Khắc phục sự cố và bảo trì thiết bị đo trong quy trình hóa chất

Giải quyết sự cố và bảo trì thiết bị đo trong quy trình hóa chất: Kiểm tra an toàn, chẩn đoán tín hiệu và phân tích lỗi thiết bị đo nhiệt độ.

Các nhà máy hóa chất sử dụng nhiều loại thiết bị đo nhiệt độ, áp suất, mức chất lỏng, lưu lượng, thiết bị phân tích và thiết bị điều khiển. Khi một thiết bị hoạt động bất thường, nguyên nhân có thể đến từ cảm biến, bộ truyền tín hiệu, nguồn điện, hệ thống dây nối tại hiện trường, vòng tín hiệu, mạng truyền thông hoặc do sự thay đổi thực tế trong điều kiện quá trình.

Việc xử lý sự cố một cách hiệu quả cần tuân theo một chuỗi tín hiệu rõ ràng. Sau khi đảm bảo điều kiện làm việc an toàn, kỹ thuật viên có thể kiểm tra tình trạng cơ khí, nguồn điện, đầu vào cảm biến, đầu ra bộ truyền tín hiệu, và cuối cùng là PLC, DCS hoặc RTU. Cách tiếp cận này giúp tránh việc thay thế các linh kiện chỉ dựa trên một giá trị hiển thị bất thường.

1. Xác nhận điều kiện an toàn trước khi thực hiện bảo trì thiết bị đo lường

Việc bảo trì thiết bị đo trong quy trình hóa chất có thể liên quan đến nhiều yếu tố ngoài năng lượng điện. Các nguy cơ tiềm ẩn cũng có thể bao gồm áp suất, nhiệt độ cao, hơi nước, khí nén, năng lượng thủy lực, chất lỏng ăn mòn, môi trường độc hại và các loại khí dễ cháy hoặc dễ nổ.

Trước khi mở buồng, ngắt dây điện, tháo thiết bị đo hoặc thay thế các bộ phận, cần tuân thủ các quy trình tại hiện trường tương ứng về việc tắt hệ thống, cách ly, giảm áp, xả nước, khóa an toàn và kiểm chứng. Các thiết bị đo được lắp đặt trong khu vực có nguy cơ nổ cũng cần được bảo dưỡng theo thiết kế bảo vệ chống nổ và các yêu cầu an toàn tại hiện trường.

Cách ly điện.

Xác nhận nguồn điện của thiết bị đo, nguồn điện điều khiển và trạng thái của các mạch liên quan.

Tách riêng quy trình;

Kiểm tra rằng áp suất, nhiệt độ, môi chất quy trình và điều kiện van phù hợp cho việc bảo trì;

Kiểm tra năng lượng còn lại

Kiểm tra áp suất bị bẫy, năng lượng điện được lưu trữ, năng lượng khí nén và các nguy cơ còn lại khác.

Yêu cầu đối với khu vực có nguy hiểm

Các thiết bị được bảo vệ chống nổ cần được bảo trì theo phương thức bảo vệ và quy trình tại hiện trường tương ứng.

2. Làm thế nào để kiểm tra thiết bị khi đã ngắt nguồn điện?

Sau khi thiết bị đã được cách ly an toàn, bước đầu tiên thường là thực hiện kiểm tra bằng mắt thường và kiểm tra cơ học.Nhiều lỗi tại hiện trường có thể được phát hiện mà không cần thiết bị kiểm tra phức tạp.

3. Xử lý sự cố trên toàn bộ chuỗi tín hiệu

Một hệ thống đo lường công nghiệp thông thường có thể được chia thành các phần sau:

Môi trường quy trình → Cảm biến → Bộ truyền tín hiệu → Cáp / Truyền thông → PLC hoặc DCS → Màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển

Việc khắc phục sự cố cần được thực hiện một cách hệ thống theo các giai đoạn sau. Nếu màn hình tại chỗ hiển thị đúng nhưng giá trị trong phòng điều khiển lại sai, việc kiểm tra nên tập trung vào tín hiệu đầu ra, hệ thống dây dẫn tại hiện trường, đường truyền thông hoặc đầu vào của hệ thống điều khiển. Nếu màn hình tại chỗ đã hiển thị sai, trước tiên cần kiểm tra cảm biến, các điều kiện quá trình và thiết bị truyền tín hiệu.

4. Cần kiểm tra những điểm nào trong hệ thống cấp điện?

Các vấn đề về nguồn điện là nguyên nhân phổ biến gây ra sự cố trên thiết bị đo. Nếu thiết bị không khởi động được, màn hình nhấp nháy, tín hiệu đầu ra bị cố định hoặc kết nối truyền thông không ổn định, cần kiểm tra điều kiện nguồn ngay từ giai đoạn đầu của quy trình khắc phục sự cố.

Điện áp cung cấp nằm trong phạm vi cho phép của thiết bị

Cực tính nguồn điện đúng quy định

Điện áp không suy giảm khi có tải

Các cầu chì, bộ cách ly và rào chắn an toàn đang hoạt động bình thường

Hệ thống nối đất và che chắn phù hợp

Các đầu nối được cố định chắc chắn và không bị tiếp xúc kém

Các phép đo có nguồn điện chỉ được thực hiện bởi nhân viên được ủy quyền, sử dụng thiết bị thử nghiệm phù hợp, đồng thời tuân thủ tài liệu hướng dẫn của thiết bị và các quy trình an toàn tại hiện trường.

5. Làm thế nào để thực hiện việc khắc phục sự cố cho vòng đo 4-20mA?

Một vòng đo 4-20mA thường bao gồm nguồn điện, bộ truyền tín hiệu, cáp truyền tại hiện trường và đầu vào tương tự của PLC hoặc DCS. Khi giá trị từ hệ thống điều khiển bất thường, cần so sánh điều kiện thực tế của quá trình, kết quả hiển thị trên bộ truyền tín hiệu tại hiện trường và giá trị dòng điện đo được trong vòng đo.

Một số thiết bị truyền tín hiệu thông minh sử dụng các dòng điện cảnh báo cao hoặc thấp cụ thể khi cảm biến phát hiện hiện trạng hở mạch, ngắn mạch hoặc lỗi nội bộ. Do đó, ý nghĩa của bất kỳ dòng điện bất thường nào cần được kiểm tra dựa trên cấu hình thiết bị và tài liệu hướng dẫn sử dụng.

6. Làm thế nào để kiểm tra các lỗi truyền thông RS485 Modbus?

Khi thiết bị RS485 không thể thiết lập kết nối, truyền dữ liệu ngắt quãng hoặc hiển thị các giá trị không chính xác, cần kiểm tra cả hệ thống dây dẫn vật lý và các thông số truyền thông.

Xác nhận cực tính A/B theo định nghĩa các chân đầu nối của thiết bị.

Đảm bảo các địa chỉ thiết bị không xảy ra xung đột.

Xác nhận tốc độ baud, chế độ chẵn lẻ và thiết lập bit dừng.

Kiểm tra địa chỉ thanh ghi Modbus và mã chức năng.

Kiểm tra cáp đôi xoắn, lớp che chắn và cấu trúc bus.

Kiểm tra việc kết thúc đường truyền trên các mạng khoảng cách dài hoặc tốc độ cao hơn.

Các thiết bị trên cùng một bus RS485 cũng có thể được kiểm tra riêng lẻ để xác định lỗi là do một thiết bị cụ thể hay do chính mạng truyền thông gây ra.

7.Các sự cố của thiết bị đo nhiệt độ nên được phân tích như thế nào?

Một hệ thống đo nhiệt độ thường bao gồm một RTD hoặc cặp nhiệt điện, hệ thống dây dẫn tại hiện trường, bộ truyền nhiệt độ và hệ thống điều khiển. Do đó, việc hiển thị nhiệt độ bất thường cần được đánh giá dựa trên loại cảm biến và đặc tính lỗi của bộ truyền đã được thiết lập.

Các bộ truyền nhiệt độ hiện đại thường có khả năng phát hiện các tình trạng mạch cảm biến hở, mạch cảm biến ngắn và vượt ngưỡng, sau đó điều khiển tín hiệu đầu ra chuyển sang chế độ cảnh báo đã được cấu hình.Một giá trị đo được đột ngột tăng hoặc giảm không tự thân xác định được lỗi dây dẫn cụ thể nào.

1. Các điểm kiểm tra phổ biến RTD

Tinh thể cảm biến bị hở mạch hoặc bị chập mạch

Kết nối 2 dây, 3 dây hoặc 4 dây không đúng chuẩn

Đầu nối lỏng hoặc điện trở tiếp xúc bất thường

Độ ẩm, ăn mòn hoặc hư hỏng cơ học cáp

Loại cảm biến được thiết lập sai trong thiết bị truyền tín hiệu

Thay đổi thực tế của nhiệt độ quy trình

2.Các điểm kiểm tra cặp nhiệt điện thường gặp:

– Cặp nhiệt điện bị hở hoặc kết nối lỏng lẻo;

– Cực tính bị đảo ngược;

– Loại cáp kéo dài hoặc cáp bù không phù hợp;

– Lỗi bù tại điểm nối lạnh;

– Loại cảm biến không tương thích với cấu hình thiết bị truyền tín hiệu;

– Cặp nhiệt điện bị lão hóa do nhiệt độ cao, bị ăn mòn hoặc bị hư hỏng ống bảo vệ nhiệt.

8. Giá trị nhiệt độ đột ngột tăng hoặc giảm có ý nghĩa gì?

9. Làm thế nào để phân biệt lỗi cảm biến với lỗi bộ truyền tín hiệu?

Một phương pháp hữu ích là kiểm tra riêng biệt đầu vào của cảm biến và đầu ra của bộ truyền tín hiệu. Tùy theo loại thiết bị, có thể sử dụng một tín hiệu chuẩn đã biết hoặc bộ hiệu chuẩn quy trình để mô phỏng tín hiệu đầu vào của cảm biến, sau đó quan sát đầu ra của bộ truyền tín hiệu.

Nếu bộ truyền tín hiệu hoạt động bình thường khi có tín hiệu đầu vào mô phỏng, nhưng lại hoạt động bất thường khi có kết nối cảm biến trường, cần tiến hành kiểm tra cảm biến và hệ thống dây nối trường. Nếu đầu ra của bộ truyền tín hiệu vẫn bất thường dù được cung cấp tín hiệu đầu vào chuẩn đã biết, cần kiểm tra cấu hình của bộ truyền tín hiệu, nguồn cấp điện và tình trạng hoạt động bên trong của thiết bị.Quá trình kiểm tra

phải tuân thủ quy trình bảo trì và hiệu chuẩn của sản phẩm cụ thể, thay vì sử dụng các mạch ngắn không được kiểm soát, tiếp xúc tạm thời với các cực tín hiệu hoặc nhiễu điện nhân tạo.

10. Tại sao cần kiểm tra các điều kiện của quá trình trong quá trình xử lý sự cố thiết bị đo?

– Sự thay đổi giá trị đọc trên thiết bị đo không nhất thiết có nghĩa là thiết bị đó đã hỏng. Vị trí van, hoạt động của bơm, tắc đường ống, việc nạp hoặc xả bồn chứa, biến thiên áp suất, thay đổi lưu lượng và sự thay đổi nhiệt độ thực tế trong quá trình đều có thể gây ra những biến đổi đáng kể trong kết quả đo lường.

– Do đó, trước khi bắt đầu công tác bảo trì, có thể so sánh dữ liệu từ thiết bị đo với các biến số liên quan của quá trình.Ví dụ:

– Sự thay đổi mức áp suất có tương ứng với lưu lượng đầu vào và đầu ra không?

– Sự thay đổi áp suất có tương ứng với trạng thái của van hoặc bơm không?

Sự thay đổi nhiệt độ có tương quan với chế độ gia nhiệt hoặc làm mát không?

: Dòng chảy bất thường có liên quan đến tình trạng đường ống hoặc van không?

: 11.Các lỗi phổ biến của thiết bị đo và hướng kiểm tra:

: 12. Cần kiểm tra những nội dung nào sau khi thực hiện bảo trì?

Sau khi hoàn tất việc khắc phục sự cố, thiết bị cần được kiểm tra như một phần của toàn bộ hệ thống đo lường và điều khiển, thay vì chỉ đơn thuần kiểm tra xem màn hình có được bật lại hay không.

Chỉ định tại chỗ phù hợp với điều kiện quy trình thực tế;

Đầu ra 4-20mA hoặc đầu ra kỹ thuật số hoạt động đúng;

Giá trị PLC / DCS được hiển thị chính xác;

Các chức năng cảnh báo và khóa liên động hoạt động đúng theo thiết kế;

Vỏ thiết bị, khớp cáp và các điểm nối quy trình được khôi phục đúng cách;

Các thao tác bảo trì và thay đổi tham số đều được ghi lại;

Câu hỏi thường gặp;

Câu hỏi 1: Thiết bị đo cần luôn được tắt nguồn trước khiGiải quyết sự cố?

A1: Mức độ cách ly yêu cầu phụ thuộc vào loại thiết bị và quy trình thực hiện tại hiện trường. Việc bảo trì hoặc tháo dỡ thiết bị bên trong thường đòi hỏi phải thực hiện các biện pháp cách ly năng lượng phù hợp, bao gồm cách ly áp suất, nhiệt độ, năng lượng khí nén và các môi trường quy trình nguy hiểm – nếu áp dụng được.

Q2: Việc màn hình hiển thị trống có nghĩa là bản thân thiết bị đã hỏng không?

A2: Không nhất thiết.Việc mất điện, cầu chì bị đứt, đường dây điện bị hở, đầu nối bị lỏng hoặc lỗi ở thiết bị cách ly phía đầu nguồn cũng có thể khiến màn hình không hiển thị gì.

Câu hỏi 3: Giá trị nhiệt độ đột ngột tăng cao có nghĩa là cặp nhiệt điện đã bị hở không?

A3: Không nhất thiết. Khi cặp nhiệt điện hoặc RTD rơi vào trạng thái mạch hở, thiết bị truyền tín hiệu có thể đưa tín hiệu đầu ra lên mức cao hoặc mức thấp, tùy theo hướng báo động đã được thiết lập. Cần kiểm tra đồng thời các thông tin chẩn đoán, hệ thống dây nối và tình trạng của cảm biến.

Q4: Liệu có thể dùng kìm vặn vít để chạm vào đầu vào tín hiệu và kiểm tra xem thiết bị có phản hồi hay không?

A4: Các thiết bị công nghiệp phải được thử nghiệm bằng cách sử dụng các điểm thử nghiệm được quy định, các nguồn tín hiệu tiêu chuẩn, máy đo đa chức năng hoặc thiết bị hiệu chuẩn quy trình, theo đúng tài liệu hướng dẫn sử dụng thiết bị và quy trình an toàn tại hiện trường.

Q5: Màn hình hiển thị bộ truyền tín hiệu 4-20mA tại hiện trường hiển thị đúng, nhưng giá trị trên PLC lại sai. Cần kiểm tra những điểm nào?

A5: Kiểm tra mô-đun đầu vào tương tự, hệ thống dây nối tại hiện trường, quy chuẩn tỷ lệ, nguồn điện, các bộ cách ly và phép chuyển đổi đơn vị kỹ thuật trong cấu hình PLC hoặc DCS.

Q6: Khi truyền thông RS485 bị gián đoạn, cần kiểm tra những điểm nào?

A6: Kiểm tra hệ thống dây nối A/B, xung đột địa chỉ, tốc độ baud, tính chẵn lẻ, tình trạng cáp, phần tử kết thúc, lớp chắn, hệ thống nối đất và cấu trúc bus.

Q7: Có cần hiệu chuẩn lại sau khi thay thế cảm biến không?

A7: Điều này phụ thuộc vào loại thiết bị đo, độ chính xác của cảm biến và các yêu cầu về chất lượng. Các phép đo quy trình then chốt thường cần được kiểm chứng hoặc hiệu chuẩn theo đúng quy trình bảo trì quy định.

Q8: Tại sao dữ liệu xu hướng quy trình lại hữu ích trong quá trình xử lý sự cố?

A8: Một sự thay đổi trong kết quả đo có thể phản ánh một sự thay đổi thực tế trong quy trình. Việc so sánh các xu hướng liên quan đến nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức chất lỏng và trạng thái thiết bị sẽ giúp phân biệt các bất thường trong quy trình với các lỗi thiết bị.

– Kết luận

Việc xử lý sự cố đối với các thiết bị trong quy trình hóa chất cần được thực hiện dựa trên nguyên tắc cách ly an toàn và chẩn đoán có hệ thống. Các bước như kiểm tra trực quan, kiểm tra nguồn điện, xác minh cảm biến, kiểm tra vòng truyền tín hiệu 4-20mA, kiểm tra kết nối RS485 và so sánh với hệ thống PLC/DCS có thể giúp xác định vị trí sự cố một cách tuần tự và ngày càng chính xác hơn.

Các thiết bị đo nhiệt độ, áp suất, mức chất lỏng và lưu lượng không có một mối quan hệ chung duy nhất nào giữa hiện tượng sự cố và nguyên nhân gây ra sự cố. Các bộ truyền tín hiệu thông minh hiện đại cũng có thể báo cáo các sự cố về cảm biến như mạch hở, mạch ngắn hoặc lỗi nội bộ thông qua dòng cảnh báo cao/thấp, mã chẩn đoán hoặc thông tin trạng thái kỹ thuật số. Do đó, cần xem xét đồng thời tài liệu kỹ thuật của thiết bị và điều kiện thực tế của quá trình vận hành.

METRAVON Các sản phẩm đo lường công nghiệp có thể được cấu hình với dải tín hiệu 4-20mA, RS485 Modbus RTU và các giao diện công nghiệp khác, đồng thời được tích hợp vào hệ thống PLC các hệ thống RTU, DCS và hệ thống thu thập dữ liệu. Việc lắp đặt theo tiêu chuẩn, ghi chép thông số kỹ thuật và kiểm tra định kỳ góp phần nâng cao độ tin cậy của phép đo trong dài hạn cũng như hiệu quả bảo trì.