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      公司新聞

      羅斯蒙特*新推出3051S HART壓力變送器


      羅斯蒙特*新推出3051SHART壓力變送器,羅斯蒙特研發出一種獨特的統計過程監控技術,在過程環境中它可以對異常情況進行預防性檢測。這一技術的基本原理是:當設備正常運行時,各個動態過程環節的噪音特性或變化特性都各不相同。這些特性的改變意味著過程、過程設備、變送器中將發生顯著變化,或已經發生了顯著變化。例如,噪音可能來自于過程中的設備(如泵、攪拌器),或湍流導致的差壓值的自然波動,或兩者的結合。羅斯蒙特*新推出采用**診斷技術的3051SHART壓力變送器。
        
        要感應這些獨特的特性,需要有一臺像羅斯蒙特*新推出采用**診斷技術的3051SHART壓力變送器一樣具有快速傳感功能的儀表,它的診斷特性板(圖1)中內置有我們的磚利軟件,可以計算噪音或變化的特性與數量統計參數。這些統計參數都是輸入壓力的均值和標準差。過濾功能的作用是將過程中的緩慢變化(一般由調整點變化引起)從相關過程噪音或變化中剔除出來。圖2的例子為,在均值保持不變的情況下,噪音級的變化對標準差值會產生何種影響。
        
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        圖 1:具有先進診斷功能的 3051S HART 壓力變送器的結構

        
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        圖 2:噪音級的變化對過程信號的均值和標準差值的影響

        儀表的快速性和統計參數的內部計算尤為關鍵。速度較慢的儀表無法捕獲過程或系統的噪音特性。由于這些儀表一般用于過程控制,所以出于此種目的,設備、集散控制系統或PLC中通常會采用各種形式的衰減或過濾措施,以降低過程信號中的噪音。這種過濾或衰減消除或顯著降低了噪音信號。另外,考慮到帶寬限制和典型DCS或PLC的取樣率,在系統層面上對統計參數進行計算是不現實的。這些典型設備的信號取樣率一般為每秒一次或者更低,這一速度遠遠及不上儀表對過程變量的取樣速度(3051S壓力變送器的取樣率則為每秒22次)。
        
        羅斯蒙特儀表內,統計參數計算所占用的程序通道與過濾并計算一次輸出信號(如4-20mA信號)的程序通道并行。一次輸出信號在任何情況下都不會受到這一附加功能的影響。
        儀表可以通過兩種方式向用戶提供診斷信息。**種方式:可以通過HART通信協議將統計參數傳輸到主機系統。使用這些統計參數,系統可以檢測或顯示過程環境下的變化。例如,統計數值被儲存在DCS歷史數據中。如果發生過程紊亂的情況,系統將檢查這些數值,確定這些數值變化是否預示或指示了過程紊亂。之后系統將把這些數據直接顯示給操作人員,或作出報警、警告指示。
        
        **種方式:儀表的內部程序通過學習過程確定過程噪音或特性的基準。學習過程完成后,儀表就可以獨立進行檢測,以確定噪音或特性是否發生了顯著變化。它將通過LCD輸出該事件,通過4-20 mA 輸出報警,和/或通過 HART 輸出警告。
        
        運行
        圖3是統計過程監控(SPM)診斷的簡圖。壓力過程變量被輸入到一個模塊中,該模塊會對壓力信號進行高通過濾。以未過濾的壓力信號為基礎計算均值,以過濾后的壓力信號為基礎計算標準差。通過HART和通信手操器(如375 現場通信器)或資產管理軟件設備(如艾默生過程管理研發的 AMS?設備管理器)傳輸這些統計數值。
        
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        圖 3:SPM 結構圖

        
        通過其它工具(如羅斯蒙特 333 HART Tri-loop)還可以在設備中進行非主要變量的賦值,并將這些數值傳輸給用戶。
        
        SPM還包括一個學習模塊,它可以為過程建立一系列的基準值。在那些被認為是正常的過程或安裝情況下,用戶通過HART監控并完成基準值的建立。這些基準值被傳輸到決策模塊,與*新計算出的均值和標準差進行比較。用戶通過控制輸入功能選擇靈敏度設置和動作,當設備檢測到上述數值的顯著變化時,SPM診斷功能就會發出報警、警告,或采取其它行動。
        圖 4是一個流程圖,它對SPM診斷的運行進行了更詳盡的說明。它是一個經過簡化的流程圖,說明了使用默認值的運行情況。當診斷程序不間斷地計算均值和標準差時,必須將學習和決策模塊激活為運行狀態。一旦激活,SPM將進入學習/檢測模式。診斷程序將在用戶設置的時間段內計算作為基準的均值和標準差(學習/監控期默認為3分鐘)。診斷的狀態將為“學習”。程序將進行一次檢查,以保證過程具有足夠高的噪音或變化級(必須高于變送器本身內部噪音的*低水平)。如果級別過低,診斷程序將繼續計算基準值,直到滿足標準為止(或程序被關閉)。通過檢查后,程序將計算**組數值,并將其與原來的那組數值進行比較,檢驗該測量過程是否具有穩定性和可重復性。在這一期間,診斷的模式將變為“檢測”。如果過程穩定,診斷程序將把*后一組數值作為基準值,并切換到“監控”模式。如果過程不穩定,診斷程序則會繼續進行檢測,直至穩定為止。穩定標準由用戶自定義。
        
        進入“監控”模式后,程序將不斷地計算新的均值和標準差,每秒就會有新數值被計算出來。
        
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        圖 4:SPM 運行的簡化流程圖

        新計算出來的均值將與基準均值進行比較。如果均值存在顯著變化,診斷程序將自動返回到學習模式。之所以這樣做,是因為均值的顯著變化往往是由過程運行變化所引起的,在這種情況下噪音級(即標準差)也會因此發生顯著變化.如果均值沒有變化,程序將會對新計算出的標準差值與基準標準差進行比較。如果標準差與基準值相比有顯著變化,超過了靈敏度的預設值,則說明過程、設備或變送器中發生了變化,程序將通過HART發出警告。
        
        診斷出現故障時,儀表內的計時器也會對事件加以時間紀錄。事件發生后,計時器會記錄下經過的時間,以便用戶能夠將來自3051S的診斷顯示信息與工廠內其它事件聯系起來。計時器還記錄儀表的總運行時間。這些時間值儲存在診斷特性板的非易失性存儲器中。
        
        具有先進診斷功能的 3051S HART 壓力變送器充分利用了*新的增強型 EDDL技術,對通信手操器和基于PC平臺的控制系統組態器(如艾默生過程管理研發的 AMS 設備管理器)的用戶接口進行了優化。圖 5 是AMS?設備管理器顯示的SPM診斷狀態屏幕。該圖中,紅線表示均值和標準差的*新數值,藍線表示它們的基準值,灰線表示靈敏度數值。這一屏幕還顯示是否設置了警告、診斷模式、事件發生時的時間戳數值。在這個屏幕中可以對診斷進行開啟/關閉操作,還可以用“Reset”(重置)或“ResetandRelearn”(重置并重新學習)命令**已經顯示的事件。其它可組態參數可在另外的屏幕中設置,并在產品說明手冊中進行了詳細說明。
        
        SPM 應用舉例
        SPM診斷可以用于各種壓力測量領域。SPM診斷在穩定的過程環境中能夠發揮極大作用。在靜態的運行環境下,如果噪音或特性發生變化,就說明過程、過程設備或變送器中將發生或已經發生了顯著變化。
        
      圖
        圖 5:AMS 設備管理器增強型 EDDL SPM 狀態屏幕

       ?。ㄔ诰岛蜆藴什罹赡馨l生顯著變化的靜態過程環境下,如液位測量環境,SPM診斷也能夠發揮它的作用,為您檢測出一些問題。)下面是一些例子:
        指示引壓管線的阻塞
        壓力變送器一般通過小口徑的管道與過程相連,這種管道叫做引壓管線。在一些應用中,這種引壓管線可能被固體物質堵住或由于氣候寒冷而發生凍結堵塞,嚴重影響了壓力信號的傳遞。通常情況下,用戶無法獲知這種情況。這是因為,堵塞發生時壓力被阻擋,變送器所提供的信號與阻塞發生前它所提供的信號完全相同。只有當變送器輸出未隨著實際流量變化而變化時,才有可能發現管線堵塞問題。
        
        用戶可以對 SPM 診斷進行組態,使其具有檢測引壓管線堵塞的功能。.研究表明,在典型流量應用中,如果一條(DP或AP/GP變送器)或兩條引壓管線發生堵塞,特定流量下標準差就會發生顯著變化。(圖 6)
        
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        圖 6:引壓管線發生堵塞

        具體變化情況取決于多個因素,包括一次元件類型、引壓管線的長度和規格、堵塞程度。
        
        流體成分變化檢測
        研究表明,進行差壓流量測量時,兩相或多相流量情況下會比單相流量情況下產生更多不同的噪音形式,進而使差壓信號的標準差也相應增加。SPM診斷技術既可以對干燥氣體中的大量液體變化進行檢測,也可以對濕氣中的液體顯著變化進行檢測。
        試驗表明,對于存在大量空氣或其它氣體的液體環境,SPM 診斷同樣適用。
        
        精煉爐火焰不穩檢測
        SPM 診斷的另一個應用例子是精煉爐火焰不穩檢測。精煉爐經常焚燒各種具有不同 BTU的廢氣。由于多種BTU共存,火焰很可能會變得不穩定,這將是精煉爐熄火的一個預兆。操作人員則希望盡量避免這種不穩情況的發生。在一家主要的精煉爐制造廠中進行了多次試驗?;鹧娌环€情況出現(圖7)。通過對通風壓力變送器監控火室內的壓力的噪音進行過濾和測量,SPM診斷技術可以檢測出火焰不穩情況(圖8)。在精煉爐熄火前檢測到異常,用戶會有更充足的時間進行過程糾正。
        
        注釋:羅斯蒙特3051SHART壓力變送器中的統計過程監控診斷功能可以計算并檢測壓力輸入信號統計參數的顯著變化。這些統計參數與壓力信號中的噪音信號及其變化有關。但是,壓力測量的實際應用環境下到底存在哪些噪音源,這些噪音源對統計參數具體有什么影響,噪音源隨時會發生什么變化,則是很難**預測到的。所以,艾默生過程管理無法優良地保證,統計過程監控診斷功能在所有環境下都能對具體情況進行**檢測。
        
        結論
        在如何降低維護成本、提高維護質量、增加過程正常運行時間的問題上,過程、儀表和維護工程師面臨著巨大的挑戰。艾默生過程管理現在向您推薦用于羅斯蒙特3051SHART壓力變送器的ASP?診斷套件。這一套件具有先進的診斷功能和統計過程監控功能,幫助用戶定位那些需要維護的設備,識別那些運行效率低下的設備,降低過程停機時間。
        
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        圖 7:精煉爐和試驗期間(包括火焰不穩的時間)的火室壓力信號

        
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        圖 8:經具有先進診斷功能的 3051S HART 壓力變送器過濾后,火室通風壓力信號的標準差
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