尽管今天的变送器和阀门控制器有较好的可靠性,但设备仍会出故障。与故障相关的危险越大,保证设备运行完好越重要。例如,一个失控的发热反应堆远比烤焦一批面包严重得多。
HART的诊断报警
所有的HART智能设备都有诊断指示,它可以对安装在远方的仪表状态的变化向用户发出报警。这个数据以状态位的格式嵌入在HART数字信息中,叠加在4-20mA信号上。.许多用户已经发现利用手持组态器(HCC)访问这些诊断信息的价值。 用于HART通讯设备的诊断状态位包括:
第七位—设备故障
第六位—组态被修改
第五位—冷启动
第四位—有更多的状态信息可用
第三位—主变量模拟输出固定
**位—主变量模拟输出饱和
**位—非主变量输出限幅
第0位—主变量输出限幅
好消息:用户可以通过把HCC与回路相连接来发现问题。
坏消息:除非控制系统或者回路监视器**性地与设备进行通讯,否则只要HCC与回路断开,发现问题的能力就中止了。
连续的故障监视
有HART通讯能力的控制系统和接口能够连续监视重要现场设备的诊断状态,一旦发现问题,可以发出预警。有HART通讯能力的回路监视器,如Moore公司的SPA,对那些不具有HART通讯能力的控制系统提供了一种低成本的选择。
SPA通常安装在仪表盘后面,像HCC一样连在回路上。当HART状态变化时,SPA提供两个LED指示灯和继电器输出。
继电器的动作可以对情况发出预警,或者启动停车。在对情况的判断不明确时,可以先把仪表切换到**运行状态。除了监视诊断状态位外,SPA还能够发出报警,或者提供HART设备内任何三个动态过程变量的4-20mA信号。设备制造商规定在这些动态变量中*多可以有四个与过程相关的变量能够进行通讯。
多变量设备
• 压力:压力,温度和差压
• PH变送器:电极输出,温度和传感器阻抗补偿
• 科利奥里流量计:%固体,密度和温度
• 阀门定位器:阀杆实际位置,执行器压力,阀杆目标位置
• 温度变送器:冷端补偿值
HART通讯能够连续监视这些状态位和动态变量,对硬故障以及微妙的偏离都能提供有价值的观察。
例1
控制阀的过渡摩擦往往会导致冲击,这将引起危险的过程干扰。由于空气过滤器堵塞或者膜片撕裂造成的执行器压力降低也会带来危险的或者昂贵的过程偏离。HART回路监视器可以组态对这两种或对其中的任一种状态进行报警。它还可以对其他与性能有关的各种情况发出通报。
例2
当由于危险的过程偏离所触发的紧急停车阀不能关闭时,就可能引发潜在的灾难性后果。这种紧急阀门往往几个月甚至几年才动一次,而且不能试动作以保证它能够正常工作。空气过滤器的堵塞,阀杆的腐蚀以及控制电缆故障都会导致阀门不能工作。而这个阀门的运行必须是严格**的。谨慎的做法是用一台HART智能定位器和一台HART回路监视器来更新这个系统。通过这个组合,可以证实是否存在合适的气源,可以定期地使阀门局部试动作以保证它离开阀座的能力。回路监视器提供阀杆的位置反馈,所以能保证阀门只是局部试动而不会对过程产生扰动。
例3
绝大部分的温度变送器都有传感器诊断。传感器诊断的主要任务是在传感器故障时把4-20mA信号控制到量程*高值或*低值。一个对**要求严格的应用场合,这种*高或*低的动作有可能会触发一次昂贵的(但是不必要的)过程停车。HART回路监视器可以组态成利用状态位提供继电器输出以指示传感器故障。为了避免过程停车,这一方案还能够区分属于不严重的传感器故障问题与潜在的危险过程状况之间的差别。对于**要求更高的应用场合,采用双重不投票的方案或者三取二的方案可靠性更高。
例4
一种日常经常会忽略的故障就是变送器的信号被固定在某一个值,其特性被锁住了。当使用HCC进行回路测试时以及HCC已经移走但尚未把变送器切回自动运行时都会发生这种情况。如果信号停留在0%或者100%,这种情况会马上被意识到。但是如果信号保持在50%,这种疏忽就可能没有被注意一直可能引发危险的情况。HART回路监视器可以通过继电器输出来提请注意。
怎样的**才是**
在对过程运行进行风险分析时,每一个回路都要被分析,看它在故障时对不**的情况所产生的潜在贡献。这种评价定义了在那个过程中一个回路的能接受的**整体水平(SIL)。可以追溯到设计队伍如何选择产品和程序来展示是否达到了所要求的SIL水平。在ISA标准SP84.01和IEC标准61508中所提供的关于方法的导则将改善回路的可靠性。
回路中的每一台设备都有潜在的故障条件。有时增加维护可以达到比较高的可靠性。对更多的设备,故障及其潜在危险条件的在线诊断被要求来保证过程SIL所要求的可靠性水平。使用HART通讯对潜在的危险故障和条件的诊断将显著增加。由于增加对潜在危险故障的监测,**故障分数(SFF)将提高,从而降低了要求的故障率(PFD)。
cima 网站翻译
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