Schwächen rechtzeitig erkennen

Autoren Manuel Hinkelmann Produktmanagement und -marketing Stellungsregler und Stellventilzubehör, Samson Monika Schneider Technische Redaktion, Samson

Grundlage der Ventildiagnose ist das fortlaufende Sammeln wichtiger regelungs- und ventilbezogener Daten im Stellungsregler. Dazu gehören beispielsweise die Aufnahme von vorgegebener und tatsächlicher Ventilstellung (Soll- und Istwert), das Aufsummieren durchfahrener Zyklen und das wiederholte Speichern des Nullpunkts. Doch das alleinige Zusammentragen dieser statistischen Daten lässt noch keinen eindeutigen Rückschluss auf den Stellventil-Zustand zu. Dieser ist erst nach Auswertung der Daten möglich. Viele der heute auf dem Markt verfügbaren Diagnosesysteme sind so aufgebaut, dass der volle Funktionsumfang nur im Zusammenspiel mit einer externen Software zur Verfügung steht. Ein solcher Aufbau hat allerdings eine entscheidende Schwäche: Die Daten, deren Auswertung und somit die Zustandsbeschreibung des Stellventils sind softwareabhängig und erfordern zwingend eine Verbindung zu externen Systemen. Am Stellungsregler selbst kann der Stellventil-Zustand teilweise eingeschränkt abgelesen werden. Anders bei Konzepten mit integrierter On- Board-Diagnose. Hier werden die Stellventildaten nicht nur im Stellungsregler erfasst, sondern auch ausgewertet – wichtige Diagnosedaten und Funktionen sind im Feld verfügbar und somit software- und kommunikationsunabhängig. Samson hat auf dem Gebiet der integrierten Ventildiagnose lange Erfahrung. Von Anfang an hat das Mess- und Regeltechnikunternehmen auf dezentrale Analysemöglichkeiten der Messdaten gesetzt. Die heute in den Stellungsreglerbauarten 3730 und 3731 integrierte Ventildiagnose Expertplus überwacht das Stellventil über seinen gesamten Betriebszyklus, 24 Stunden am Tag, sieben Tage die Woche – und das ohne Beeinträchtigung des Regelverhaltens über den gesamten Lebenszyklus des Stellungsreglers. Die Diagnose kontrolliert die Inbetriebnahme, das Verhalten des Regelkreises und Grenzwertüberschreitungen. Mithilfe der Beobachterfunktionen kann Expertplus Veränderungen der Reibungskräfte aufdecken, bleibende Regelabweichungen und Nullpunktabweichungen detektieren sowie den Zustand der Ventilgarnitur bewerten.

In den diagnosefähigen Stellungsreglern von Samson ist jedem der möglicherweise auftretenden Stellventil-Fehlzustände einer von bis zu vier verschiedenen Stati zugeordnet. Der Status des Geräts wird verdichtet in Form eines Sammelstatus angezeigt. Die flexible Statusklassifikation gestattet eine kundenspezifische Zuordnung der einzelnen Meldungen und steht im Einklang mit der Namur-Empfehlung NE 107. Dem Bediener ermöglicht sie eine einfache Ursachenforschung bei Auftreten einer Fehlermeldung, angefangen von der groben Eingrenzung der Ursache bis hin zum Detail. Zeigt der Stellungsregler beispielsweise die Fehlermeldung „Außerhalb der Spezifikation“ an, dann können in einem ersten Schritt alle Fehlzustände ausgeschlossen werden, die mit einem anderen Status klassifiziert wurden. Die Anzahl der möglichen Ursachen reduziert sich damit. Nähere Informationen bieten die Fehlercodes, die auch direkt am Stellungsregler angezeigt werden. Reicht die beschriebene Vor-Ort-Analyse nicht aus, geben Klartextmeldungen über die DTM oder EDDL detaillierte Auskunft über Art und Ort der Zustandsänderung, die die Fehlermeldung hervorgerufen hat. Außerdem unterstützen Diagrammdarstellungen anschaulich die Ursachenforschung.

Bei Anlagenstillstand oder sofern prozessbedingt zulässig, bieten Testfunktionen einen tiefen Einblick in die Funktionstüchtigkeit des Stellventils. Beispielsweise hilft ein Stellsignaltest beim Bewerten des Zuluftdrucks am Stellungsregler und liefert Informationen über mögliche Leckagen am Stellventil. Einen hohen Stellenwert hat vor allem der Sprungantworttest, der Auskunft über die dynamische Beweglichkeit des Ventils gibt. Bei Absperrarmaturen, die lange Zeit in einer Stellung verharren, schützt er zudem vor einem Festfressen der Kegelstange. Definierbare Testabbruchkriterien verhindern ungewollt heftige Bewegungen des Drosselkörpers oder ein ungewolltes Überschwingen. Alle Testresultate werden unabhängig von der Testbedienbarkeit vor Ort im Stellungsregler abgelegt. Auch hier wird der Namur-Standard NE 107 berücksichtigt.

Magnetventil, Positionsrückmelder und induktive Grenzkontakte erhöhen die Sicherheit bei Prozessen mit besonderen Anforderungen. Die genannten Bauteile können optional in den Stellungsregler integriert werden, wodurch die Zahl der mechanischen Schnittstellen minimiert wird und das Stellventil an Robustheit gewinnt. Bei Samson-Stellungsreglern steht die Philosophie der Fehlervermeidung an erster Stelle.

Die Entwickler bei Samson haben mit den dia-gnosefähigen Stellungsreglerbauarten 3730 und 3731 schon früh einen hohen Standard in der Vor-Ort-Bedienbarkeit gesetzt. Gleichermaßen wichtig ist aber auch die Einbindung des Stellungsreglers in ein vorhandenes Asset-Management-System. Geräteabhängig ist die Integration durch die Kommunikation über Hart, Profibus-PA und Foundation Fieldbus gegeben. Samson bietet auf Basis der Kommunikationsprotokolle alle Standardintegrationen wie z. B. EDDL und DTM. Auch hier zahlt es sich aus, dass die Ventildiagnose im Stellungsregler integriert ist – entfällt doch ein Abgleich der externen Diagnosesoftware mit der Software des Leit- oder Asset-Management-Systems. Umfangreiche Systemtests im Samson-eigenen Testlabor stellen die Interoperabilität jedes Stellungsreglertyps und jeder Firmware für die gängigen auf dem Markt verfügbaren Integrationssysteme sicher.

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