隨時保持正常運行，儀表中的預測性維護

在需要24小時不停運轉(zhuǎn)的工業(yè)中，突發(fā)的停機事件是不可忍受的。人們正在采取新的方法，來避免設(shè)備故障造成的生產(chǎn)損失和材料浪費。最佳的方式是預測性維護，它可以通過對重要資產(chǎn)（如儀器儀表、驅(qū)動器、機器人）的健康監(jiān)測來實現(xiàn)。作為領(lǐng)先的服務供應商，ABB處于生命周期支持的最前沿。 ABB為用戶提供種類齊全的儀器生命周期服務。通過把這些服務與公司現(xiàn)有的應用和流程知識結(jié)合起來，客戶可以受益，并實現(xiàn)可測量和可持續(xù)的性能改善。 與儀器儀表有關(guān)的生命周期服務 安裝與調(diào)試 支持與維護服務 搬遷規(guī)劃與升級項目 儀器咨詢與流程分析 培訓服務 檢驗服務 零件與維修服務 避免突發(fā)停機 這些服務的一個重要方面是協(xié)助客戶避免由于信號完整性不足或儀器或執(zhí)行器的全面故障而引起突發(fā)停機。突發(fā)停機會帶來嚴重后果，造成數(shù)千甚至數(shù)百萬美元的生產(chǎn)損失和資源浪費。當然，ABB提供的一項服務便是緊急維修協(xié)助，旨在縮短突發(fā)停機（如果確實發(fā)生）的長度。不過，目標是完全避免這類情況。為此，之前一直把維護服務用作預防性維護計劃的一部分。在這種情況下，客戶要求儀器供應商進行拜訪或簽署合同，在預定的停工時間內(nèi)進行定期維護。缺點則是，直到最近，人們都無法知道在不加大突發(fā)停機風險的情況下，這些預定停機之間的間隔可以被拉到多大。另一項復雜因素是，控制或感測回路中任何部分的缺陷都可能影響到信號的完整性。不過，最為常見的原因往往與這些和流程接觸的儀器有關(guān)。如果有一種方法可以僅僅在必要的時候檢驗并保養(yǎng)這些裝置，就能減少直接和間接的故障排除成本。 預測性維護計劃 為了確保工廠中的儀器發(fā)揮最大的性能，同時減少停機時間，許多公司都在采用預測性維護（PDM）計劃，作為一種單獨的服務，或作為全面資產(chǎn)管理或優(yōu)化計劃的一部分。如果得到ABB這樣的專業(yè)服務機構(gòu)的管理，這些計劃的成本可以顯著低于傳統(tǒng)的預防性維護服務。 PDM的目標是預測儀器裝置何時會發(fā)生故障，不能提供具有完整性的信號（硬件故障或檢驗漂移）。擁有對這類信息的訪問權(quán)，可以減少突發(fā)停機時間，從而在不影響質(zhì)量的情況下提高生產(chǎn)率。為了實現(xiàn)這一目標，采用具有機載監(jiān)測、高級算法和通知技術(shù)的智能化裝置。通過在儀器內(nèi)添加由微處理器驅(qū)動的診斷和應用軟件，這些新型“靈巧”裝置能夠?qū)ψ陨磉M行監(jiān)測。借助現(xiàn)場總線通信（HART,PROFIBUS,或Foundation Fieldbus），這些裝置能夠提供“健康狀態(tài)”。然后，這種狀態(tài)信息可以由資產(chǎn)監(jiān)測應用加以利用，后者是現(xiàn)代自動化系統(tǒng)（如ABB的800xA擴展自動化系統(tǒng)）的一部分。這些資產(chǎn)監(jiān)視器可探測到性能的下降，通知相應的人員開展進一步調(diào)查，并在適當?shù)那闆r下提供關(guān)于補救措施的建議。通知的形式有好幾種，包括尋呼機和電子郵件。無論是作為簡單的顯示或報警信息執(zhí)行、或是作為完整控制系統(tǒng)的一部分，這些功能都可以讓ABB的客戶主動地對資產(chǎn)使用情況進行優(yōu)化，而非被動地對突發(fā)事件做出反應。 總體質(zhì)量管理（TQM）與ISO9000的實施也推動了對PDM計劃的需求。TQM與ISO9000包括對維護計劃程序的一項要求，以保證流程及其所有組成部分都能連續(xù)地發(fā)揮出高性能。其依據(jù)是，如果流程運行正常，則產(chǎn)品會達到所需的質(zhì)量。ABB的儀器儀表產(chǎn)品和有關(guān)服務均圍繞這一理念設(shè)計。在這一期的ABB評論中，詳細說明了新型ABB AW600二氧化硅及磷酸鹽分析儀，這是目前市場上最先進的水質(zhì)分析儀。有許多功能使得這款分析儀與眾不同，它們都與其高級維護功能有關(guān)。下面說明了“靈巧”裝置的另外兩個例子，它們有利于預測性維護計劃的采用。了解儀器對維護的要求，可以在“傳統(tǒng)”維護范圍的兩端為客戶帶來顯著的節(jié)省。在一端，是維護不足的儀器。下面敘述的CalMaster說明，難以接近或維護費用高昂的裝置常常得不到維護。這種做法通常會引起業(yè)務實踐配額的“假設(shè)”或推斷錯誤，造成收費遺失與/或資產(chǎn)浪費。PDM消除了猜測，允許業(yè)主/運營商根據(jù)可以驗證的數(shù)據(jù)來進行可靠的業(yè)務判斷。另一個極端則是維護過度的裝置。在這種情況中，業(yè)主/運營商極力希望避免由于裝置故障而引起停機。為了減少這種可能性，這些裝置按照一定的間隔接受“預約”保養(yǎng)，而與它們是否需要無關(guān)。雖然這種做法的確減少了突發(fā)停機的發(fā)生，它的成本極高，而如果感測裝置足夠“聰明”、能夠采納PDM作法，那么就能避免或顯著減少。ABB2600T壓力變送器的例子（在本文末尾討論）說明了如何實現(xiàn)這一點。 CalMaster-實現(xiàn)預測性維護 “靈巧”儀器（以及向客戶提供真實價值的預測性維護服務）的一個極好例子便是ABB的CalMaster流量計認證系統(tǒng)。CalMaster的開發(fā)目的是幫助客戶檢查已安裝的電磁流量計的精度與狀況。這些流量計廣泛用于多種工業(yè)，因為它們具有大體積容量和高精度。在水業(yè)市場中，能夠測量數(shù)百萬加侖/天的大容量磁性流量計被市政部門普遍采用，為監(jiān)管權(quán)移交和收費提供準確的數(shù)據(jù)。準確的測量還保證了水處理過程只使用必要數(shù)量的化學品和能源，從而節(jié)省資源并保護環(huán)境。如果這一精度遭到懷疑，“展示測量有效性”會成為一項非常昂貴的任務。 在這種情況下，儀器被用于具有直接經(jīng)濟影響的功能；產(chǎn)品的監(jiān)管權(quán)或“擁有權(quán)”轉(zhuǎn)移被發(fā)現(xiàn)的問題使征費的合理性受到懷疑。買入一方的市政部門會質(zhì)疑，為什么他們的供應商的流量計與其自身流量計的測量結(jié)果不同，從而引發(fā)爭議。之前，征費公司沒有簡便的辦法可以證明它們的流量計仍然準確有效。大多數(shù)解決方案都十分昂貴并會中斷運行，因此很少得到采用。供應一方的市政部門一般都會小心翼翼，調(diào)整它們的測量結(jié)果并降低所征收的費用。 在類似的情景中，考慮一個例子，其中用于確定所需處理的水質(zhì)的電磁流量計的精度遭到懷疑。不良的精度會引起處理費用增加（即化學品與能源的浪費），并帶來負面環(huán)境影響。如上例所述，需要進行水處理的市政部門或工業(yè)用戶業(yè)主為了檢測到測量誤差，必須停止流程，挖出流量計并將其送回工廠。這種精度驗證方式極為昂貴，因此在流量計的使用壽命內(nèi)很少（或完全不）采用。 然而，提供預測性維護服務的ABB CalMaster改變了這一切。與MagMaster電磁流量計一道使用時，CalMaster技術(shù)使得服務工程師能夠用短短幾分鐘的時間來檢查50種不同性能和裝置健康狀態(tài)參數(shù)，而不需中斷流量測量。CalMaster檢驗流量計是否按照與出廠規(guī)格相同的狀態(tài)運行，或找出已經(jīng)發(fā)生的任何問題，如襯里磨損、水滲透進入電子裝置或傳感器、腐蝕等等。此外，它還能提供有關(guān)信息，說明這些問題是否影響到了目前的性能，或還有多長時間才會發(fā)生，從而預測需要對流量計進行保養(yǎng)的時間。 1 典型的工廠中可能安裝了數(shù)以百計的壓力變送器

2 極易發(fā)生堵塞的惡劣環(huán)境

3 2600T壓力變送器，有堵塞補償功能

2006T壓力變送器-通過堵塞引壓管檢測實現(xiàn)節(jié)省 差壓變送器遍布多種工業(yè)及市政應用，用于感測流程中兩點之間的壓力差。其主要應用是計算管道內(nèi)的流速。在典型的工廠中可能安裝數(shù)以百計的這類壓力變送器，其中許多位于難以接近、進行維護的地方。因此，檢查這些裝置的隱患非常耗時而昂貴，公司紛紛希望盡量減少，前提是不降低安全性。 差壓變送器通過測量由傳感元件（如文氏管、楔形計或孔板）引起的壓力下降來確定流速。根據(jù)這一測量結(jié)果，并結(jié)合對傳感元件幾何形狀的了解，可以計算出流速。傳感元件通常通過兩條被稱作引壓管的管道與流程連接。這些管道的口徑一般較?。ǖ陀?cm(0.390英寸)），并可以很長。在裝置的壽命期間，其引壓管可能會被部分或全部堵塞。這一問題最常見的原因是： 流程中的固體物質(zhì)堵住了接頭。 發(fā)生沉積，并逐漸堵塞引壓管（例如石灰石結(jié)垢）。 引壓管內(nèi)的液體凍結(jié)。 被堵塞的引壓管可能成為一個危險而代價高昂的問題。它對裝置硬件沒有明顯影響，而傳送給控制室的流程值看起來也正常。這是由于引壓管的堵塞把當前的壓力狀態(tài)限制起來，使其與真實的流程狀態(tài)脫離?？刂葡到y(tǒng)繼續(xù)使用控制回路中的壓力值，而并不知道它已被“凍結(jié)”。 流程操作員能夠了解這一事件的唯一線索是有關(guān)控制回路的錯誤進行表現(xiàn)。錯誤的壓力和流量測量結(jié)果如果沒能得到糾正，會造成嚴重的、甚至災難性的故障。 因此，旨在發(fā)現(xiàn)被堵塞的引壓管并予以疏通的維護工作十分重要，但同時代價高昂。為了避免中斷發(fā)生，一般在時間預定的預防性維護計劃中記入差壓變送器，后者相當昂貴。此外，某些流程液體橫加容易造成堵塞，因此預定時間間隔更短，費用更高。ABB的2600T有內(nèi)置的診斷功能，叫做“堵塞引壓管檢測”（PILD）。它能迅速發(fā)現(xiàn)被堵塞的引壓管，并將這一信息轉(zhuǎn)發(fā)給控制室，而無需采用昂貴的預防性維護計劃。 PILD功能可以測量未被堵塞的引壓管（參比相）中壓差信號的噪音水平。在裝置正常運行過程中，它把噪音水平與用參比相存儲的數(shù)值進行統(tǒng)計對比。如統(tǒng)計根系表明，當前數(shù)值與參比值之間有顯著差異，則發(fā)出報警，表示一條或兩條引壓管均被堵塞。最近，這一功能被集中在ABB2600T壓差變送器的最新型號（采用Foundation Fieldbus界面）中。 Dane Maisel Robert Mapleston Bob Hausler ABB儀器儀表 美國賓夕法尼亞州Warminster Dane.maisel@us.abb.com Robert.mapleston@us.abb.com Robert.hausler@us.abb.com Andrea Andenna ABB公司研究部， 瑞士Baden Andrea.andenna@ch.abb.com