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Troubleshooting Prozessdruckgeräte1
ProzessfehlersucheWebinar-Serie
Prüf-, Fehlersuch- und Druckkalibrierprozess-geräte
Troubleshooting Prozessdruckgeräte2
• 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
2
Was in diesem Abschnitt behandelt wird
Troubleshooting Prozessdruckgeräte3
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…
Troubleshooting Prozessdruckgeräte4
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte5
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)
Troubleshooting Prozessdruckgeräte6
Pressure
Total Vacuum(Zero or Absolute)
Absolute
GageDual/ Compound
Gage
BarometricRange
Atmosphericapprox 14.7
psia
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte7
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte8
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte9
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte10
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte11
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte12
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte13
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte14
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte15
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
• Stellen Sie die Verbindungen gemäß Abbildung her. Legen Sie Drücke an und vergleichen Sie die gemessenen mA-Werte mit den erwarteten Werten
Troubleshooting Prozessdruckgeräte16
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
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte17
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
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte18
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
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte19
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Isolieren Sie den Geber vom Prozess und lassen Sie Prozessflüssigkeiten ab
• 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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte20
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Isolieren Sie den Geber vom Prozess und lassen Sie Prozessflüssigkeiten ab
• 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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte21
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Bestätigen Sie die Konfiguration der Kalibrierungsprozeduren
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte22
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Legen Sie die Druckstärken wie aufgefordert an und bewerten Sie bestanden/nicht bestanden aus dem dokumentierten Ergebnis
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte23
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Legen Sie die Druckstärken wie aufgefordert an und bewerten Sie bestanden/nicht bestanden aus dem dokumentierten Ergebnis
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte24
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Legen Sie die Druckstärken wie aufgefordert an und bewerten Sie bestanden/nicht bestanden aus dem dokumentierten Ergebnis
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte25
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Bewerten Sie bestanden/nicht bestanden aus dem dokumentiertem Ergebnis
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte26
Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
• Dokumentation einer Druckgeberkalibrierung
Troubleshooting Prozessdruckgeräte27
Einstellen eines HART Smart-Druckgebers
• Belüften Sie die Pumpe auf atmosphärischen Druck, um die HART Null-Druck-Justierung durchzuführen
Troubleshooting Prozessdruckgeräte28
Einstellen eines HART Smart-Druckgebers
• Abrufen und schicken,um die 4 mA- und 20 mA-Ausgänge einzustellen
Troubleshooting Prozessdruckgeräte29
Einstellen eines HART Smart-Druckgebers
• Verwenden Sie die unteren Wertebereiche (LRV) und die oberen Wertebereiche (URV) und justieren Sie den Eingangs-sensorblock
Troubleshooting Prozessdruckgeräte30
Einstellen eines HART Smart-Druckgebers
• Verwenden Sie die unteren Wertebereiche (LRV) und die oberen Wertebereiche (URV) und justieren Sie den Eingangs-sensorblock
Troubleshooting Prozessdruckgeräte31
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
Troubleshooting Prozessdruckgeräte32
Druckschalterkalibrierung
BeispielKalibrierungsprüfung• Kalibrator-Quellenprüfdruck
durch interne elektrische Pumpe
• Erfasst den Druck dort, wo der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird, berechnet Totband
Troubleshooting Prozessdruckgeräte33
Druckschalterkalibrierung
BeispielKalibrierungsprüfung• Langsam Druck abfließen
lassen um kontakt reset zu erfassen
• Erfasst den Druck dort, wo der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird, berechnet Totband
Troubleshooting Prozessdruckgeräte34
Druckschalterkalibrierung
BeispielKalibrierungsprüfung• Kalibrator-Quellenprüfdruck
durch interne elektrische Pumpe
• Erfasst den Druck dort, wo der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird, berechnet Totband
Troubleshooting Prozessdruckgeräte35
BeispielKalibrierungs-prüfung• Kalibrator im
Druckquellenmodus, Handpumpe liefertPrüfdruck
• Dokumentiert den Druck, wenn der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird
Prüfaufbau
Druckschalterkalibrierung, dokumentiert
Troubleshooting Prozessdruckgeräte36
Prüfaufbau
Druckschalterkalibrierung, dokumentiertBeispielKalibrierungs-prüfung• Kalibrator im
Druckquellenmodus, Handpumpe liefertPrüfdruck
• Dokumentiert den Druck, wenn der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird
Troubleshooting Prozessdruckgeräte37
Druckschalterkalibrierung, dokumentiertBeispielKalibrierungs-prüfung• Kalibrator im
Druckquellenmodus, Handpumpe liefertPrüfdruck
• Dokumentiert den Druck, wenn der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird
Prüfaufbau
Troubleshooting Prozessdruckgeräte38
Druckschalterkalibrierung, dokumentiertBeispielKalibrierungs-prüfung• Kalibrator im
Druckquellenmodus, Handpumpe liefertPrüfdruck
• Dokumentiert den Druck, wenn der Schalter gesetzt und zurückgesetzt wird
Prüfaufbau
Troubleshooting Prozessdruckgeräte39
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