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Eine Anleitung zum Finden und Beheben der Ursachen von Schwingungen und Dimensionsinstabilität des Steuerventils

Technical analysis: Troubleshooting control valve hunting and oscillation: positioner tuning, actuator sizing, friction

Гід по відшуканню та виправленню причин коливань та розмірної нестабільності керуючого клапана - UNITEC-D Industrial MRO
Гід для відшукання та виправлення причин коливань та розмірної нестабільності керуючого клапана. Використовується для виробничих систем з пневматичними та гідравлічними клапанами. Включає діагностичні

1. Beschreibung und Umfang des Problems

Dieser Leitfaden dient dazu, die Ursachen für Schwankungen und Maßinstabilität des Steuerventils (Ventilschwingen) zu finden und zu beheben. Diese Symptome können in verschiedenen Produktionssystemen wie Kesselräumen, Chemieanlagen, Gasversorgung und Industrieprozessen auftreten. Sie gelten als kritisch, da sie zu Systeminstabilität, verminderter Effizienz und einer Gefahr für das Personal führen können.

2. Schutzmaßnahmen

Verwenden Sie persönliche Schutzausrüstung (PSA): Handschuhe, Brille, Schutzwaffen.
Stellen Sie sicher, dass Energie blockiert und markiert wird: Bevor Sie Maßnahmen ergreifen, blockieren und markieren Sie die Systemelemente mit Energie.
Energiespeicher deaktivieren: pneumatische/hydraulische Systeme deaktivieren und vor Beginn der Diagnose auf Restenergie prüfen.
Seien Sie vorsichtig beim Umgang mit chemischen Flüssigkeiten: Tragen Sie Schutzausrüstung gegen chemische Substanzen.

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

Name des Tools Modell/Spezifikation Messbereich Das Ziel
Multimeter Fluke 434 II 0-2500 V, 0-200 mA Messung elektrischer Parameter, Spannung, Strom
Vibrationsanalysator Keysight 35670A 0-20000 Hz Analyse der Schwingungseigenschaften des Ventils
Wärmebildkamera FLIR T1020 -20°C bis 650°C Messung der Temperatur von Ventiloberflächen
Computer mit Analysesoftware PC + MATLAB Es gibt keine Datenanalyse, Stellungsreglereinstellungen

4. Überprüfen Sie, bevor Sie mit der Diagnose beginnen

Indikator Beschreibung Aktion
Ventiltyp Bestimmen Sie den Ventiltyp (Membran, hydraulisch, pneumatisch) Notieren Sie den Ventiltyp und die Ventilserie
Aktuelle Änderungen Überprüfen Sie, ob Änderungen am System vorgenommen wurden Notieren Sie Datum und Art der Änderungen
Vibrationsindikatoren Prüfen Sie, ob Vibrationen erkannt werden Notieren Sie die maximalen Vibrationswerte
Temperaturindikatoren Prüfen Sie, ob Temperaturabfälle festgestellt wurden Notieren Sie die maximalen Temperaturwerte

5. Systematisches Diagnoseschema

  1. Symptom: Das Ventil schwingt, wenn sich das Signal vom Stellungsregler ändert.
    1. Prüfen: Ventilvibration messen.
      1. Ergebnis: Vibration > 4,5 mm/s — wahrscheinliche Ursache: falsche Einstellung des Stellungsreglers.
      2. Ergebnis: Vibration ≤ 4,5 mm/s – wahrscheinliche Ursache: ein Problem im Subsystem.
    2. Prüfung: Überprüfen Sie die Stabilität des Signals vom Positionierer.
      1. Ergebnis: das Signal ist stabil - wahrscheinliche Ursache: ein Problem im Subsystem.
      2. Ergebnis: das Signal ist instabil - wahrscheinliche Ursache: falsche Einstellung des Stellungsreglers.
  2. Symptom: Ventil öffnet/schließt nicht stabil.
    1. Überprüfen: Überprüfen Sie die Ventilöffnungsgröße.
      1. Ergebnis: die Größe der Öffnung ändert sich - wahrscheinliche Ursache: ein Problem im Subsystem.
      2. Ergebnis: Öffnungsgröße ist stabil – wahrscheinliche Ursache: Problem im Subsystem.
    2. Prüfen: Überprüfen Sie die Ventilvibration.
      1. Ergebnis: Vibration > 4,5 mm/s — wahrscheinliche Ursache: falsche Einstellung des Stellungsreglers.
      2. Ergebnis: Vibration ≤ 4,5 mm/s – wahrscheinliche Ursache: ein Problem im Subsystem.
  3. Symptom: Das Ventil ist forminstabil, wenn sich der Druck ändert.
    1. Prüfung: Überprüfen Sie den Systemdruck.
      1. Ergebnis: Druck über 10 bar — wahrscheinliche Ursache: falsche Einstellung des Stellungsreglers.
      2. Ergebnis: Druck unter 10 bar – wahrscheinliche Ursache: ein Problem im Subsystem.
    2. Prüfen: Überprüfen Sie die Ventilvibration.
      1. Ergebnis: Vibration > 4,5 mm/s — wahrscheinliche Ursache: falsche Einstellung des Stellungsreglers.
      2. Ergebnis: Vibration ≤ 4,5 mm/s – wahrscheinliche Ursache: ein Problem im Subsystem.

6. Matrix der Fehlerursachen

Symptom Gründe (wahrscheinlich) Diagnoseprüfung Erwartetes Ergebnis
Schwankung des Ventils
  1. Falsche Positionierungseinstellung
  2. Falsche Subsystemparameter
  3. Unzureichendes Kraftmoment aus der Aktion
  4. Restenergie im System
  1. Ventilvibration messen
  2. Überprüfen Sie die Stabilität des Signals vom Stellungsregler
  3. Überprüfen Sie den Druck im System
  4. Auf Restenergie prüfen
  1. Vibration > 4,5 mm/s
  2. Das Signal vom Stellungsregler ist instabil
  3. Druck > 10 bar
  4. Restenergie im System
Instabile Ventilöffnung
  1. Falsche Positionierungseinstellung
  2. Unzureichendes Kraftmoment aus der Aktion
  3. Falsche Subsystemparameter
  4. Instabiler Öffnungs-/Schließvorgang
  1. Überprüfen Sie den Druck im System
  2. Ventilvibration messen
  3. Überprüfen Sie die Stabilität des Signals vom Stellungsregler
  4. Auf Restenergie prüfen
  1. Druck > 10 bar
  2. Vibration > 4,5 mm/s
  3. Das Signal vom Stellungsregler ist instabil
  4. Restenergie im System
Instabiler Betrieb des Ventils bei Druckänderungen
  1. Falsche Positionierungseinstellung
  2. Unzureichendes Kraftmoment aus der Aktion
  3. Falsche Subsystemparameter
  4. Restenergie im System
  1. Überprüfen Sie den Druck im System
  2. Ventilvibration messen
  3. Überprüfen Sie die Stabilität des Signals vom Stellungsregler
  4. Auf Restenergie prüfen
  1. Druck > 10 bar
  2. Vibration > 4,5 mm/s
  3. Das Signal vom Stellungsregler ist instabil
  4. Restenergie im System

7. Ursachenanalyse für jeden Fehler

7.1 Falsche Einstellung des Stellungsreglers

Grund: Der Stellungsregler stimmt nicht mit den Systemparametern überein, wodurch das Ventil schwingt. Dies kann aufgrund einer falschen Konfiguration oder der Verwendung des falschen Algorithmus auftreten.

Bestätigung: Messen Sie die Vibration des Ventils und prüfen Sie die Stabilität des Signals vom Stellungsregler. Wenn die Vibration > 4,5 mm/s beträgt oder das Signal vom Stellungsregler instabil ist, bestätigt dies diese Ursache.

Folgen: Ein instabiler Ventilbetrieb kann zum Verlust der Prozesskontrolle, verringerter Effizienz und Gefahren für das Personal führen.

7.2 Falsche Subsystemparameter

Grund: Das Subsystem stimmt nicht mit den Ventilparametern überein, was zu Schwingungen führt. Dies kann durch falschen Druck oder Vibration verursacht werden.

Bestätigung: Überprüfen Sie den Systemdruck und die Ventilvibration. Wenn der Druck > 10 bar oder die Vibration > 4,5 mm/s beträgt, bestätigt dies diese Ursache.

Folgen: Ein instabiler Ventilbetrieb kann zum Verlust der Prozesskontrolle, verringerter Effizienz und Gefahren für das Personal führen.

7.3 Unzureichendes Drehmoment aufgrund der Aktion

Grund: Das Drehmoment der Aktion reicht nicht aus, was zu Schwingungen des Ventils führt. Dies kann durch die Verwendung des falschen Aktuators verursacht werden.

Bestätigung: Überprüfen Sie den Systemdruck und die Ventilvibration. Wenn der Druck > 10 bar oder die Vibration > 4,5 mm/s beträgt, bestätigt dies diese Ursache.

Folgen: Ein instabiler Ventilbetrieb kann zum Verlust der Prozesskontrolle, verringerter Effizienz und Gefahren für das Personal führen.

7.4 Restenergie im System

Grund: Restenergie im System kann dazu führen, dass das Ventil schwingt. Dies kann durch unsachgemäßes Herunterfahren des Systems auftreten.

Bestätigung: Überprüfen Sie das System auf Restenergie. Wenn Restenergie vorhanden ist, bestätigt dies diese Ursache.

Folgen: Ein instabiler Ventilbetrieb kann zum Verlust der Prozesskontrolle, verringerter Effizienz und Gefahren für das Personal führen.

8. Schritt-für-Schritt-Korrekturverfahren

8.1 Falsche Einstellung des Stellungsreglers

  1. Ventilvibration messen. Wenn die Vibration > 4,5 mm/s beträgt, stellen Sie den Stellungsregler ein.
  2. Überprüfen Sie die Stabilität des Signals vom Stellungsregler. Wenn das Signal instabil ist, stellen Sie den Stellungsregler ein.
  3. Führen Sie einen Ventilstabilitätstest durch. Wenn die Vibration < 4,5 mm/s beträgt, ist das Problem behoben.

8.2 Falsche Subsystemparameter

  1. Überprüfen Sie den Druck im System. Wenn der Druck > 10 bar ist, Subsystem anpassen.
  2. Ventilvibration messen. Wenn Vibration > 4,5 mm/s, Subsystem anpassen.
  3. Führen Sie einen Ventilstabilitätstest durch. Wenn die Vibration < 4,5 mm/s beträgt, ist das Problem behoben.

8.3 Unzureichendes Drehmoment aufgrund der Aktion

  1. Überprüfen Sie den Druck im System. Wenn der Druck > 10 bar ist, stellen Sie den Antrieb ein.
  2. Ventilvibration messen. Wenn die Vibration > 4,5 mm/s beträgt, stellen Sie den Aktuator ein.
  3. Führen Sie einen Ventilstabilitätstest durch. Wenn die Vibration < 4,5 mm/s beträgt, ist das Problem behoben.

8.4 Restenergie im System

  1. Prüfen Sie, ob im System Restenergie vorhanden ist.
  2. Führen Sie ein vollständiges Herunterfahren des Systems durch.
  3. Ventilvibration messen. Wenn die Vibration < 4,5 mm/s beträgt, ist das Problem behoben.

9. Präventionsmethoden

Die Grundursache Prävention Kontrollmethode Empfohlenes Intervall
Falsche Einstellung des Stellungsreglers Regelmäßige Einstellung des Stellungsreglers Messung der Ventilvibration Monatlich
Falsche Subsystemparameter Regelmäßige Überprüfung des Drucks im System Druckmessung Monatlich
Unzureichendes Kraftmoment aus der Aktion Regelmäßige Überprüfung des Stellantriebs Druckmessung Monatlich
Restenergie im System Regelmäßiges Herunterfahren des Systems Überprüfung der Verfügbarkeit von Energie Monatlich

10. Ersatzteile und Komponenten

Beschreibung des Partikels Spezifikation Wann ersetzen? Kategorie UNITEC-D
Positionierer 100 mA, 24 V DC Nach 5000 Betriebsstunden Kategorie 101
Aktuator 1000 N, 10 bar Nach 10.000 Betriebsstunden Kategorie 102
Ventil DN 50, PN 16 Nach 20.000 Betriebsstunden Kategorie 103
Subsystem 20 bar, 1000 l/min Nach 50.000 Betriebsstunden Kategorie 104

Besuchen Sie unseren E-Katalog, um die benötigten Teile zu bestellen: https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Links

  • Standards: DSTU 3010-95, EN 12981, ISO 10791
  • Gedruckte Handbücher des Herstellers
  • Referenzmaterialien UNITEC-D

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