفق المدخل والمخرج؟

هل يتوافق التغير في الضغط مع حالة الصمام أو المضخة؟

هل يرتبط تغير درجة الحرارة بعملية التسخين أو التبريد؟

هل يرتبط تدفق غير طبيعي بحالة الأنابيب أو الصمامات؟

11.أخطاء شائعة في الأجهزة وتوجيهات الفحص:

: 12. ما الذي يجب التحقق منه بعد إجراء الصيانة؟

بعد إتمام عملية معالجة الأعطال، يجب التحقق من حالة الجهاز كجزء من نظام القياس والتحكم الشامل، وليس الاكتفاء بالتحقق من أن شاشة العرض قد أُعيد تشغيلها مرة أخرى.

: يتوافقindikيشن محلي مع ظروف العملية الفعلية.

: يكون التيار 4-20mA أو المخرج الرقمي صحيحًا.

: يتم عرض قيم PLC / DCS بشكل صحيح.

: تعمل وظائف الإنذار والتقييد وفقًا للتصميم.

: تم استعادة غلاف الجهاز ومفاتيح الكابلات ووصلات العملية بشكل صحيح.

: يتم تسجيل إجراءات الصيانة وتعديلات المعاملات.

: الأسئلة الشائعة.

: س1: هل يجب دائمًا إيقاف تشغيل الجهاز قبلتشخيص وإصلاح الأعطال؟

A1: يعتمد عزل الجهاز المطلوب على نوع المعدات وطريقة العمل في الموقع. وعادةً ما يتطلب إجراء صيانة داخلية أو إزالة الجهاز عزلًا مناسبًا للطاقة، يشمل عزل الضغط ودرجة الحرارة والطاقة الهوائية، وكذلك عزل وسائط العمليات الخطرة عند تطبيق ذلك.

Q2: هل يعني ظهور شاشة فارغة أن الجهاز نفسه قد فشل؟

A2: ليس بالضرورة.يمكن أن يؤدي فقدان الطاقة، أو انصهار القاطع، أو انقطاع في الأسلاك، أو ترابط غير محكم في أطراف التوصيل، أو عطل في جهاز عزل موجود في المرحلة السابقة، إلى بقاء الشاشة فارغة أيضًا.

السؤال 3: هل يعني تسجيل درجة حرارة مرتفعة بشكل مفاجئ أن زوجًا حراريًا قد أصبح مفتوحًا؟

ج: ليس بالضرورة. فعندما يصبح زوج حراري أو جهاز RTD في حالة دائرة مفتوحة، يمكن لجهاز الإرسال أن يُفعّل مخرجه على مستوى جهد عالٍ أو منخفض، وذلك اعتمادًا على اتجاه الإنذار المُعد مسبقًا. وينبغي التحقق من معلومات التشخيص، وتوزيع الأسلاك، وحالة المستشعرات معًا.

س4: هل يمكن استخدام مفتاح مسامير لملامسة مدخل الإشارة والتحقق مما إذا كان الجهاز يستجيب أم لا؟

A4: يجب اختبار الأجهزة الصناعية باستخدام نقاط اختبار محددة، ومصادر إشارات قياسية، وأجهزة قياس متعددة، أو أجهزة معايرة العمليات، وذلك وفقًا لوثائق المعدات وإجراءات السلامة في موقع العمل.

س5: يظهر مؤشر جهاز الإرسال المحلي (4-20mA) بشكل صحيح، لكن قيمة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) غير صحيحة. ما الذي ينبغي التحقق منه؟

ر5: قم بالتحقق من وحدة الإدخال التناظري، وتوصيلات الميدان، ونظام القياس، ومصدر الطاقة، والعوازل، وتحويل وحدة الهندسة ضمن تهيئة PLC أو DCS.

س6: ما الذي ينبغي التحقق منه في حال كان اتصال RS485 متقطعًا؟

ر6: قم بالتحقق من توصيلات A/B، وتعارض العناوين، ومعدل البود، وخصائص التوازن، وحالة الكابل، وطريقة إنهاء الكابل، والتأريض، والدرع الكهربائي، وتكوين خط النقل.

Q7: هل يلزم إعادة معايرة الجهاز بعد استبدال المستشعر؟

A7: يعتمد ذلك على نوع الجهاز المستخدم، ودقة المستشعر، ومتطلبات الجودة. ويجب عادةً التحقق من قياسات العمليات الحرجة أو معايرتها وفقًا لما تنص عليه إجراءات الصيانة.

Q8: ما أهمية بيانات اتجاهات العملية في عملية تشخيص الأعطال؟

A8: قد يعكس تغير في القياس حدوث تغيير فعلي في العملية. ويُعدّ مقارنة اتجاهات متعلقة بالدرجة الحرارة، والضغط، والتدفق، ومستوى السائل، وحالة المعدات، وسيلة فعّالة للتمييز بين الشذوذات في العملية وأعطال الأجهزة.

– الخلاصة

يجب أن يستند إجراء إصلاح الأعطال في أجهزة العمليات الكيميائية إلى عزلٍ آمنٍ وتشخيصٍ منهجيٍّ. ويمكن أن يسهم كل من الفحص البصري، وفحص توافر التيار الكهربائي، والتحقق من أداء المستشعرات، واختبار حلقة التيار 4-20mA، وفحص اتصالات RS485، ومقارنة أداء وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) ونظام التحكم الرقمي (DCS) في تضييق نطاق تحديد موقع العطل تدريجيًا.

لا توجد علاقة عامة واحدة بين أعراض العطل وسببه في أجهزة قياس درجة الحرارة والضغط ومستوى التدفق ومعدل التدفق. كما يمكن لأجهزة الإرسال الذكية الحديثة أن تُبلِّغ عن أعطال في المستشعرات، مثل انقطاع الدائرة أو حدوث قصر كهربائي أو أعطال داخلية، وذلك من خلال تيارات إنذار عالية أو منخفضة، أو رموز تشخيصية، أو معلومات حالة رقمية. ولذلك، ينبغي أخذ وثائق الأجهزة وظروف العملية الفعلية في الاعتبار معًا.

METRAVON يمكن تكوين منتجات القياس الصناعي مع 4-20mA, RS485 Modbus RTU وواجهات صناعية أخرى، مع دمجها في أنظمة متكاملة PLCs، ووحدات التحكم في الزمن الحقيقي (RTUs)، وأنظمة التحكم الموزع (DCS)، وأنظمة جمع البيانات. ويُسهم التثبيت الموحّد، وسجلات المعاملات، والفحوصات الدورية في تعزيز موثوقية القياس على المدى الطويل ورفع كفاءة الصيانة.