Troubleshooting Prozessdruckgeräte 1 Prozessfehlersuche Webinar-Serie Prüf-, Fehlersuch- und...

Troubleshooting Prozessdruckgeräte1

ProzessfehlersucheWebinar-Serie

Prüf-, Fehlersuch- und Druckkalibrierprozess-geräte

• Druckarten, Grundlagen des Drucks

• Was sind die üblichsten Druckgeräte?– Welche Rolle spielen Sie in einem Prozess?

• Was kann mit diesen Druckgeräten schiefgehen?

• Prüfen von Druckgebern– Kalibrierung von Druckgebern

• Messen des angelegten Drucks und Auswerten des 4 bis 20 mA-Signals

• Prüfen von Druckschaltern – Messen des angelegten Drucks und Auswerten der Schalterzustandsänderung

• Prüfen und Einstellen eines HART Smart-Druckgebers

Was in diesem Abschnitt behandelt wird

Mechanische Kraft oder am Kolben

angelegtes Gewicht

Kraft pro Fläche, z.B. die Kraft, die die Moleküle auf einen Kolben Zylinders ausüben geteilt durch die Fläche des Kolbens

Druck ist…

Druckeinheiten

• Druck = Kraft / Fläche– SI-Einheiten: Newton/Quadratmeter = Pa (Pascal)

• kg/cm2 basiert auf SI-Einheiten, aber Pa ist die offiziell anerkannte Einheit

– Am verbreitetsten, USA: Pfund/Quadratzoll = psi– Am verbreitetsten, EU (keine SI Einheit): bar

• Viele Einheiten basieren auf dem Druck, der durch das Gewicht einer Flüssigkeitssäule– ausgeübt wird inHg, mmHg, in mH2O, etc.

• Die Einheiten lassen sich leicht durch Multiplikation mit einem entsprechenden Faktor umrechnen

Druckeinheiten, Umrechnungsfaktoren

psi bar kPa in H2O ft H2O m H2O in Hg kg/cm2 mmH2O

psi 1.000000 6.89476e-2 6.89476 27.67990 2.3066583 0.730696 2.036021 51.715095 7.030696e-2 27.707048 703.10138

bar 14.50377 1.000000 100.000 401.46293 33.455244 10.197162 29.52997 750.06375 1.019716 401.8647 1.019716e4

kPa 0.1450377 1.00000e-2 1.000000 4.0146293 0.3345524 0.1019716 0.2952997 7.5006375 1.019716e-2 4.018647 101.9716

in H2O 3.61272e-2 2.4908e-3 0.249089 1.000000 8.33333e-2 2.54000e-2 7.35559e-2 1.8683263 2.548169e-3 1.00100 25.400

ft H2O 0.4335264 2.98896e-2 2.989068 12.0000 1.000000 0.3048 0.8826708 22.4199156 3.057803e-2 12.012 304.8

m H2O 1.422334 9.80665e-2 9.80665 39.370064 3.2808387 1.000000 2.895901 73.556127 1.0000e-1 39.4095 1000.0

in Hg 0.4911541 3.38639e-2 3.38639 13.5951 1.132925 0.3453156 1.000000 25.40000 3.45316e-2 13.6087 345.3157

torr 1.93367e-2 1.3332e-3 0.133322 0.5352384 4.46032e-2 1.3595e-2 25.40000 1.000000 1.35951e-3 0.535774 13.595

kg/cm2 14.223344 9.80665e-1 98.0665 392.43867 32.70322 10.000 28.95901 735.5589 1.000000 394.0946 10000.0

in H2O @ 60F 3.60919e-2 2.4884e-3 0.24884 0.999001 11.988 2.53746e-2 7.34824e-2 1.866459 2.53746e-2 1.000000 25.3746

mm H2O 1.42227e-3 9.80665e-5 9.80665e-3 3.93701e-2 3.28084e-3 1.000e-3 2.89590e-3 7.35559e-2 1.000e-4 3.94095e-2 1.000000

Multiplizieren Sie Faktor mit Zahl von

in H2O@ 60F

torr(mm Hg)

Pressure

Total Vacuum(Zero or Absolute)

Absolute

GageDual/ Compound

BarometricRange

Atmosphericapprox 14.7

Messwert• Der Druck im

Verhältnis zum atmosphärischen Druck "psig" weist auf diese Druckart hin

Differential• Der

Druckunterschied "psid" weist auf diese Druckart hin

Absolut• Der Druck im

Verhältnis zu einem perfekten Vakuum "psia" weist auf diese Druckart hin

Definition von Drücken

Prozessdruckgeräte

• Geber– Mess-, Differential, und Absolutdruck

• Druckschalter– Halbleiter- oder Trockenkontaktschalter, die ihren Schaltzustand mit

sich änderndem Druck ändern

• I auf P, Strom-auf-Druck-Wandler– 4 mA bis 20 mA Eingang, 3 psi bis 15 psi oder anderer Druckbereichsausgang

• Steuerventile– Der Druckeingang öffnet/schließt das Ventil– Der Druck wird häufig am Ein- und Ausgang gemessen

• Manometer– Analog oder digital, lokale Anzeigen

• Durchflusscomputer– Statische und DP-Druckmessung in Kombination mit der Temperatur zur

Durchführung volumetrischer Durchflussmessungen

Werkzeuge für die Fehlersuche an Drucksystemen

• Druckmesswerkzeug– Kalibrator, Referenzmessgerät

• Druckquelle– Handpumpe

• Pneumatisch oder hydraulisch– Unter Druck stehender Stickstofftank

mit Regler• Verbindungsschläuche• Digitales Multimeter (DMM),

Stromschleifenkalibrator der anderes mA-Prüfgerät

Gemessene PV:• Die PV oder Primär-/Prozessvariable in diesem

Beispiel ist der vom Druckgeber gemessene Druck.

Druckgeber:• Erfasst den Prozessdruck direkt und wandelt die

Messung in ein 4 bis 20 mA-Signal um. Der Geber in diesem Beispiel hat eine Eingangsbandbreite (Bereich) von 0 psi bis 100 psi. Das Verhältnis des gemessenen Drucks und des mA-Signals geht aus der Tabelle hervor.

Anzeigen/Steuerung:• In diesem Beispiel wird die

Druckanzeige/Steuerung programmiert, um ein 4 mA-Signal als 0 psi und ein 20 mA-Signal als 100 psi auszuwerten.

Druckentlastungsventil:• Das letzte Regelelement. In diesem Beispiel

befiehlt die Steuerung dem Ventil, zu öffnen, wenn der gemessene Druck zu hoch ist, um den Druck im Kessel zu verringern.

Druck Eingang

mA Ausgang

Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

Druckgeber wandeln den gemessenen Druck (PV) in 4 bis 20 mA-Signale um

Verdrahtungsprobleme:Schlechte Anschlüsse, Isolationsschäden, Korrosion und Verschmutzung können sich negativ auf die Verdrahtung und somit die Funktion der 4 bis 20 mA-Schleife auswirken.

24V-Schleifen-Spannungsversorgungen:Verrauschte, defekte oder überlastete Spannungsversorgungen können eine fehlerhafte Arbeitsweise der mA-Schleife oder andere Störungen verursachen.

Schlechter Ein-/Ausgang in die (aus der) Steuerung:Wenn das mA-Signal richtig ist, aber von der Steuerung falsch ausgewertet wird, geht die Prozesssteuerung verloren.

Was kann bei einer Druckmessschleife schiefgehen?

Druck Eingang

mA Ausgang

Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

Was kann bei einer Druckmessschleife schiefgehen?

Schadhafter Geber:Wenn der Geber das mA-Signal nicht dahingehend ändert, dass es richtig auf die gemessene Prozessvariable reagiert, reagiert auch das Steuersystem nicht richtig auf die gemessene Prozessvariable.

Verstopfter Eingang:Falls das Eingangskapillar oder die Verbindung zum gemessenen Prozess verstopft ist, kann der Geber den Prozessdruck nicht präzise messen. Druck

EingangmA

AusgangProzent von

Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

Fehlersuche bei Ausgangssignalen Weitere Einzelheiten über das "Wie" siehe Webinar zum Thema 4 bis 20 mA

Was kann gemessen oder eingespeist werden?Instrument für Messung und

SignaleinspeisungWas verrät es dem Techniker?

4–20-mA-Signale messenDigitalmultimeter. Schleifenkalibrator,

Stromzange, ProcessMeterOb der gemessene mA-Wert

erwartungsgemäß ist

4–20-mA-Signale einspeisenSchleifenkalibrator, Stromzange,

ProcessMeterWenn E/A oder anderes Gerät mit mA-Eingang

korrekt funktionieren

Simulierte 4–20-mA-SignaleSchleifenkalibrator, Stromzange Fluke

772 oder 773, ProcessMeterOb Stromversorgung, Verkabelung und E/A korrekt funktionieren, testweise Transmitter

austauschen

24 V Schleifenspannung messenDigitalmultimeter,

Stromschleifenkalibrator, Stromzange Fluke 773, ProcessMeter

Ob volle 24 V zur Verfügung stehen, ob die Spannungsversorgung defekt oder überlastet ist

24 V Schleifenspannung anlegenSchleifenkalibrator, Stromzange,

Fluke 789 ProcessMeterOb ein Austauschtest für installierte

Stromversorgung das Problem behebt

0–10 V, 1–5 V anschließenSchleifenkalibrator mit Spannungsquelle (715) oder spezielle Stromzange (773)

Ob E/A oder anderes Gerät mit Spannungseingang korrekt funktionieren

DurchgangsmessungenDigitalmultimeter, ProcessMeter,

bestimmte Multifunktions-Prozesskalibratoren

Unterbrechungen, schlechte Anschlüsse, hohe Anschlusswiderstände und falsche

Verkabelungen finden

Prüfen eines Druckgebers

• Kontrollieren Sie den Eingangsbereich des Gebers• Kontrollieren Sie die Genauigkeitsangaben des Gebers

– Gesamtleistung, nicht Referenzgenauigkeit• Die Referenzgenauigkeit berücksichtigt nicht die Zeit, Temperatur und

andere Leistungsfaktoren des wirklichen Lebens

• Finden Sie das geeignete Prüfwerkzeug– Genauigkeits- und Messbereich– Entsprechende Handpumpe oder andere Druckquelle

• Vergleichen Sie die Gesamtleistungsangaben des Kalibrators mit dem Geber

– Idealerweise sollte der Kalibrator 4x genauer als der Geber sein

• Siehe Webinar Berechnung der Geber- und Kalibratorspezifikationen. Hier finden Sie weitere Informationen zu diesem Thema

Druck Eingang

mA Ausgang

Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

Prüfen des Gebers• Isolieren Sie den Geber vom

Prozess und lassen Sie Prozessflüssigkeiten ab

• Stellen Sie die Verbindungen gemäß Abbildung her. Legen Sie Drücke an und vergleichen Sie die gemessenen mA-Werte mit den erwarteten Werten

Prüfen des Gebers

Druck Eingang

mA Ausgang

Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

• Isolieren Sie den Geber vom Prozess und lassen Sie Prozessflüssigkeiten ab

Druck Eingang

mA Ausgang

Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

Druck Eingang

mA Ausgang

Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

Druck Eingang

mA Ausgang

Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

25 psi 8 mA 25 %

50 psi 12 mA 50 %

75 psi 16 mA 75 %

100 psi 20 mA 100 %

Drucktransmitter

Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung

• Führen Sie die HART-Konfiguration durch

Druck Eingang mA Ausgang Prozent von Bereich

0 psi 4 mA 0 %

2.5 psi 12 mA 50 %

5.0 psi 20 mA 100 %

Druck- transmitter

• Führen Sie die HART-Konfiguration durch

0 psi 4 mA 0 %

2.5 psi 12 mA 50 %

5.0 psi 20 mA 100 %

Druck- transmitter

• Bestätigen Sie die Konfiguration der Kalibrierungsprozeduren

0 psi 4 mA 0 %

2.5 psi 12 mA 50 %

5.0 psi 20 mA 100 %

Druck- transmitter

• Legen Sie die Druckstärken wie aufgefordert an und bewerten Sie bestanden/nicht bestanden aus dem dokumentierten Ergebnis

0 psi 4 mA 0 %

2.5 psi 12 mA 50 %

5.0 psi 20 mA 100 %

Druck- transmitter

0 psi 4 mA 0 %

2.5 psi 12 mA 50 %

5.0 psi 20 mA 100 %

Druck- transmitter

0 psi 4 mA 0 %

2.5 psi 12 mA 50 %

5.0 psi 20 mA 100 %

Druck- transmitter

• Bewerten Sie bestanden/nicht bestanden aus dem dokumentiertem Ergebnis

0 psi 4 mA 0 %

2.5 psi 12 mA 50 %

5.0 psi 20 mA 100 %

Druck- transmitter

• Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung

Einstellen eines HART Smart-Druckgebers

• Belüften Sie die Pumpe auf atmosphärischen Druck, um die HART Null-Druck-Justierung durchzuführen

• Abrufen und schicken,um die 4 mA- und 20 mA-Ausgänge einzustellen

• Verwenden Sie die unteren Wertebereiche (LRV) und die oberen Wertebereiche (URV) und justieren Sie den Eingangs-sensorblock

Druckschalter• Misst PV direkt, typisch kein mA-

Ausgang• Kann als Motorsteuerung

(ein/aus) zum Antrieb einer Pumpe verwendet werden, die Flüssigkeiten bewegt, oder um einen Kessel unter Druck zu setzen oder einen Kompressor zu betreiben

• Unter Spannung kann geprüft werden, ob eine Zustandsänderung stattgefunden hat oder trockene Kontakte eine Änderung des Durchgangs bewirkt haben

• Normalerweise ist ein einstellbarer Sollwert vorhanden, manchmal ein einstellbarer Rückstellpunkt

• Wird häufig als Sicherheitssystemkomponente im Falle eines Stromausfalls verwendet

Druckschalterkalibrierung

BeispielKalibrierungsprüfung• Kalibrator-Quellenprüfdruck

durch interne elektrische Pumpe

• Erfasst den Druck dort, wo der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird, berechnet Totband

BeispielKalibrierungsprüfung• Langsam Druck abfließen

lassen um kontakt reset zu erfassen

BeispielKalibrierungsprüfung• Kalibrator-Quellenprüfdruck

durch interne elektrische Pumpe

BeispielKalibrierungs-prüfung• Kalibrator im

Druckquellenmodus, Handpumpe liefertPrüfdruck

• Dokumentiert den Druck, wenn der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird

Prüfaufbau

Druckschalterkalibrierung, dokumentiert

Prüfaufbau

Druckschalterkalibrierung, dokumentiertBeispielKalibrierungs-prüfung• Kalibrator im

Prüfaufbau

Die nächsten Schritte

• Besuchen Sie die Fluke Website für weitere Informationen:

– Ich wünsche eine Vorführung• Laden Sie diese Anwendungshinweise

herunter auf Druckprüfung und Kalibrierung:

• HART-Geberkalibrierung » • Kalibrierung von Druckschaltern»• Druckkalibrierung»

• Siehe Video über Prozessdruck• Siehe Webinar zum Thema Fehlersuche

an der mA-Schleife

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