仪器仪表预测性维护技巧

一、引言

　　在需要24小时不停运转的工业中，突发的停机事件是不可忍受的。人们正在采取新的方法，来避免设备故障造成的生产损失和材料浪费。最佳的方式是预测性维护，它可以通过对重要资产(如仪器仪表、驱动器、机器人)运行情况的监测来实现。作为领先的服务供应商，ABB处于设备生命周期支持的最前沿。

　　ABB为客户提供种类齐全的仪器生命周期服务，其中有许多TeXtboX。通过把这些服务与公司现有的应用经验和流程知识结合起来，客户可从中受益，并实现仪表可测量和可持续的性能改善。

　　与仪器仪表有关的生命周期服务有：安装与调试、支持与维护服务、搬迁规划与升级项目、仪器咨询与流程分析，以及培训、校验、零件与维修服务。

　　这些服务的一个重要方面是协助客户避免因信号完整性不足或仪器、执行器的故障引起突发停机。突发停机会带来严重后果会造成数千甚至数百万美元的生产损失和资源浪费。ABB提供的紧急维修协助，旨在缩短突发停机的时间。在目前情况下，客户要求仪器供应商进行拜访或签署合同，在预定的停工时间内进行定期维护，这种方法的检修成本势必很高。如果有一种方法可以仅在必要时检验和保养装置，就能减少直接和间接的故障排除成本。

　　二、预测性维护计划

　　为确保工厂中仪器发挥最大的性能，同时减少停机时间，许多公司都将预测性维护(PDM)计划作为全面资产管理或优化计划的一部分。ABB的专业服务机构能使这些计划的成本显著低于传统的预防性维护服务。

　　PDM的目标是预测仪器装置何时会发生故障，从而减少突发停机时间，以在不影响质量的情况下提高生产率。可采用具有机载监测、高级算法和通信技术的智能化装置，在仪器内添加微处理器驱动的诊断和应用软件，实现这一目标。借助现场总线通信(HART、Profibus、FoundationFieldbus)，这些装置能提供被测仪器的"健康状态"信息，这种状态信息可由资产监测器加以利用。这些资产监测器(如ABB的80OXA扩展自动化系统)可探测到有关仪器性能的下降，通知相应的人员开展进一步调查，并在适当的情况下提供补救措施。无论作为简单的显示或报警信息执行，或是作为完整控制系统的一部分，这些功能都可让客户主动对资产使用情况进行优化，而非被动对突发事件做出反应。

　　总体质量管理(TQM)与ISO9000的实施也使对PDM计划的需求倍增。TQM与ISO9000都有维护计划程序的要求，以保证流程及所有组成部分都能连续发挥高性能。ABB的仪器仪表产品和有关服务均围绕这一理念设计。新型

　　ABBAW600二氧化硅及磷酸盐分析仪是目前市场上最先进的水质分析仪，该分析仪的最大优势在于拥有许多高级维护功能。

　　目前，仪器仪表的维护存在两种明显不足。一种是维护不足。部分仪器仪表由于安装位置难以接近或维护费用高昂，常得不到维护。PDM可根据经验数据提供是否需要维护的信息。另一种是维护过度。业主/运营商希望避免装置故障引起停机，对这些装置定时"预约"保养，没有考虑这样频繁的护养是否必要。尽管这种做法减少了突发停机，但成本极高。PDM能显著减少不必要的护养次数。

　　三、CalMaSter实现预测性维护

　　ABB的CalMaster流量认证系统的开发目的是帮助客户检查己安装的电磁流量计的精度与状况。这些流量计广泛用于多种工业，由于具有大体积容量和高精度，能测量数百万加仑/天的大容量电磁流量计被市政部门普遍采用，应用在水行业中，为监管权移交和收费提供准确数据。

　　在这些应用中，仪器具有直接的经济影响。当产品的监管权或"拥有权"转移时，征费的合理性会受到怀疑，市政部门作为买入方，会质疑为什么供应商的流量计与其自身流量计的测量结果不同。由于大多数解决方案都十分昂贵并会中断运行，很少得到采用，征费公司找不到简便办法证明其流量计是准确有效的。于是，市政部门只能调整它们的测量结果并降低征收的费用。

　　类似的情况，当电磁流量计用来测量待处理的水质时，不良的精度会使处理费用增加(即化学品与能源的浪费)，并可能影响环境。此时，需要进行水处理的市政部门或工业用户/业主为了检测仪表的测量误差，必须停止运行，卸下流量计，将其送回工厂检验。这种精度验证方式极为昂贵，是不可取的。

　　ABBCalmaster的预测性维护服务改变了这一切。与Magmaster电磁流量计一起使用时，CalMaster技术使服务工程师能用短短几分钟来检查50种不同的性能和装置健康状态参数，无需中断流量。Calmaster能检验流量计是否按照与出厂规格相同的状态运行；找出己经发生的任何问题，如衬里磨损、水渗透进入电子装置或传感器、腐蚀等；分析这些问题是否影响到了目前的性能，或还有多长时间会产生影响，从而预测需要对流量计进行保养的时间。

　　四、2600T压力变送器实现堵塞引压管检测

　　差压变送器遍布多种工业及市政设施，用于感测流程中两点问的压力差，及计算管道内的流速。在典型的工厂中可能安装数以百计的这类压力变送器，其中许多位于难以接近、无法维护的地方。检查这些装置的隐患耗时、耗财，许多公司纷纷希望在不降低安全性的前提下，尽量减少维护次数。

　　差压变送器通过测量由传感元件(如文氏管、楔形计或孔板)引起的压力降来确定流速。根据测量结果，结合对传感元件几何形状的了解，可算出流速。传感元件通常通过两条引压管与流程连接，这些管道的口径通常较小(小于lcm)。在装置的寿命期内，引压管可能会被部分或全部堵塞，主要原因是：

　　(1)流程中的固体物质堵住接头；

　　(2)管内发生沉积，逐渐引起堵塞(例如石灰石结垢)；

　　(3)引压管内液体冻结。

　　引压管被堵塞可能造成严重后果。虽然它对装置硬件没有明显影响，传送给控制室的流程值看起来也正常，但由于引压管的堵塞把当前的压力状态限制起来，使其与真实的流程状态脱离。控制系统继续使用控制回路中的压力值，并不知道它已被"冻结"。流程操作员能够了解这一事件的唯一线索是有关控制回路的错误运行表现。错误的压力和流量测量结果如果没能得到纠正，会造成严重的、甚至灾难性的事故。

　　发现引压管被堵塞并予以疏通的工作非常重要，为避免中断生产，一般在时间预定的预防性维护计划中加入差压变送器，这种做法花费昂贵。此外，由于某些流程液体更加容易造成堵塞，因此预定时间间隔更短，费用也更高。ABB2600T压力变送器有内置诊断功能，叫做"堵塞引压管检测"(PlLD)，能迅速发现被堵塞的引压管，并将信息发给控制室，无需采用昂贵的预防性维护计划。

　　PlLD功能可以测量未被堵塞的引压管中压差信号的噪音水平。在装置正常运行过程中，它把噪音水平与参比存储的数值进行统计对比。如果统计分析表明，当前数值与参比值之间有显著差异，则发出报警，表示一条或两条引压管被堵塞。最近，这一功能被集成在ABB2600T压差变送器的最新型号(采用FoundationFieldbus界面)中。