本文將介紹一些閥門(mén)預(yù)測(cè)性維修的診斷和數(shù)據(jù)處理措施。這些措施已經(jīng)投入實(shí)踐，且在自動(dòng)化閥門(mén)行業(yè)取得了一定的成果，并且處于持續(xù)的開(kāi)發(fā)更新中。
1、主動(dòng)維修VS被動(dòng)維修
自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)閥是流程工業(yè)中的關(guān)鍵部件，其意外故障每年可造成數(shù)百萬(wàn)美元的損失。將自動(dòng)控制閥設(shè)置為自動(dòng)模式時(shí)(通常是這種情況)，當(dāng)閥門(mén)性能有所下降，控制器會(huì)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，使得在閥門(mén)性能下降的情況下，回路能夠繼續(xù)運(yùn)行，直至閥門(mén)最終完全失效，擾亂流程或強(qiáng)制停工。在整個(gè)過(guò)程中，自動(dòng)控制閥沒(méi)有提供明顯的預(yù)警信息。
實(shí)際上，任何即將發(fā)生的故障都會(huì)有跡象，盡管這些跡象可能非常不起眼(圖1)。如果能夠檢測(cè)到這些信號(hào)并采取行動(dòng)，就可以及時(shí)找到需要修理的部件，安排短暫停電或旁路來(lái)進(jìn)行維修，最大限度地減少突發(fā)意外造成的生產(chǎn)損失。
實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修的關(guān)鍵因素是數(shù)據(jù)，掌握的數(shù)據(jù)越多，預(yù)測(cè)就越準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的自動(dòng)化閥門(mén)僅采集閥門(mén)位置數(shù)據(jù)，無(wú)法提供其余必要的數(shù)據(jù)。隨著智能診斷數(shù)字閥門(mén)控制器的發(fā)展，可以獲得越來(lái)越多的數(shù)據(jù)。這些數(shù)字閥門(mén)控制器通過(guò)一系列的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)閥門(mén)運(yùn)行并檢測(cè)異常情況。一些高端控制器允許離線和在線監(jiān)測(cè)，可以捕獲閥門(mén)初始安裝數(shù)據(jù)并將其與運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，記錄差異。這種在線監(jiān)測(cè)能夠捕獲運(yùn)行中的閥門(mén)性能數(shù)據(jù)及一些瞬態(tài)問(wèn)題，這在傳統(tǒng)情況下是很難實(shí)現(xiàn)的。
2、使用的數(shù)據(jù)才有價(jià)值
數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修的關(guān)鍵。只有專業(yè)智庫(kù)接收這些數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行專業(yè)評(píng)估，才能得到比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果。整個(gè)過(guò)程主要受到以下問(wèn)題阻礙。
①已安裝的閥門(mén)控制器可能是舊的型號(hào)，缺乏監(jiān)測(cè)和捕獲必要數(shù)據(jù)的能力。
②數(shù)字閥門(mén)控制器可以捕獲數(shù)據(jù)，但無(wú)法傳輸這些數(shù)據(jù)，技術(shù)人員必須來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)才能獲取數(shù)據(jù)。
③數(shù)字閥門(mén)控制器與維護(hù)網(wǎng)絡(luò)相連，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦参恢?，但相關(guān)人員缺乏相關(guān)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法準(zhǔn)理解這些數(shù)據(jù)信息并得出可行結(jié)論。
◆硬件投入
第一個(gè)問(wèn)題隨著時(shí)間推移會(huì)自行解決。隨著舊的閥門(mén)控制器失效，多數(shù)用戶會(huì)用新的智能數(shù)字閥門(mén)控制器進(jìn)行替換。這些閥門(mén)控制器應(yīng)用先進(jìn)傳感器和通信技術(shù)，具有不同的性能等級(jí)，高端產(chǎn)品可以提供停機(jī)檢測(cè)、運(yùn)行診斷以及部分行程測(cè)試。
企業(yè)如果想要實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修，需要在數(shù)字閥門(mén)控制器上進(jìn)行更多的投入，包括在役閥門(mén)以及新裝閥門(mén)，特別是一些在嚴(yán)苛工況下運(yùn)行，對(duì)生產(chǎn)至關(guān)重要的閥門(mén)。診斷能力的提高、維護(hù)成本的降低和正常運(yùn)行時(shí)間的增加，使得數(shù)字閥門(mén)控制器的投入在短時(shí)間內(nèi)就可以收回成本。
◆數(shù)據(jù)傳輸
第二個(gè)問(wèn)題是數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，隨著信息通信技術(shù)的發(fā)展，這一問(wèn)題也得到了有效解決。新的智能數(shù)字閥門(mén)控制器可通過(guò)有線或無(wú)線通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)(圖2)。只有實(shí)時(shí)持續(xù)地訪問(wèn)和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，才有可能實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修。企業(yè)通過(guò)控制系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)娇梢圆殚喌墓参恢?，或者其它預(yù)定位置。
◆遠(yuǎn)程智庫(kù)
實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)最困難的地方是找到專業(yè)智庫(kù)。專業(yè)智庫(kù)能夠?qū)Σ东@的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)評(píng)估，診斷正在發(fā)生的問(wèn)題并采取合適行動(dòng)，提前處理問(wèn)題避免閥門(mén)徹底失效。目前一些大公司已經(jīng)有了解決方案，更多解決方案也正在開(kāi)發(fā)中。
例如Fisher FIELDVUE ValveLink軟件系統(tǒng)，它可以在閥門(mén)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)執(zhí)行預(yù)定的在線檢測(cè)，持續(xù)監(jiān)測(cè)氣壓、性能退化和填料問(wèn)題并報(bào)警。未來(lái)的軟件可能使用具有內(nèi)置機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的應(yīng)用程序來(lái)標(biāo)記正在出現(xiàn)的問(wèn)題并提出解決方案。
如果工廠缺乏監(jiān)控閥門(mén)信息的專業(yè)智庫(kù)，它可以將數(shù)據(jù)安全地傳輸給經(jīng)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的遠(yuǎn)程專家，這些專家可以充當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的延伸。專家可以向工廠人員傳達(dá)正在出現(xiàn)的長(zhǎng)期問(wèn)題以及需要立即響應(yīng)的問(wèn)題(圖 3)。這種遠(yuǎn)程服務(wù)可以在閥門(mén)徹底失效前監(jiān)測(cè)閥門(mén)性能下降和預(yù)測(cè)即將發(fā)生的故障，能夠有效減輕生產(chǎn)企業(yè)的人員壓力。這也為工廠人員提供了一個(gè)與閥門(mén)專家持續(xù)交流的機(jī)會(huì)，就閥門(mén)性能以及改進(jìn)措施進(jìn)行咨詢交流。
3、數(shù)據(jù)投資的回報(bào)案例
一家除草劑工廠使用先進(jìn)的控制閥診斷技術(shù)從反應(yīng)性維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測(cè)性維修，每年減少 230,000 美元的維護(hù)成本。在一個(gè)實(shí)際案例中，該工廠通過(guò)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有問(wèn)題的控制閥，在閥門(mén)徹底失效以前采取了預(yù)防性維修，節(jié)省了近 100,000 美元。
一家煉油廠發(fā)現(xiàn)其加氫裂化裝置中有 26 個(gè)關(guān)鍵閥門(mén)可能導(dǎo)致意外停機(jī)。但是煉油廠缺乏閥門(mén)專業(yè)智庫(kù)，因此他們聘請(qǐng)閥門(mén)供應(yīng)商提供遠(yuǎn)程服務(wù)，以持續(xù)監(jiān)控這些閥門(mén)并報(bào)告問(wèn)題。該智庫(kù)檢測(cè)到一個(gè)大型防喘振閥漏氣狀況，并且多個(gè)加熱閥也有問(wèn)題。利用這些信息，在未停工的情況下進(jìn)行了維修，避免了 560 萬(wàn)美元的計(jì)劃外停工，并通過(guò)提高加熱裝置的性能每年節(jié)省40萬(wàn)美元。
4、把握未來(lái)
預(yù)測(cè)未來(lái)并不容易，但當(dāng)必要的數(shù)據(jù)能夠被收集并傳輸給專業(yè)智庫(kù)，預(yù)測(cè)未來(lái)將變?yōu)榭赡?。隨著數(shù)字閥門(mén)控制器的發(fā)展，新一代數(shù)字閥門(mén)控制器將能夠收集提供更多的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)被捕獲并傳輸?shù)秸_的位置，通過(guò)先進(jìn)的軟件和遠(yuǎn)程智庫(kù)/專家處理，可以將這些數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為可采取的具體行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修并避免徹底失效。
以太網(wǎng)APL和本地實(shí)時(shí)控制等新的通信技術(shù)使得數(shù)字閥門(mén)控制器快速發(fā)展，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不斷提升，從而降低了維護(hù)成本，提升了正常運(yùn)行時(shí)間。
對(duì)設(shè)備智能升級(jí)，必要的時(shí)候結(jié)合遠(yuǎn)程專家服務(wù)，將在未來(lái)給企業(yè)帶來(lái)巨大的回報(bào)。而且隨著時(shí)間的推移，其性能不斷提升，預(yù)測(cè)性維護(hù)終將成為可能。
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