(NB) Giáo trình Kiểm tra, chạy thử và xử lý lỗi vòng điều khiển (Nghề: Sửa chữa thiết bị tự động hóa - Cao đẳng) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Kiểm tra vòng điều khiển; Xác nhận và hiệu chuẩn vòng điều khiển; Vận hành thử vòng điều khiển; Xử lý lỗi một vòng điều khiển. Mời các bạn cùng tham khảo!
BÀI 1: KIỂM TRA VÒNG ĐIỀU KHIỂN
Kiểm tra vòng điều khiển
Sau khi lắp đặt vòng điều khiển, cần kiểm tra kỹ lưỡng về mặt lắp đặt cơ khí đúng quy trình và xác nhận các thành phần đã thuộc về vòng điều khiển thông qua việc trùng khớp số thẻ trên từng phần với sơ đồ vòng điều khiển Tiếp theo, kiểm tra liên thông của vòng điều khiển từ bộ phát tín hiệu đến van điều khiển tại hiện trường, qua các thành phần như bộ chuyển đổi, bộ điều khiển hoặc PLC, để đảm bảo mạch điện hoặc khí nén hoạt động thông suốt Đặc biệt, tất cả các vòng điều khiển đều cần đảm bảo hoạt động âm thanh trước khi bắt đầu vận hành, nhằm phòng tránh các sự cố kỹ thuật.
Kiểm tra cơ khí
Xây dựng và lắp đặt các vòng điều khiển là công đoạn đòi hỏi tốc độ và kỹ năng chính xác, do đó thường gặp phải những hạn chế về thời gian và kỹ thuật lắp đặt không hoàn hảo Trong quá trình thi công, các vật tư và thành phần đã lắp đặt có thể bị hư hại hoặc đến từ nhà cung cấp trong điều kiện không đảm bảo, gây ảnh hưởng đến chất lượng tổng thể Vì vậy, việc kiểm tra cơ khí các vòng điều khiển trước khi tiến hành hiệu chuẩn hoặc đưa vào hoạt động là vô cùng cần thiết để đảm bảo sự hoạt động ổn định và chính xác của hệ thống.
Trong giai đoạn đầu của quá trình chứng thực lắp đặt cơ khí, việc kiểm tra trực quan vòng điều khiển đóng vai trò quan trọng, bắt đầu từ phần tử sơ cấp và kết thúc ở phần tử cuối cùng như van điều khiển Để đảm bảo kiểm tra chính xác, cần làm quen với sơ đồ thiết bị, đường ống P&ID và sơ đồ vòng điều khiển liên quan đến từng vòng điều khiển cụ thể Việc này giúp xác định rõ trạng thái và hoạt động của hệ thống, đảm bảo lắp đặt đúng kỹ thuật và vận hành hiệu quả.
Kiểm tra cơ khí không chỉ nhằm phát hiện hư hại và sai sót trong lắp đặt mà còn tập trung xác nhận các bộ phận đạt đúng định mức và kích cỡ chính xác Đặc biệt, việc kiểm tra đi dây và nối ống đóng vai trò quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và hiệu quả Việc xác thực các thành phần về cỡ hoặc mô-đen chính xác là bước then chốt, giúp giảm thiểu các lỗi phổ biến và dễ mắc phải trong quá trình lắp đặt.
Hình 1-1 Một ví dụ về sơ đồ P&ID
Phần tử sơ cấp
Phần tử sơ cấp là thành phần đầu tiên trong hệ thống điều khiển, tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với quá trình đang được kiểm soát Tùy thuộc vào biến quá trình, phần tử sơ cấp có thể là tấm orifice, cặp nhiệt điện, RTD, phao, vật thế chỗ hoặc cảm biến áp suất Dù có dạng nào đi nữa, phần tử sơ cấp đều có chức năng truyền tín hiệu tới hệ thống điều khiển để đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả.
Kiểm tra cơ khí các phần tử này vượt xa quá trình lắp đặt, đảm bảo các hướng lắp đặt của thiết bị, ống dẫn, dây điện, ống cách điện, ống nối, khớp nối và các đầu nối được thực hiện chính xác Việc kiểm tra này giúp đảm bảo phương pháp lắp đặt phù hợp và phát hiện các lỗi phổ biến như lỗi về vị trí, cách lắp ráp hoặc kết nối không đúng tiêu chuẩn Các bước kiểm tra cơ khí cần thiết giúp đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, an toàn và tuân thủ quy định kỹ thuật.
• Tấm orifice được lắp ngược, như đã chỉ thị bởi kim chỉ thị dòng trên tay cầm của tấm
• Ống cách điện hoặc các đầu nối ống cách điện bị vỡ có thể đã bị hư hại sau khi lắp đặt
• Cặp nhiệt điện hoặc đầu RTD bị hư hại
• Ống dẫn khí nén bị hư hại và/hoặc bị rò
• Các đầu nối dây bị lỏng hoặc bị ngắn mạch
• Bất kỳ khuyết điểm lắp đặt phần tử sơ cấp nào đều có thể làm gián đoạn sự làm việc đúng của vòng điều khiển.
Transmitter hiện trường
Transmitter hiện trường nhận tín hiệu từ phần tử sơ cấp và truyền dữ liệu đến bộ điều khiển hoặc PLC để giám sát và điều chỉnh quá trình Thiết bị này thường được lắp đặt tại vị trí hiện trường để đảm bảo thu thập dữ liệu chính xác và hiệu quả Transmitter đóng vai trò quan trọng trong hệ thống tự động hóa, giúp tối ưu hóa hoạt động và nâng cao độ tin cậy của quá trình điều khiển.
Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 17 trường và như vậy phải chịu mức độ lớn hơn về hư hại tiềm ẩn so với các bộ phận đặt trong môi trường bảo đảm hơn của phòng điều khiển
Khi kiểm tra transmitter hiện trường, cần xác nhận rằng nó được lắp đặt gần phần tử sơ cấp nhất có thể để giảm thiểu đường ống cách điện hoặc ống dẫn dài Đồng thời, vị trí lắp đặt cần đảm bảo cung cấp sự bảo vệ vật lý đàn hồi trong môi trường có nhiệt độ cực đoan hoặc chứa các chất ăn mòn, đòi hỏi transmitter phải phù hợp hoặc đặt trong vỏ kín phù hợp Các transmitter thông minh hiện đại cần dễ tiếp cận để có thể kết nối với thiết bị giao tiếp cầm tay, hỗ trợ lập trình và hiệu chuẩn nhanh chóng, nâng cao hiệu suất vận hành.
Các transmitter chênh áp (DP) cần được kiểm tra định kỳ về ống dẫn và đường ống hợp lệ để đảm bảo hoạt động chính xác Các đoạn ống lạnh, dốc trong quá trình nóng, cùng với khả năng xả khí ở hai phía đầu nối cao và thấp là thiết yếu nhằm giữ cho các tuyến quá trình luôn sạch sẽ và không bị đóng tuyết Hình 1-2 minh họa kiểu lắp đặt này, giúp đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống.
Hình 1-2 Phương pháp hợp lệ về lắp đặt ống dẫn cho một transmitter chênh áp (DP) trên tuyến ống hơi nước sôi quá trình
Các đầu nối điện cần được kiểm tra chặt chẽ để đảm bảo kết nối an toàn, tránh rò rỉ điện và nhiễu loạn, đồng thời kiểm tra âm thanh ống cách điện và các đầu nối ống để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định Thẻ thiết bị nên đặt ở vị trí dễ truy cập và dễ đọc nhằm tăng hiệu quả kiểm tra bảo trì Các đầu nối hiệu chuẩn cần được bố trí hợp lý để kỹ thuật viên dễ tiếp cận mà không gặp nguy hiểm do leo trèo hay môi trường khắc nghiệt Mặt đồng hồ hiện trường trên transmitters thông minh nên xoay hướng phù hợp để dễ đọc, hạn chế mọi cản trở và chói lóa gây khó khăn Trụ đứng thiết bị phải được làm từ vật liệu phù hợp với môi trường, đảm bảo vừa vững chắc khi đỡ thiết bị, vừa giữ tính thẩm mỹ của hệ thống.
Dây dẫn, ống cách điện và ống dẫn
Trong môi trường thực tế, việc phát hiện dây dẫn, ống cách điện và ống dẫn bị hư hỏng là nhiệm vụ quan trọng trong quá trình xây dựng và bảo trì hệ thống công nghiệp Dây tín hiệu bị hư nhẹ hoặc ống cách điện vỡ có thể dẫn đến gián đoạn trong hệ thống điều khiển, gây ra hiện tượng méo tín hiệu do nhiễu điện hoặc thay đổi điện trở của dây cáp Những thiệt hại nhỏ này gây khó khăn cho việc kiểm soát hệ thống và ảnh hưởng đến tính ổn định của vòng điều khiển do tác động của chúng lên tín hiệu thiết bị.
Trong quá trình kiểm tra hiện trường, cần đề phòng hư hỏng nhỏ và sửa chữa ngay lập tức nếu có thể, để tránh tình trạng các hư hại này gia tăng về kích thước và ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ thống Hãy ghi lại tất cả các hư hại nhỏ để có thể thực hiện sửa chữa đồng loạt sau khi đã liệt kê đầy đủ, tiết kiệm thời gian và công sức Không bỏ qua bất kỳ hư hại vật lý nào, dù nhỏ, vì chúng có thể trở nên nghiêm trọng hơn theo thời gian Các hệ thống cáp mạng và cáp tinh vi như cáp quang cần được xử lý bởi các nhân sự IT chuyên nghiệp hoặc kỹ thuật viên tự động hóa có chứng chỉ hợp lệ, trừ khi có các kỹ thuật viên tự động hóa đã được đào tạo đầy đủ.
Các thành phần phòng điều khiển
Hầu hết các thành phần vòng điều khiển đã được lắp đặt trong phòng điều khiển, bao gồm các bộ điều khiển vòng đơn và PLC, đều được bảo vệ chống hư hại vật lý và cần phải được kiểm tra kỹ lưỡng sau khi lắp đặt Kiểm tra các dây dẫn và đầu nối ống dẫn về độ chặt, hư hại và độ an toàn, đặc biệt là ở các khu vực khó tiếp cận như phía dưới, sau và trên tủ Đảm bảo tất cả các đầu nối được đấu nối chính xác để tránh các lỗi kết nối gây ảnh hưởng đến hoạt động của vòng điều khiển Kiểm tra định tuyến của cáp, vật dẫn và ống dẫn để phát hiện các đoạn uốn cong sắc nhọn, có thể gây ra truyền tín hiệu kém hoặc làm chậm phản ứng của hệ thống Sửa chữa ngay lập tức mọi sự cố hoặc sai lệch để tránh những rắc rối lớn hơn về sau, giúp duy trì hiệu suất tối ưu của hệ thống điều khiển.
Luôn luôn nhận thức về nhiễu tín hiệu và cách nó phát triển cả ngoài hiện trường và trong dây dẫn ở phòng điều khiển, để đảm bảo tín hiệu không bị nhiễu loạn Các vỏ cáp tín hiệu hoặc dây dẫn xả được phải được nối đất hợp lệ, thường chỉ tại một đầu, nhằm giảm thiểu nhiễu và ngăn chặn các vòng đất gây nhiễu Cần tạo khoảng trống đủ lớn giữa các vật dẫn tín hiệu và vật dẫn động lực để tránh ảnh hưởng nhiễu Tuyệt đối không nối đất vỏ cáp tín hiệu trong phòng điều khiển trừ khi đã thiết lập và xác nhận rằng vỏ đó không được nối đất tại đầu kia, nhằm tránh hiện tượng vòng đất gây nhiễu và méo tín hiệu Nối đất dặc biệt ở hai đầu có thể gây ra các vòng đất điều khiển, là mạch mang điện gây nhiễu và làm suy giảm chất lượng tín hiệu.
Số thẻ và sơ đồ vòng điều khiển
Số thẻ là mã duy nhất xác định từng thành phần trong vòng điều khiển Nó bao gồm tất cả các số vòng điều khiển, góp phần tạo thành phần của số thẻ của chúng Mô hình vòng điều khiển, như trình bày trong hình 1-3, chứa đựng tất cả các thành phần cấu tạo.
Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 19 thành một vòng điều khiển đơn, bao gồm các số thẻ và các đặc điểm kỹ thuật của chúng Mọi thành phần đã lắp đặt trong mọi vòng điều khiển cần được kiểm tra và xác thực theo thông tin trong sơ đồ vòng điều khiển, bao gồm số thẻ và phạm vi hiệu chuẩn Nếu bất kỳ thành phần nào được tìm thấy có số thẻ trên một thành phần khác được tìm thấy trên sơ đồ vòng điều khiển, nó cần phải được điều tra ngay lập tức Bước kế tiếp trong quá trình (kiểm chứng) chưa thể bắt đầu đến khi sự khác biệt được giải quyết
Hình 1-3 Sơ đồ vòng điều khiển
Sự thông mạch của vòng điều khiển
Kiểm tra thông mạch vòng điều khiển là quá trình xác định tín hiệu truyền qua dây dẫn hoặc ống dẫn của hệ thống điều khiển Quá trình này giúp phát hiện xem tín hiệu có lưu thông suôn sẻ qua vòng điều khiển hay không, đồng thời phát hiện các rò rỉ hoặc trở kháng quá cao gây ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống Việc kiểm tra này đảm bảo vòng điều khiển hoạt động chính xác, ổn định, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và an toàn của hệ thống điều khiển tự động.
Trước khi thực hiện kiểm tra thông mạch trên bất kỳ vòng điều khiển nào, cần khóa hãm và treo thẻ nguồn năng lượng theo hướng dẫn của công ty Không bao giờ nghĩ rằng mạch hoặc ống dẫn chỉ an toàn về điện áp, dòng điện hoặc khí nén, vì vòng điều khiển chưa được kiểm tra về lắp đặt hợp lệ ở bước này Kiểm tra thông mạch phải luôn diễn ra khi vòng điều khiển không còn năng lượng, tránh thực hiện khi hệ thống vẫn đang hoạt động hoặc có nguồn điện/môi chất khí.
Các PLC và hệ thống DCS có thể bị hư hại khi thực hiện kiểm tra thông mạch, do đó cần phải cách ly các thành phần này khỏi vòng điều khiển trước khi kiểm tra dây dẫn hoặc ống dẫn để tránh gây hỏng hóc thiết bị số Để đảm bảo an toàn, có thể mô phỏng vòng điều khiển bằng cách kết nối các đầu ngõ ra của thiết bị hiệu chuẩn hoặc thiết bị kiểm tra trực tiếp trong vòng điều khiển, giúp tạo ra tín hiệu thông mạch mà không làm ảnh hưởng đến hệ thống chính.
Kiểm tra thông mạch điện
Sau khi thực hiện LOTO theo chính sách an toàn của nhà máy và cách ly các thành phần nhạy cảm trong vòng điều khiển, bạn có thể bắt đầu kiểm tra mạch điện trên dây dẫn trong vòng điều khiển để đảm bảo truyền tín hiệu chính xác Việc kiểm tra này giúp xác định rằng vòng điều khiển đã sẵn sàng hoạt động an toàn và hiệu quả.
Có nhiều thiết bị kiểm tra mô phỏng tín hiệu ngõ ra của một transmitter điện tử hiện trường tiêu biểu, giúp đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả Fluke ® cung cấp các loại thiết bị kiểm tra điều khiển quá trình và đồng hồ hiệu chuẩn đa dạng, phục vụ tốt cho các ứng dụng công nghiệp Các công ty khác như Extech ®, GE ®/Druck ®, Omega ® và Crystal Engineering ® cũng cung cấp các thiết bị tương tự nhằm đáp ứng nhu cầu kiểm tra và hiệu chuẩn linh hoạt Để đạt hiệu quả cao nhất, nên chọn thiết bị có khả năng cấp nguồn và phát dòng cho vòng điều khiển sử dụng nguồn điện của chính thiết bị, giúp khóa nguồn bình thường của vòng điều khiển để dễ dàng kiểm tra chính xác.
Một ví dụ tiêu biểu về đồng hồ Fluke® là Model 789 ProcessMeter™, thường được sử dụng để kiểm tra thông mạch vòng điều khiển điện, như trình bày trong hình 1-4 Sản phẩm này giúp đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống điều khiển điện, nâng cao độ tin cậy trong quá trình kiểm tra và bảo trì thiết bị Đồng hồ Fluke® Model 789 là công cụ lý tưởng cho kỹ thuật viên để đo lường hiệu quả và đảm bảo an toàn trong các hệ thống điện công nghiệp.
789 là dụng cụ cầm tay chạy pin, có khả năng kiểm tra các thông số điện như dòng điện và cung cấp nguồn ổn định để thử nghiệm thiết bị Thiết bị này không những tích hợp đầy đủ chức năng của đồng hồ vạn năng số mà còn có khả năng xuất ra dòng điện, giúp quá trình kiểm tra và điều khiển thiết bị điện trở nên dễ dàng và chính xác hơn.
Nguồn điện của vòng điều khiển cần được khóa hãm và treo thẻ trong khi kiểm tra thông mạch để đảm bảo an toàn Bạn có thể sử dụng Model 789 hoặc thiết bị kiểm tra tương tự để mô phỏng hoạt động của vòng điều khiển bằng cách chỉnh đồng hồ ở chế độ Loop Power Khi ở chế độ này, đồng hồ hoạt động như nguồn pin, cung cấp điện áp 24VDC tại mức định mức để đảm bảo quá trình kiểm tra diễn ra chính xác và an toàn.
Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 21 còn thiết bị quá trình điều tiết dòng điện trong vòng điều khiển Cùng lúc đó, phần đo trên Model 789 đo dòng điện chạy qua vòng điều khiển Kiểu kiểm tra này sẽ cung cấp kiểm tra thông mạch điện kiểm chứng được của vòng điều khiển, trong khi tại cùng thời điểm vẫn đang chỉ thị hoạt động hợp lệ của vòng điều khiển Các đầu nguồn của đồng hồ phải được nối nối tiếp với vòng dòng điện thiết bị, như được trình bày trong hình 1-
Hình 1-5 Nối một đồng hồ cấp nguồn điện cho vòng điều khiển với thiết bị hiện trường
Phương pháp kiểm tra thông mạch đơn giản nhưng hiệu quả là sử dụng thiết bị thu điện thoại cấp nguồn từ pin để xác định các dây dẫn tại hai đầu Tuy nhiên, phương pháp này ngày càng ít được sử dụng phổ biến hơn vì đã được thay thế bằng các thiết bị kiểm tra vòng đa mục đích, hiện đại, đáng tin cậy và chính xác hơn trong quá trình kiểm tra hệ thống điện.
Các cặp thiết bị kiểm tra âm thanh (hình 1-6) là phương pháp hiệu quả để xác nhận thông mạch cơ bản, chỉ cần một người vận hành Transmitter được gắn vào vòng điều khiển ở một đầu của dây và bật nguồn, trong khi kỹ thuật viên sử dụng đầu dò để phát hiện tín hiệu tại đầu còn lại Các thiết bị kiểm tra âm thanh cầm tay đặc biệt giúp dễ dàng phát hiện các cáp tín hiệu sai nhãn hoặc không có nhãn, vì đầu dò chỉ cần để gần dây chính xác để nhận diện tín hiệu từ transmitter.
Hình 1-6 Cặp thiết bị kiểm tra âm thanh
Các cáp mạng trong hệ thống DCS và PLC cần được kiểm tra và xác nhận đảm bảo tính linh hoạt và độ tin cậy của tín hiệu dữ liệu tốc độ cao Kiểm tra mạng chứng nhận cáp theo các tiêu chuẩn quy định, với nhiều phòng IT lớn sử dụng thiết bị kiểm tra chuyên dụng để đảm bảo chất lượng mạng Nhân viên tự động hóa cần thường xuyên kiểm tra và duy trì cáp mạng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định Đặc biệt, cáp quang học yêu cầu dụng cụ và kỹ năng đặc biệt trong quá trình lắp đặt, kiểm tra và sửa chữa, thường được thực hiện bởi các công ty chuyên nghiệp hoặc các nhân viên được đào tạo và chứng nhận chuyên sâu.
BÀI 2: XÁC NHẬN VÀ HIỆU CHUẨN VÒNG ĐIỀU KHIỂN
Xác nhận vòng điều khiển
Trong phần trước, bạn đã hiểu rằng kiểm tra thông mạch vòng điều khiển đảm bảo các thành phần trong hệ thống được kết nối chính xác từ đầu này sang đầu kia Quá trình này còn bao gồm việc xác nhận không có ngắn mạch hoặc lỏng dây trong các vòng điều khiển điện, cũng như đảm bảo không có rò rỉ trong các vòng điều khiển khí nén Việc kiểm tra này giúp đảm bảo an toàn và hoạt động hiệu quả của hệ thống điều khiển.
Kiểm chứng là bước quan trọng để đưa vòng điều khiển vào trạng thái vận hành ổn định, gồm vận hành các thiết bị trong chuỗi để xác nhận hoạt động hợp lệ và giao tiếp giữa các thiết bị Quá trình hiệu chuẩn và chỉnh điểm 0 cũng được thực hiện trong bước này nhằm đảm bảo sự hoạt động chính xác của vòng điều khiển Tuy nhiên, kiểm chứng không liên quan đến các quá trình đang chạy thực tế, mà thay thế bằng các mô phỏng để tăng tính tiện lợi và an toàn Việc này giúp phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trong vòng điều khiển trước khi vận hành chính thức, đảm bảo toàn bộ hệ thống hoạt động ổn định và an toàn.
Trong một hệ thống điều khiển dòng chảy đơn, việc kiểm tra đảm bảo rằng cảm biến sơ cấp (tấm orifice) tạo chênh lệch áp suất và được đọc chính xác bởi transmitter là bước quan trọng Transmitter sẽ gửi tín hiệu tới thiết bị đo lường tiếp theo trong vòng điều khiển, cuối cùng truyền tới bộ điều khiển hoặc PLC để phân tích và điều chỉnh Bước cuối cùng của quá trình kiểm tra là xác nhận rằng phần tử điều khiển cuối cùng nhận đúng tín hiệu từ bộ điều khiển hoặc PLC và phản hồi phù hợp, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác Sau khi hoàn tất các bước này, việc hiệu chuẩn và chỉnh điểm 0 được thực hiện để đảm bảo độ chính xác tối đa của hệ thống đo lường.
Mô phỏng
Chỉ có hai cách xác nhận rằng các thiết bị trong vòng điều khiển đang hoạt động đúng như thiết kế là đưa vòng điều khiển vào hoạt động thực tế hoặc mô phỏng quá trình hoạt động của nó Tuy nhiên, việc thả nổi vòng điều khiển vào môi trường thực tế có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng, nên phương pháp an toàn hơn là mô phỏng quá trình vận hành để kiểm tra tính chính xác và độ tin cậy của hệ thống điều khiển.
Để kiểm tra vòng điều khiển hiệu quả, bạn cần chuẩn bị sơ đồ P&ID và sơ đồ vòng điều khiển cho các vòng sắp kiểm tra, vì chúng cung cấp chi tiết về từng thiết bị và chức năng của chúng trong hệ thống Bên cạnh đó, việc có thiết bị kiểm tra khả năng mô phỏng tín hiệu quá trình là yếu tố quan trọng để đảm bảo quá trình kiểm tra diễn ra chính xác và đầy đủ.
Thiết bị kiểm tra yêu cầu
Để kiểm chứng vòng điều khiển, thiết bị kiểm tra phải đảm bảo cung cấp nguồn năng lượng hoặc điện cho vòng điều khiển, có thể là điện hoặc khí nén Thiết bị cũng cần có khả năng đọc các tín hiệu đầu ra từ các thiết bị trong vòng điều khiển, bất kể dạng tín hiệu như V, mA, psi, v.v… Nếu vòng điều khiển bao gồm bộ chuyển đổi hoặc bộ điều chỉnh tín hiệu, có thể cần nhiều thiết bị kiểm tra khác nhau để đọc các dạng tín hiệu trung gian Tuy nhiên, hiện nay đã có thiết bị kiểm tra và hiệu chuẩn tích hợp đầy đủ chức năng này trong một sản phẩm duy nhất, giúp tối ưu hóa quá trình kiểm tra và đảm bảo độ chính xác cao.
Sử dụng thiết bị hiệu chuẩn để thực hiện pha kiểm tra không đồng nghĩa với việc thiết bị đã được hiệu chuẩn chính xác Để mô phỏng vòng điều khiển một cách chính xác, thiết bị cần cung cấp dạng tín hiệu phù hợp và duy trì tín hiệu ở mức vận hành bình thường của vòng điều khiển Hầu hết các vòng điều khiển điện tử hoạt động với nguồn điện 24VDC liên tục, đảm bảo khả năng cung cấp tín hiệu ổn định trong quá trình kiểm tra và vận hành.
Bài 2: Kiểm chứng và hiệu chuẩn vòng điều khiển Trang 27 cấp nhiều thiết bị cùng lúc mà không để xảy ra sụt điện áp nào Bởi vì bạn sắp mô phỏng vòng điều khiển, nguồn điện trên thiết bị kiểm tra cũng phải có thể xử lý tất cả các tải được kết nối bên trong vòng điều khiển Hầu hết các thiết bị hiệu chuẩn vòng điều khiển quá trình được trang bị để làm như thế
Thiết bị hiệu chuẩn vòng điều khiển đa kênh Fluke ® Model 725 là thiết bị đa năng cung cấp các tín hiệu ra dưới nhiều dạng khác nhau như V, mA, psi và chênh áp, phù hợp để kiểm tra và hiệu chuẩn các thiết bị tự động hóa Nó có khả năng đo và phát nguồn các thông số như dòng điện, điện áp, nhiệt độ (RTD và TC), tần số, điện trở và áp suất, giúp đảm bảo độ chính xác của hệ thống điều khiển Các mô-đun bổ sung cần thiết để đo áp suất mở rộng khả năng của thiết bị, đáp ứng đa dạng yêu cầu trong quá trình hiệu chuẩn và bảo trì hệ thống tự động hoá.
Hình 2-1 thiết bị hiệu chuẩn quá trình đa năng Fluke ® Model 725
Hình 2-2 Các mô-đun áp suất cho Fluke ® Model 725
Model 725 cho phép hiển thị đồng thời các giá trị ngõ vào và ngõ ra, giúp bạn dễ dàng kiểm tra và so sánh các tín hiệu trong cùng một thời điểm Điều này rất hữu ích khi cấp nguồn cho transmitter hiện trường từ đồng hồ và đọc ngõ ra của nó cùng lúc, đảm bảo quá trình kiểm tra bộ chuyển đổi I/P và van diễn ra thuận tiện Model 725 còn được trang bị tính năng auto-stepping và auto-ramping giúp thực hiện kiểm tra từ xa một cách tự động, cho phép nối đồng hồ vào vòng điều khiển và thiết lập ngõ ra để tự động nhảy qua các phạm vi đo, từ đó xác định hoạt động chính xác của từng thiết bị trong hệ thống một cách thủ công và hiệu quả hơn.
Các nhà sản xuất khác cung cấp các thiết bị có chức năng tương tự, tuy nhiên, thiết bị hiệu chuẩn không đa năng linh hoạt hơn khi được sử dụng cùng với các dụng cụ khác nhau, như nguồn điện hoặc thiết bị đo vòng điều khiển Lựa chọn thiết bị kiểm tra và hiệu chuẩn phụ thuộc vào các yếu tố như chi phí, sự quen thuộc và sở thích của người dùng Hình 2-3 trình bày một hệ thống hiệu chuẩn dòng vi phân điển hình sử dụng mô-đun chênh áp kết hợp với Model 725 của Fluke®.
Các thiết bị hiệu chuẩn đa năng không được thiết kế để kết nối trực tiếp với đường dẫn quá trình, trừ khi đã được xác nhận cho phép Việc đấu nối sai cách có thể gây hỏng thiết bị và nguy cơ chấn thương cho nhân viên Sử dụng sai thiết bị hiệu chuẩn và kiểm tra có thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị và gây nguy hiểm cho người vận hành.
Hình 2-3 Đấu nối chênh áp sử dụng mô đun áp suất Fluke ® với thiết bị hiệu chuẩn quá trình đa năng Fluke ® Model 725
Kiểm tra chương trình
Bước này có thể cần thiết hoặc không tùy thuộc vào chi tiết của hệ thống điều khiển cụ thể Nếu không có các thành phần khả trình nào, bạn có thể bỏ qua bước này để tiết kiệm thời gian và công sức Tuy nhiên, nếu hệ thống sử dụng PLC hoặc các thiết bị điều khiển tự động khác, việc thực hiện bước này là cần thiết để đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định của hệ thống điều khiển Việc xác định rõ các thành phần cần thiết sẽ giúp tối ưu hóa quá trình cài đặt và vận hành hệ thống.
Bài 2: Kiểm chứng và hiệu chuẩn vòng điều khiển Trang 29 bộ điều khiển khả trình có liên quan, thành phần phần mềm cũng phải được kiểm tra như một phần của bước kiểm chứng
Phần mềm điều khiển cần xử lý chính xác các ngõ vào, bao gồm tín hiệu tương tự và rời rạc, đồng thời đáp ứng nhanh các thay đổi của hệ thống để đảm bảo hoạt động hiệu quả HMI/OWS phải phản hồi chính xác và kịp thời với các điều kiện thay đổi, từ đó kiểm soát các tín hiệu ngõ ra phù hợp Việc cung cấp đầy đủ các tín hiệu mô phỏng là cần thiết để đảm bảo phần mềm điều khiển hoạt động đúng chức năng và đáng tin cậy Ngoài ra, tùy thuộc vào hệ thống lập trình, bạn có thể cần phối hợp với bộ lập trình để thực hiện các bước kiểm tra, đảm bảo phần mềm hoạt động chính xác trong môi trường thực tế.
Kiểm tra các khóa liên động và các báo động
Việc kiểm tra các khóa liên động trong hệ thống điều khiển là một bước quan trọng để đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy của hệ thống Các khóa liên động giúp ngăn chặn các sự kiện không mong muốn xảy ra trừ khi các điều kiện cần thiết đã được đáp ứng, và chúng cần được kiểm tra kỹ lưỡng để xác nhận tính hợp lệ Ngoài ra, các thiết bị hoặc màn hình báo động trong hệ thống cũng cần được kiểm tra định kỳ nhằm đảm bảo chúng chính xác phản hồi và hiển thị đúng các trạng thái khi các giá trị tín hiệu phù hợp thay đổi.
Hiệu chuẩn vòng điều khiển
Chặng tiếp theo trong quá trình kiểm chứng hệ thống là hiệu chuẩn các thiết bị trong vòng điều khiển Hiệu chuẩn khác hoàn toàn với chỉnh định vòng điều khiển, và hai bước này không thể nhầm lẫn Việc chỉnh định vòng điều khiển chỉ được thực hiện sau khi nó đã được hiệu chuẩn chính xác Chỉnh định vòng điều khiển được tích hợp trong một mô-đun riêng của chương trình đào tạo, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình vận hành hệ thống điều khiển.
Hiệu chuẩn một vòng điều khiển là quá trình điều chỉnh thiết bị để đảm bảo mối quan hệ chính xác giữa tín hiệu ngõ vào và ngõ ra, từ đó tạo ra hệ thống điều khiển ổn định và chính xác Một số thành phần của thiết bị như các thiết bị ghi, thiết bị chỉ thị, và các phần tử điều khiển như van điều khiển nhận tín hiệu vào nhưng không có tín hiệu ra cần được hiệu chuẩn để thiết lập mối quan hệ mong muốn giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra Việc hiệu chuẩn giúp đảm bảo các thiết bị hoạt động chính xác, đáp ứng yêu cầu của hệ thống điều khiển tự động trong các ứng dụng công nghiệp.
Mô-đun “cấu hình và hiệu chuẩn thiết bị” tập trung vào các tiêu đề liên quan đến hiệu chuẩn thiết bị trong các vòng điều khiển chức năng và hiện hữu, giúp học viên hiểu rõ quy trình hiệu chuẩn như một bước quan trọng trong quá trình kiểm chứng Vì các nguyên lý hiệu chuẩn hầu như giống nhau, nội dung này được trình bày ngắn gọn, dễ hiểu, phù hợp cho việc nắm bắt kiến thức cơ bản Để có thêm thông tin chi tiết về hiệu chuẩn, độc giả được khuyến nghị tham khảo mô-đun “cấu hình và hiệu chuẩn thiết bị” để mở rộng kiến thức.
Hiệu chuẩn các vòng điều khiển thiết bị tương tự
Để xác nhận độ chính xác của một thiết bị đo tương tự 4-20 mA, cần thực hiện kiểm tra đa điểm sử dụng thiết bị hiệu chuẩn đa năng, phát tín hiệu vào và đo tín hiệu ra để đảm bảo độ chính xác Quá trình hiệu chuẩn thường liên quan đến việc điều chỉnh giá trị 0 và phạm vi đo, vì chỉ có các hoạt động này ảnh hưởng đến sự phù hợp giữa tín hiệu vào và tín hiệu ra Nếu mối quan hệ giữa ngõ vào và ngõ ra không tuyến tính, cần biết hàm truyền trước khi tính toán các tín hiệu ra cho từng giá trị ngõ vào Khi không biết các giá trị dự kiến của tín hiệu ra, việc xác định các lỗi hoạt động của thiết bị trở nên không khả thi, ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình hiệu chuẩn.
Việc xác nhận rằng thiết bị kiểm tra của bạn đã được hiệu chuẩn hợp lệ và có thể theo dõi theo tiêu chuẩn quốc gia như NIST là cực kỳ quan trọng trong quá trình hiệu chuẩn Đồng thời, cần đảm bảo rằng việc hiệu chuẩn thiết bị được thực hiện đúng hạn, tức là trong vòng ngày quy định, để đảm bảo độ chính xác và tin cậy của kết quả kiểm tra Khi không tuân thủ thời gian hiệu chuẩn, mọi kết quả thu được đều có thể bị nghi ngờ về độ chính xác, ảnh hưởng đến quá trình kiểm tra và chứng nhận chất lượng.
Hiệu chuẩn vòng điều khiển thiết bị thông mình (hart)
Công nghệ điều khiển quá trình đã đạt được những tiến bộ vượt bậc nhờ vào sự phát triển của tín hiệu số Các thiết bị kỹ thuật số hiện nay được thiết kế với bộ xử lý nhúng nhằm đảm bảo khả năng giao tiếp hiệu quả với các thiết bị số khác trong hệ thống điều khiển, như PLC hoặc DCS Để các kỹ thuật viên có thể dễ dàng giao tiếp, chứng nhận hoặc hiệu chuẩn các thiết bị này, chúng cần được kết nối vào vòng điều khiển Một trong những thiết bị tiêu biểu cho việc này là HART communicator, giúp kết nối và giao tiếp với các thiết bị HART trong hệ thống điều khiển công nghiệp.
Hình 2-4 Thiết bị giao tiếp HART
HART là viết tắt của "Highway Addressable Remote Transducer," là giao thức định nghĩa các quy tắc truyền thông giữa các thiết bị thông minh trong công nghiệp tự động hóa Giao thức này có ưu điểm truyền dữ liệu trên các dây tín hiệu tương tự 4-20mA và đồng thời song hành cùng tín hiệu analog, giúp nâng cao khả năng truyền dữ liệu Các thiết bị HART, như cảm biến thông minh Rosemount TM Model 3051, không chỉ truyền dữ liệu mà còn cung cấp khả năng kiểm tra đa điểm giữa các tín hiệu vào và ra, giúp phản ánh chính xác hoạt động của cảm biến hơn so với các transmitter truyền thống chỉ dựa trên tín hiệu 4-20mA Nhờ vậy, HART trở thành giao thức số phổ biến trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quá trình giám sát và điều khiển thiết bị.
Bài 2: Kiểm chứng và hiệu chuẩn vòng điều khiển Trang 31 trình đo bắt đầu với kỹ thuật biến đổi đại lượng vật lý sang tín hiệu điện Tuy nhiên, quá trình hiệu chuẩn kết quả là khác nhiều
Hình 2-5 Transmitter thông minh Rosemount TM Model 3051
Thay vì sử dụng đường dẫn thuần điện hoặc cơ khí cho tín hiệu 4-20 mA, transmitter HART tích hợp bộ xử lý nhúng xử lý dữ liệu ngõ vào bằng kỹ thuật số, nâng cao độ chính xác và khả năng điều chỉnh Thiết bị HART bao gồm ba giai đoạn chính trong xử lý, mỗi giai đoạn có thể được kiểm tra và điều chỉnh riêng để tối ưu hóa hiệu suất truyền tín hiệu Nhờ đó, transmitter HART mang lại sự linh hoạt và độ tin cậy cao hơn trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp.
Bộ vi xử lý của thiết bị đo các đặc tính điện như điện áp, dòng điện hoặc các đại lượng điện khác để đại diện cho quá trình biến đổi Để sử dụng dữ liệu này trong bộ vi xử lý, giá trị đo đạc phải được chuyển đổi thành dạng số thông qua bộ biến đổi tương tự-số (ADC) Quá trình này là bước quan trọng giúp chuyển đổi các tín hiệu analog thành dữ liệu số dùng trong xử lý và phân tích.
Trong giai đoạn ban đầu của thiết bị, bộ vi xử lý chuyển đổi các đọc số sang dạng đại diện bên trong của các cảm biến như nhiệt độ, dòng chảy, áp suất bằng phương trình hoặc bảng tra cứu do nhà sản xuất cung cấp Người dùng có thể chỉnh sửa giai đoạn này tại hiện trường để điều chỉnh cảm biến, tương tự như việc cắt tỉa cảm biến Đầu ra của phần xử lý này là giá trị số đại diện cho biến quá trình, có thể được đọc trực tiếp qua thiết bị giao tiếp HART để xem biến quá trình ở đơn vị thực.
Trong giai đoạn thứ hai, thiết bị thực hiện chính xác các phép toán biến đổi quá trình để chuyển đổi tín hiệu sang giá trị dòng điện tương đương bằng mA Các giá trị phạm vi của thiết bị, liên quan đến giá trị 0 và dải đo, cùng hàm truyền của thiết bị được sử dụng để tính toán giá trị dòng điện phù hợp Mặc dù hàm truyền tuyến tính phổ biến, đa số transmitter còn có tùy chọn hàm căn bậc hai để phù hợp hơn với đặc tính của tín hiệu Ngõ ra của giai đoạn này là dạng số thể hiện dòng điện mong muốn tại đầu ra thiết bị, có thể đọc được thông qua thiết bị giao tiếp HART Nhiều thiết bị HART còn hỗ trợ lệnh giúp đưa thiết bị vào chế độ kiểm tra ngõ ra cố định, cưỡng bức tín hiệu ngõ ra và thay thế giá trị bình thường bằng một giá trị cố định theo yêu cầu.
Giai đoạn thiết bị thứ ba là phần tín hiệu ngõ ra, nơi dòng điện đã được tính toán biến đổi thành giá trị có thể tải vào bộ biến đổi số-tương tự (DAC) Tín hiệu điện tương tự này sau đó thoát khỏi thiết bị qua các đầu ra của nó Bộ vi xử lý cần dựa vào các yếu tố hiệu chuẩn để cung cấp tín hiệu ngõ ra chính xác, đảm bảo độ chính xác của hệ thống Việc điều chỉnh các yếu tố này thường được gọi là Trim (cắt tỉa) vòng điều khiển dòng điện hoặc cắt tỉa trong hệ thống 4-20 mA, nhằm tối ưu hóa hiệu suất và độ chính xác của thiết bị.
BÀI 3: VẬN HÀNH THỬ MỘT VÒNG ĐIỀU KHIỂN
Thu thập tài liệu
Tất cả các tài liệu và bản vẽ dự án phải được tập hợp trước khi bắt đầu quá trình chạy thử Các thứ này bao gồm như sau:
Sơ đồ thiết bị và đường ống (P&ID) thể hiện phương pháp điều khiển cho quá trình sản xuất, giúp tối ưu hóa vận hành và kiểm soát hệ thống một cách chính xác P&ID cung cấp thông tin chi tiết về các số thẻ và vị trí của thiết bị, đảm bảo việc lắp đặt và bảo trì dễ dàng, đồng thời nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống.
Bản vẽ sơ đồ phòng điều khiển, mặt cắt và chi tiết thể hiện rõ vị trí vật lý của tất cả thiết bị trong phòng điều khiển, các thiết bị phụ trợ và phòng máy tính Những bản vẽ này giúp tối ưu hóa bố trí không gian và đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống Việc nắm rõ sơ đồ phòng điều khiển là yếu tố then chốt trong quá trình thi công và bảo trì hệ thống điều khiển công nghiệp.
Các bản vẽ sơ đồ đường đơn phòng điều khiển trình bày rõ các kết nối khí nén và cáp nối giữa các thiết bị chính trong phòng điều khiển Những sơ đồ này không phản ánh các đầu nối cụ thể mà tập trung vào cách các thiết bị liên kết với nhau, bao gồm cả các thiết bị phụ trợ, bảng điều khiển cục bộ và các thiết bị hiện trường Việc hiểu rõ các sơ đồ này giúp tối ưu hoá hệ thống, đảm bảo hoạt động hiệu quả và dễ dàng bảo trì.
Bản vẽ sơ đồ ống cách điện và vị trí thiết bị thể hiện rõ vị trí cũng như độ cao của các thiết bị hiện trường, bảng điều khiển và hộp đấu dây đầu mối, giúp đảm bảo quá trình lắp đặt và bảo trì hệ thống diễn ra thuận tiện, chính xác.
Nó cũng trình bày hệ thống máng liên quan (các ống cách điện và các máng cáp)
Sơ đồ ống dẫn và vị trí khí nén thể hiện rõ kích thước và bố trí của các thiết bị trong bảng điều khiển, giúp dễ dàng theo dõi và kiểm soát hệ thống khí nén Bản vẽ này cung cấp hình ảnh chi tiết về các kết nối bên trong liên quan đến hệ thống khí nén và điện, đảm bảo quá trình lắp đặt và bảo trì thuận tiện và chính xác Việc hiểu rõ sơ đồ này là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống khí nén trong nhà máy hoặc thiết bị công nghiệp.
Các điểm đầu nối bảng điều khiển được minh họa rõ ràng để kết nối các thiết bị hiện trường, giúp dễ dàng xử lý lỗi hở mạch trong hệ thống điều khiển Việc xác định chính xác các điểm nối này rất quan trọng để duy trì hoạt động ổn định của hệ thống và giảm thiểu thời gian sửa chữa Những hướng dẫn này hỗ trợ kỹ thuật viên trong quá trình kiểm tra và khắc phục sự cố liên quan đến mạch mở, đảm bảo hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống tự động hóa.
Bản vẽ lịch trình phân phối điện là sơ đồ thể hiện rõ điện áp, dòng điện và vị trí của các thiết bị ngắt mạch liên quan đến hệ thống điện Sơ đồ này rất hữu ích trong việc xác định các vấn đề về nguồn cung cấp điện cho thiết bị Việc hiểu rõ sơ đồ phân phối điện giúp dễ dàng kiểm tra, bảo trì và xử lý sự cố hệ thống điện hiệu quả hơn.
Bản vẽ chi tiết lắp đặt phần cứng là tài liệu trình bày rõ nét các kết nối, hướng và cách gắn đấu thực tế của từng thiết bị và thiết bị điều khiển Những bản vẽ này cực kỳ hữu ích trong việc xử lý lỗi các thiết bị, đặc biệt khi cần thực hiện các quá trình lắp đặt đặc thù hoặc theo yêu cầu kỹ thuật riêng Việc có sổ tay bản vẽ chính xác giúp đảm bảo quá trình thi công và vận hành hệ thống diễn ra suôn sẻ, an toàn và đúng chuẩn kỹ thuật.
Sơ đồ vòng điều khiển là các bản vẽ phổ biến nhất được sử dụng trong quá trình kiểm chứng, chạy thử và xử lý lỗi hệ thống Chúng thể hiện rõ các chi tiết kết nối của các thành phần trong hệ thống điều khiển đã được sắp xếp thành vòng Những sơ đồ này giúp các kỹ sư dễ dàng hình dung và phân tích quá trình vận hành của hệ thống điều khiển, từ đó nâng cao hiệu quả sửa chữa và tối ưu hóa hoạt động.
Chỉ số thiết bị là danh sách các số thẻ của tất cả các thiết bị và thành phần hệ thống điều khiển, giúp quản lý dễ dàng các phần tử trong dự án Nó bao gồm các số bản vẽ liên quan, vật tư, bản đặc điểm kỹ thuật và thông tin liên quan cho từng thành phần, đảm bảo tính minh bạch và chính xác trong quá trình thi công và vận hành hệ thống.
Các bản đặc điểm kỹ thuật theo định dạng của Viện Đặc Điểm Kỹ Thuật Xây Dựng Tiêu Chuẩn (CSI), cung cấp các chi tiết kỹ thuật chính xác cho từng thành phần xây dựng, giúp đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng và thống nhất trong quá trình thi công.
Hình 3-1 Sơ đồ vòng điều khiển ví dụ
Quá trình chạy thử
Trong quá trình chạy thử, nhiều bước đã được thực hiện giống với các bước trong kiểm chứng và kiểm tra vòng điều khiển, đảm bảo tính nhất quán trong quy trình vận hành Tuy nhiên, các bước này trong chạy thử chỉ là tài liệu tham khảo nhằm xác nhận các bước đã thực hiện đúng theo quy trình kỹ thuật Việc này giúp tối ưu hóa quá trình kiểm tra và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định trước khi đưa vào vận hành chính thức.
Bài 3: Vận hành thử vòng điều khiển Trang 37 chính thức và kỹ lưỡng hơn Đây là chứng nhận cuối cùng rằng toàn bộ vòng điều khiển đã được xây dựng chính xác và đang làm việc theo các đặc điểm kỹ thuật
Chạy thử bình thường liên quan đến kiểm tra thành phần và tuân theo đó là kiểm tra vòng điều khiển chức năng Các thiết bị thành phần đơn lẻ như công tắc, rơ le, áp kế hoặc nhiệt kế không gắn kết với vòng điều khiển được kiểm tra riêng như các thiết bị độc lập trong quy trình chạy thử Vòng điều khiển thường được kiểm tra trước bằng phương pháp mô phỏng, sau đó là kiểm tra khi hệ thống hoạt động thực tế Quá trình kiểm tra thường được thực hiện qua các giai đoạn: ban đầu vận hành bằng tay, sau đó tăng cường tự động hóa, và cuối cùng kiểm tra trong chế độ vận hành bình thường của hệ thống Mỗi hệ thống đều có danh sách kiểm tra chạy thử chi tiết phù hợp với đặc thù, và quy trình thực tế sẽ phụ thuộc vào hệ thống cụ thể đang được kiểm tra Một quy trình kiểm tra điển hình bao gồm các bước chuẩn bị, kiểm tra thành phần, kiểm tra chức năng, và xác nhận hoạt động chính xác của hệ thống.
Bước 1 trong quy trình chuẩn bị dự án là tập hợp tất cả các bản vẽ và tài liệu liên quan như sơ đồ P&ID, sơ đồ dòng chảy, sơ đồ dây dẫn, sơ đồ ống dẫn và ống cách điện Ngoài ra, cần thu thập các bản vẽ chi tiết, bản vẽ mặt cắt, danh sách thiết bị, biểu panel và các đặc điểm kỹ thuật để đảm bảo đầy đủ thông tin phục vụ quá trình thi công và vận hành dự án.
Bước 2 trong quy trình kiểm tra áp suất yêu cầu thực hiện kiểm tra theo các giá trị thiết kế đã lắp đặt Các thông số quan trọng cần kiểm tra bao gồm thời gian thực hiện, môi trường kiểm tra phù hợp, và mức áp suất chính xác Việc kiểm tra đúng các yếu tố này giúp đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn, hiệu quả theo thiết kế đã đề ra.
Bước 3 quan trọng là kiểm tra để xác nhận tất cả các thiết bị đã được hiệu chuẩn đầy đủ Dấu hiệu nhận biết thiết bị đã được hiệu chuẩn có thể là các tem hiệu chuẩn được dán trên thiết bị, thường do nhà sản xuất thiết bị thực hiện Việc kiểm tra này đảm bảo thiết bị hoạt động chính xác và phù hợp với tiêu chuẩn, đồng thời có thể được yêu cầu như một bước trong quy trình kiểm chứng chất lượng.
Bước 4 Thực hiện kiểm tra cơ khí Bao gồm các công việc sau:
Đảm bảo rằng mỗi thiết bị đã được lắp đặt chính xác tại vị trí phù hợp, được nhận diện bằng thẻ số vòng điều khiển, và có đủ không gian để thuận tiện cho công tác vận hành và bảo trì.
Kiểm tra các van để đảm bảo rằng không bị lắp ngược và tất cả các van điều khiển hoạt động chính xác Thực hiện kiểm tra tín hiệu vào để xác nhận rằng các van mở và đóng hoàn toàn, không có điểm nào bị kẹt hoặc hoạt động chậm chạp, giúp đảm bảo hệ thống vận hành an toàn và hiệu quả.
• Kiểm tra các đường cấp khí nén thiết bị về rò rỉ, các điểm nhúm và sự có mặt của bụi hay hơi ẩm
Bước 5 Thực hiện các kiểm tra điện Bao gồm các công việc sau:
• Chứng nhận rằng điện áp cung cấp cho vòng điều khiển là chính xác
• Đảm bảo rằng cấu hình điện (điện áp) của tất cả thiết bị trùng khớp với các đặc điểm kỹ thuật công việc
• Chứng nhận sự thông mạch dây dẫn điểm-tới-điểm như đã so sánh với sơ đồ vòng điều khiển
• Kiểm tra dây dẫn đối với các mạch ngắn mạch vô tình với đất
Chứng nhận rằng các nối đất theo quy định đã được thực hiện đúng quy trình, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện Các vỏ cáp tín hiệu trên cùng một cáp không bị nối đất tại nhiều điểm, nhằm tránh hiện tượng chập mạch và nhiễu tín hiệu Việc đảm bảo các tiêu chuẩn này giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu suất hoạt động của hệ thống điện và truyền dẫn tín hiệu.
• Kiểm tra các tín hiệu ngõ ra của transmitter
• Chứng nhận rằng hiển thị ngõ ra của transmitter chính xác tại bộ điều khiển hay hệ thống điều khiển máy tính
• Kiểm tra hoạt động của các thiết bị thành phần đơn lẻ chẳng hạn như các công tắc, rơ le và các áp kế hoặc nhiệt kế
• Kiểm tra các cài đặt bộ điều khiển và điều chỉnh nếu cần thiết
• Xác nhận rằng các thiết bị ngõ ra chuyển sang chế độ an toàn dự phòng khi có lỗi
Bước 6 Kiểm tra hoạt động của tất cả các thiết bị an toàn, các khóa liên động và các báo động
Bước 7 Chứng nhận hoạt động các vòng điều khiển chức năng hoặc với quá trình mô phỏng hoặc với quá trình đang làm việc
Bước 8 Khắc phục bất kỳ các vấn đề nào sử dụng quá trình có hệ thống về xử lý lỗi và sửa chữa
Bước 9 trong quy trình là tập hợp các hồ sơ kiểm tra hoàn chỉnh sau khi tất cả các thành phần đã hoạt động hợp lệ và được kiểm tra kỹ lưỡng Các hồ sơ này bao gồm các bản vẽ thi công, dữ liệu nhà cung cấp và sổ tay hướng dẫn, tạo thành một gói tài liệu hệ thống hoàn chỉnh để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của dự án xây dựng.
Bài 4: Xử lý lỗi vòng điều khiển Trang 39
BÀI 4: XỬ LÝ LỖI VÒNG ĐIỀU KHIỂN
Các Nguyên Tắc Cơ Bản Của Xử Lý Lỗi Một Vòng Điều Khiển
Trong quá trình xử lý lỗi vòng điều khiển, việc tuân thủ các bước cơ bản là rất quan trọng để đảm bảo sửa chữa hiệu quả Các bước này bao gồm xác định nguyên nhân lỗi, kiểm tra các thành phần liên quan, phân tích dữ liệu hệ thống và thực hiện các biện pháp khắc phục phù hợp Việc thực hiện đúng quy trình giúp giảm thời gian chẩn đoán, tăng độ chính xác và cải thiện hiệu suất hệ thống điều khiển tự động Tuân thủ các bước này còn giúp nâng cao khả năng duy trì và vận hành ổn định của hệ thống trong môi trường công nghiệp.
2 Nhận biết các thành phần vòng điều khiển
4 Xử lý lỗi vòng điều khiển
5 Sửa chữa và thay thế các thiết bị trong vòng điều khiển.
Nhận biết vấn đề
Xử lý lỗi vòng điều khiển bắt đầu bằng việc nhận biết vấn đề thông qua các triệu chứng rõ ràng hoặc quan sát của người vận hành trong một khoảng thời gian Các kỹ thuật viên cần lắng nghe cẩn thận các phản hồi của người vận hành để xác định chính xác vấn đề Tuy nhiên, kỹ thuật viên ít kinh nghiệm thường dựa vào nhận thức cá nhân mà bỏ qua những yếu tố quan sát hàng ngày hoặc những mô tả không kỹ thuật của người vận hành, điều này có thể gây mất đi thông tin quan trọng trong quá trình xử lý lỗi Việc hiểu rõ các mô tả của người vận hành về quá trình hoặc hoạt động có thể là công cụ hữu ích giúp xác định nguyên nhân và vị trí của sự cố trong vòng điều khiển.
Các câu hỏi mà bạn có thể hỏi người vận hành để giúp hiểu và chuẩn đoán vấn đề bao gồm như sau:
• “Vòng điều khiển này vừa mới bắt đầu trục trặc hay là nó là vấn đề mãn tính (định kỳ)?”
• “Vấn đề có biến mất khi bộ điều khiển ở vị trí bằng tay?”
• “Vấn đề là tốt hơn hay xấu đi nếu thời tiết là ấm, lạnh, khô hay ẩm ướt?”
• “Có ai đó đã cố gắng sửa vấn đề trước đây chưa?”
• “Ai là các kỹ thuật viên đã làm việc tại vòng điều khiển này trước đây?”
Việc hỏi người vận hành về vấn đề là rất quan trọng để tránh phải lặp lại nhiều công việc nhằm đạt được kết quả như mong muốn Đặt câu hỏi giúp bạn hiểu rõ hơn về quá trình xử lý lỗi, cung cấp thông tin giá trị và tiết kiệm thời gian trong quá trình khắc phục sự cố Điều này không những giúp duy trì hiệu quả công việc mà còn đảm bảo quá trình xử lý lỗi diễn ra nhanh chóng và chính xác hơn.
Một công cụ quan trọng để xử lý lỗi là hồ sơ bảo trì hoặc lịch sử tài liệu của vòng điều khiển Các cơ sở thường lưu trữ các hồ sơ này để ghi lại các vấn đề xảy ra và các biện pháp sửa chữa đã thực hiện trước đây liên quan đến vòng điều khiển Việc kiểm tra hồ sơ bảo trì giúp xác định xem lỗi hiện tại có trùng với các sự cố đã được xử lý trong quá khứ không, từ đó giúp đưa ra các biện pháp khắc phục phù hợp Đặc biệt, nếu vấn đề đã từng xảy ra, cần lưu ý những bước đã thực hiện để khắc phục nhằm tránh lặp lại lỗi và tối ưu hóa quá trình bảo trì.
Các vấn đề định kỳ trong cùng một vòng điều khiển có thể chỉ ra nguyên nhân bên ngoài mà chưa được xác định chính xác hoặc chưa được xử lý triệt để Ghi chép từ các kỹ thuật viên trước đó là công cụ hữu ích để định vị hoặc xác định nguyên nhân của vấn đề Nếu hồ sơ cho thấy không có vấn đề trong các vòng điều khiển trước, việc xem xét lại lịch sử các bất thường trên các vòng điều khiển tương tự có thể giúp xác định nguyên nhân tiềm ẩn của vấn đề hiện tại.
Bài 4: Xử lý lỗi vòng điều khiển Trang 41
Sau khi nghe phản hồi từ người vận hành và xem xét lịch sử hoạt động của vòng điều khiển, bước tiếp theo là thực hiện kiểm tra trực quan để phát hiện các bất thường rõ ràng Điều này giúp xác định chính xác các vấn đề của hệ thống để có phương án sửa chữa phù hợp Việc kiểm tra trực quan là một bước quan trọng trong quá trình xác định nguyên nhân sự cố của vòng điều khiển.
Nhận biết các thành phần vòng điều khiển
Để xử lý lỗi trong các vòng điều khiển đi qua nhiều vùng của dây dẫn nội hoặc ống dẫn khí nén, bạn cần tham chiếu sơ đồ vòng điều khiển để hiểu rõ cấu trúc hệ thống Việc này giúp dễ dàng xác định vị trí thành phần gặp sự cố ở các vị trí khác nhau trong hệ thống Trước khi tiếp tục phân tích và xử lý lỗi, bạn phải dịch nghĩa sơ đồ vòng điều khiển để có thể áp dụng logic phù hợp trong việc xác định nguyên nhân và cách khắc phục.
Bản vẽ hình 4-1 thể hiện sơ đồ vòng điều khiển gồm tất cả các thành phần và dây dẫn bên trong hệ thống điều khiển áp suất, được chia thành ba khu vực chính: quá trình hiện trường, đầu nối panel và phòng điều khiển Trong đó, transmitter áp suất (PT1) và van điều khiển áp suất (PCV1) được lắp đặt tại khu vực quá trình hiện trường để đo lường và điều chỉnh áp suất trực tiếp Tín hiệu truyền trong vòng điều khiển là dạng tín hiệu tương tự 4-20 mA, và do van PCV1 là loại van điều khiển khí nén, có một bộ chuyển đổi I/P đặt gần van để biến đổi tín hiệu từ bộ điều khiển thành tín hiệu khí nén tỷ lệ phù hợp Ngoài ra, trong vòng điều khiển còn có một áp kế (PI1) đặt gần PT1 để theo dõi áp suất hiện tại một cách chính xác.
Dây dẫn hiện trường nối với dây dẫn vòng điều khiển trong vùng đấu nối panel, thường đặt trong phòng điều khiển, phía sau bảng hoặc trên tường để dễ dàng truy cập khi cần thiết Bảng điều khiển phòng điều khiển cung cấp nguồn điện cho vòng điều khiển và PLC, kèm theo hệ thống hiển thị (YIC1) giúp theo dõi trạng thái hoạt động Việc có bản vẽ sơ đồ hệ thống rõ ràng là rất quan trọng để dễ dàng xử lý sự cố khi vòng điều khiển mới được lắp đặt, tránh gặp phải những khó khăn không đáng có.
Hiểu vòng điều khiển
Hiểu rõ cách hoạt động của vòng điều khiển là điều cần thiết để xử lý lỗi hiệu quả, đặc biệt là về nguồn điện và các tín hiệu truyền qua vòng điều khiển Không nhất thiết phải thành thạo vận hành mọi vòng điều khiển trong mọi tình huống, nhưng bạn cần tự chủ cao để nắm bắt vai trò của vòng điều khiển trong quá trình xử lý sự cố Nếu hoạt động của vòng điều khiển hoặc quá trình nằm ngoài kiến thức trung bình, bạn phải tự làm quen bằng cách xem lại sơ đồ P&ID, sơ đồ vòng điều khiển, tài liệu bảo trì và vận hành (O&M), cũng như các bản vẽ liên quan Thêm vào đó, việc hỏi ý kiến các vận hành viên, giám sát viên và kỹ thuật viên, cùng quan sát quá trình sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn cách vòng điều khiển vận hành trong hệ thống.
Không bao giờ xử lý lỗi trong một vòng điều khiển mà không hiểu rõ chức năng của vòng đó trong toàn bộ quy trình Thao tác này có thể dẫn đến kết quả khắc phục không thành công hoặc gây nguy hiểm cho bạn và những người trong nhà máy do vô tình tạo ra các thay đổi không mong muốn trong quá trình Hiểu rõ các thiết bị và chức năng riêng của chúng trong vòng điều khiển là điều cần thiết để tránh làm thay đổi quá trình hoặc gây ra các tình huống nguy hiểm Nếu không tự tin về kiến thức của mình, bạn không nên tự ý xử lý vấn đề để đảm bảo an toàn cho bản thân và mọi người xung quanh.
Trong quá trình khôi phục vòng điều khiển về trạng thái vận hành mong muốn, việc xử lý lỗi liên quan đòi hỏi phải so sánh điều kiện bình thường và bất thường của hệ thống Hiểu rõ các điều kiện này hoặc có người hỗ trợ mô tả trạng thái bình thường giúp quá trình so sánh diễn ra chính xác, đóng vai trò là công cụ quan trọng trong việc xử lý lỗi hệ thống Khi đã nắm rõ sự khác biệt giữa trạng thái bình thường và bất thường, bạn có thể bắt đầu xác định các nguyên nhân có thể gây ra sự cố để đưa ra giải pháp phù hợp.
Hình 4-1 Sơ đồ vòng điều khiển
Bài 4: Xử lý lỗi vòng điều khiển Trang 43
Xử lý lỗi vòng điều khiển
Mặc dù quy trình khóa hãm và treo thẻ (LOTO) là cần thiết và phải được quy định rõ trong tất cả các cơ sở, nhưng nhân viên không phải lúc nào cũng tuân thủ đúng quy trình này Trong quá trình xử lý lỗi hoặc thực hiện các thay đổi về vị trí của van, công tắc, cầu dao điện hoặc thiết bị dừng, việc không tuân thủ quy trình LOTO có thể gây nguy hiểm Chính vì vậy, việc đảm bảo cô lập vòng điều khiển khỏi quá trình trước khi xử lý lỗi hoặc thực hiện công việc là vô cùng quan trọng để tránh các rủi ro và đảm bảo an toàn tuyệt đối.
Mỗi kinh nghiệm xử lý lỗi vòng điều khiển đều mang tính độc nhất, nhưng cách suy nghĩ chắc chắn có xu hướng áp dụng rộng rãi cho tất cả các hoạt động xử lý lỗi Phần này cung cấp ví dụ minh họa về vấn đề trong vòng điều khiển, giúp làm rõ quá trình xử lý lỗi, đồng thời tham khảo sơ đồ trong hình 16 để dễ hình dung hơn về cách xử lý lỗi trong hệ thống.
Trong quá trình xử lý lỗi, PCV1 không phản hồi trước tín hiệu sơ cấp mô phỏng từ thiết bị kiểm tra và hoạt động như thể nó không thuộc vòng điều khiển, dẫn đến nghi ngờ về các thành phần hoặc kết nối dây dẫn Mọi vấn đề này đều có thể xuất phát từ bất kỳ thành phần hoặc dây dẫn nào trong hệ thống Vì vậy, khi gặp lỗi như vậy, việc bắt đầu kiểm tra từ đâu là câu hỏi quan trọng để xác định nguyên nhân chính xác.
Bạn bắt đầu quá trình xử lý lỗi bằng cách nhận biết vấn đề, đặc biệt là trong bước kiểm chứng vòng điều khiển lần đầu tiên Đây là điểm quan trọng để xác định xem hệ thống có hoạt động đúng hay không Nếu không có đáp ứng từ van điều khiển, đây có thể là nguyên nhân chính gây ra sự cố Việc kiểm tra kỹ lưỡng vòng điều khiển giúp bạn phát hiện lỗi chính xác và bắt đầu quá trình sửa chữa hiệu quả.
Các vấn đề cơ bản trong xử lý lỗi thứ 2 và thứ 3 liên quan đến việc nhận biết các thành phần của vòng điều khiển và hiểu rõ nguyên lý hoạt động của vòng điều khiển Việc lắp đặt vòng điều khiển giúp người dùng có kiến thức tương đối về các vấn đề này, trong khi những người chưa lắp đặt cần tham khảo sơ đồ dây dẫn hoặc sơ đồ vòng điều khiển để làm quen với cấu trúc, thành phần và chức năng của hệ thống.
Tiếp theo, cần tập trung kiểm tra van điều khiển, vì sự không phản hồi của nó là biểu hiện của vấn đề trong vòng điều khiển Để xử lý, hãy bắt đầu kiểm tra các thiết bị trong vòng điều khiển, bắt đầu từ nguồn điện, xác nhận rằng nguồn cung cấp là 24 VDC Tuy nhiên, do nguồn điện trong vòng điều khiển nằm trong phòng điều khiển và vấn đề xuất hiện tại van điều khiển, cần xem xét kỹ lưỡng các thành phần để xác định chính xác nguyên nhân.
Xử lý lỗi trong hệ thống điều khiển yêu cầu sử dụng thiết bị kiểm tra hợp lệ để đảm bảo quá trình khắc phục hiệu quả và chính xác Nếu không có sẵn thiết bị kiểm tra mô phỏng vòng điều khiển, quá trình xử lý lỗi sẽ kéo dài hơn nhiều và có thể chỉ áp dụng phương pháp thử và lỗi, phương pháp không được khuyến nghị Trong những trường hợp thiếu thiết bị kiểm tra hợp lệ, công việc xử lý lỗi nên để nhân viên tự động hóa, những người đã được đào tạo và trang bị thiết bị phù hợp thực hiện hoặc đảm bảo có thiết bị kiểm tra hợp lệ sẵn sàng sử dụng.
Điểm bắt đầu tốt nhất là đảm bảo rằng nguồn khí nén được kết nối chính xác và cung cấp khí nén đủ cho thiết bị, bao gồm bộ tác động van, bộ định vị van (nếu có) và bộ chuyển đổi I/P Sự thiếu hụt khí nén cho bất kỳ thành phần nào sẽ khiến van hoạt động không chính xác Việc kiểm tra được thực hiện trực tiếp qua các kết nối khí nén hoặc bằng đồng hồ kiểm tra chính xác (0-60 psi hoặc 0-400 kPa), hoặc sử dụng thiết bị hiệu chuẩn khí nén/thiết bị hiệu chuẩn đa năng Nếu không có nguồn khí nén, cần xác định vị trí đường ống hoặc ống dẫn bị rò rỉ hoặc gián đoạn để xử lý kịp thời.
CẢNH BÁO Không bao giờ được mở van cấp nguồn khí nén đã đóng cho tới khi bạn đã xác định được tại sao van lại ở vị trí đóng
Để xác định nguyên nhân khi van không phản hồi vòng điều khiển dù nguồn khí nén hợp lệ đã có mặt tại tất cả các thành phần, bước đầu là kiểm tra nguồn điện đến bộ chuyển đổi bằng cách đo giữ S+ và S- với vôn kế DC hoặc thiết bị kiểm tra vòng điều khiển Nếu có điện áp, cần loại trừ các vấn đề trong mạch điện nguồn Tiếp theo, kiểm tra hoạt động của bộ chuyển đổi I/P bằng cách ngắt dây dẫn trong vòng điều khiển và mô phỏng tín hiệu 4-20 mA qua các đầu S+ và S- bằng thiết bị chuẩn hoặc đa năng Van cần mở hoặc đóng khi điều chỉnh dòng điện từ 4 đến 20 mA và phản hồi phù hợp, xác định rằng bộ chuyển đổi và van hoạt động đúng Nếu van phản hồi rõ ràng, vấn đề nằm trong vòng điều khiển hoặc mạch tín hiệu điều tiết dòng điện như bộ điều khiển; ngược lại, nếu van không phản hồi, bộ chuyển đổi hoặc van có thể bị lỗi hoặc bị kẹt, gây ra sự cố trong hệ thống.
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
Bài 4: Xử lý lỗi vòng điều khiển Trang 45
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
502 Bad GatewayUnable to reach the origin service The service may be down or it may not be responding to traffic from cloudflared
• Vấn đề: van (PCV1) không đáp ứng
• Kiểm tra: bạn đã kiểm tra nguồn khí hợp lệ cho tất cả các thiết bị khí nén
• Kiểm tra: bạn không có điện nguồn tại bộ chuyển đổi I/P
• Kiểm tra: van điều khiển vẫn tốt
• Kiểm tra: bộ chuyển đổi I/P vẫn bình thường
• Kiểm tra: bạn vẫn có 24 VDC tại ngõ ra của nguồn điện
Kết luận quan trọng là bạn đang gặp phải một mạch điện bị hở trong dây dẫn của vòng điều khiển Để xử lý vấn đề hiệu quả, bạn cần kiểm tra hệ thống một cách chi tiết tại các điểm đầu mối khác nhau nhằm xác định chính xác vị trí hở mạch Việc định vị đúng chỗ hỏng giúp phục hồi hoạt động của hệ thống điều khiển một cách nhanh chóng và chính xác.
Dựa vào các kết luận này, bạn có thể tiếp tục kiểm tra có lô-gic, sử dụng sơ đồ dây dẫn / sơ đồ vòng điều khiển (hình 4-1)
Bước 1 Kiểm tra 24 VDC giữa đầu nối 2 và 11 trên TB2 Bước này kiểm tra kết nối dây dẫn nguồn điện 24 VDC tới TB2
Bước 2 Kiểm tra 24 VDC giữa đầu nối 10 và 11 trên TB2 Bước kiểm tra này đảm bảo rằng dây nối tắt được nối giữa đầu nối 2 và 10 trên TB2
Bước 3 là kiểm tra điện áp giữa đầu nối 9 và 10 trên TB2 để xác nhận rằng cáp điện SC#1 từ TB2 đến bộ truyền áp suất (PT1) hoạt động chính xác Việc kiểm tra này giúp đảm bảo không có vòng điều khiển hở nào trong mạch điện bên trong của PT1, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và chính xác.
Bước 4 Kiểm tra điện áp giữa đầu nối 8 và 10 trên TB3 Bước kiểm tra này xác nhận tính toàn bộ của cáp điện SC#2 từ TB2 tới TB3
Sửa chữa vòng điều khiển
Sau khi xác định rõ vấn đề, bước tiếp theo là tiến hành sửa chữa để khắc phục lỗi, phù hợp với loại vấn đề gặp phải Nếu thiết bị gặp sự cố, cần sửa chữa hoặc thay thế linh kiện phù hợp; các vấn đề về dây dẫn hoặc ống dẫn yêu cầu sửa chữa để đảm bảo hoạt động bình thường Trong mọi trường hợp, cần tuân thủ đúng quy trình của công ty để đảm bảo chất lượng và an toàn trong quá trình sửa chữa.
Ghi chép lại các công việc đã thực hiện trong quá trình chẩn đoán vấn đề và khắc phục là một bước quan trọng thường bị bỏ qua Việc lưu giữ hồ sơ giúp các kỹ thuật viên tương lai có thể tận dụng kinh nghiệm của bạn và nâng cao hiệu quả công việc Ngoài ra, công ty bạn cũng mong đợi bạn duy trì hồ sơ này trong suốt quá trình sửa chữa, bao gồm các thành phần đã sửa hoặc thay thế Nếu công ty sử dụng hệ thống quản lý tài sản thông minh (IAMS), quá trình này có thể được tổ chức một cách hiệu quả và phân luồng rõ ràng hơn.
Xử lý lỗi một quá trình dao động
Quá trình dao động là vấn đề phổ biến trong các hệ thống điều khiển, đặc trưng bởi phản ứng liên tục trước nhiễu thay vì trở về trạng thái ổn định sau một thời gian nhất định Xử lý lỗi trong các quá trình dao động hoặc động học đòi hỏi kiến thức vững về hệ thống và sự kiên nhẫn, vì quá trình có thể biến đổi liên tục, làm cho việc so sánh các số đo tĩnh trở nên khó khăn Quy trình cơ bản để xử lý lỗi kiểu quá trình này sẽ được trình bày kỹ hơn trong phần sau của tài liệu.
Xác nhận rằng vấn đề tồn tại
Trong nhiều trường hợp, người vận hành phát hiện lỗi hệ thống thông qua quan sát các triệu chứng hoặc các báo động chỉ thị sự cố Quá trình dao động ban đầu có thể được ghi nhận trên thiết bị ghi của bộ điều khiển, và bước đầu tiên khi phát hiện trục trặc là xác nhận rõ ràng sự cố trong hệ thống Sau đó, cần tiến hành nghiên cứu thêm để xác định nguyên nhân chính xác của vấn đề nhằm đảm bảo xử lý hiệu quả.
• Vấn đề được phát hiện như thế nào?
• Khi nào vấn đề bắt đầu?
• Vấn đề là liên tục hay gián đoạn?
Quan sát hệ thống hoạt động Điều này cho phép bạn thấy các triệu chứng tận mắt và chứng nhận hệ thống làm việc như thế nào.
Thu thập thông tin
Ngoài việc xác định vấn đề, bạn cần thu thập thông tin về hệ thống và cách nó được thiết kế để hoạt động hiệu quả Ba nguồn thông tin quan trọng bao gồm người vận hành, đồ họa panel và sơ đồ vòng điều khiển Người vận hành cung cấp các dữ liệu liên quan đến hoạt động của hệ thống, trong khi đồ họa panel (hình 4-2) không chỉ là trung tâm điều khiển mà còn cung cấp thông tin quan trọng về quá trình vận hành.
Hình 4-2.Ví dụ về một đồ họa panel
Sơ đồ vòng điều khiển cung cấp thông tin chi tiết về các thành phần và thiết kế của hệ thống vòng điều khiển Trong ví dụ minh họa (hình 4-3), sơ đồ này giúp hiểu rõ cấu trúc và hoạt động của vòng điều khiển, từ đó tối ưu hóa hiệu quả vận hành Đây là tài nguyên quan trọng cho các kỹ sư và nhà thiết kế trong việc phân tích và cải tiến hệ thống điều khiển tự động.
• Cảm biến dòng (FT 112) là tấm orifice
• Transmitter dòng (FT 112) cảm nhận chênh áp qua tấm orifice và gửi tín hiệu khí nén tới bộ điều khiển dòng có ghi
• Bộ điều khiển dòng có ghi (FRC 112) gửi tín hiệu khí nén tới van điều khiển dòng
• Van điều khiển dòng (FCV 112) đáp ứng trước tín hiệu bộ điều khiển để điều khiển lưu lượng của chất lưu quá trình
Hình 4-3 Sơ đồ vòng điều khiển
Bài 4: Xử lý lỗi vòng điều khiển Trang 49
Nhận biết các nguyên nhân có thể của vấn đề
Khi đã xác định các triệu chứng của vấn đề và hiểu rõ hệ thống hoạt động ra sao, bạn có thể bắt đầu phân tích các nguyên nhân có thể gây ra vấn đề đó, từ đó đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm khắc phục hiệu quả.
Triệu chứng của quá trình dao động trong vòng điều khiển dòng thường gồm các dấu hiệu rõ ràng phản ánh sự bất ổn trong hệ thống, như các biến động không ổn định hoặc quá trình không đạt được trạng thái cân bằng mong muốn Những triệu chứng này có thể xuất hiện dưới dạng dao động quá mức hoặc thiếu chính xác trong kết quả điều khiển, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hệ thống Việc nhận biết sớm các triệu chứng này giúp xác định các vấn đề về điều khiển, từ đó áp dụng các biện pháp chỉnh sửa phù hợp để duy trì hoạt động ổn định và tối ưu của hệ thống điều khiển dòng.
• Transmitter có thể đang trục trặc và đang truyền tín hiệu sai
• Bộ điều khiển lỗi có thể đang gây dao động; điều này có thể xảy ra nếu bộ điều khiển không được chỉnh định hợp lệ
• Van điều khiển có thể đang kẹt hoặc bộ tác động có thể đang không hoạt động đúng
• Tự bản thân quá trình có thể đang dao động do thay đổi trong các đặc tính chất lưu quá trình
Hoạt động của bộ điều khiển thường là bước kiểm tra ban đầu dễ dàng nhất để xác định tình trạng của hệ thống Việc chuyển bộ điều khiển sang chế độ bằng tay giúp bỏ qua các thành phần tự động, tạo ra tín hiệu ngõ ra độc lập để quan sát phản hồi của quá trình Do đó, kiểm tra bằng tay là phương pháp hiệu quả để phát hiện nguyên nhân đơn giản gây ra sự cố và xác định xem bộ điều khiển có thể bị hỏng hay không.
Trong chế độ bằng tay, cần dừng dao động ngay lập tức nếu bộ điều khiển gặp sự cố nhằm tránh gây hỏng hóc Nếu dao động tiếp tục dù đã dừng, có thể bộ điều khiển không phải là nguyên nhân chính gây ra vấn đề Để kiểm tra bộ điều khiển một cách chính xác, bạn có thể thực hiện các bước kiểm tra phù hợp nhằm xác định tình trạng hoạt động của bộ điều khiển.
Bước 1 Chuyển công tắc trao đổi bộ điều khiển tới vị trí trung tâm
Bước 2 Làm trùng ngõ ra với setpoint Điều này được thực hiện để làm giảm sự cố trong khi quá độ từ tự động sang bằng tay
Bước 3 Chuyển công tắc sang bằng tay
Khi ngõ ra ổn định trong khi ngõ vào tiếp tục dao động, điều này cho thấy bộ điều khiển đang nhận tín hiệu dao động Tình trạng này cho thấy bộ điều khiển có thể không phải là nguyên nhân gây ra vấn đề.
Khi bộ điều khiển không phải là nguyên nhân gây ra vấn đề, quá trình xác định nguyên nhân tiếp tục bằng cách kiểm tra các yếu tố khác như van, transmitter và các thành phần còn lại trong hệ thống Việc này giúp đảm bảo chẩn đoán chính xác và xác định rõ nguồn gây sự cố, từ đó đưa ra các giải pháp khắc phục phù hợp để duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.
Kiểm tra các thiết bị tại hiện trường
Trước khi lên hiện trường, việc kiểm tra lại vòng điều khiển là rất cần thiết để xác định phương pháp tiếp cận vấn đề hiệu quả Thực hiện kiểm tra trực quan và quan sát các số đo của đồng hồ giúp nhận diện nhanh các nguyên nhân có thể gây ra sự cố Áp dụng các bước kiểm tra thiết bị tại hiện trường sẽ giúp xác định chính xác nguyên nhân và giảm thiểu thời gian khắc phục.
Bước 1: Kiểm tra đồng hồ ngõ ra của transmitter để xác định xem nó có đang dao động hay không Nếu đồng hồ dao động, điều này cho thấy ngõ ra của transmitter đang không ổn định, có thể do vấn đề trong transmitter, van hoặc quá trình vận hành.
Bước 2 Kiểm tra đồng hồ nguồn khí thiết bị tới transmitter Nếu transmitter đang nhận nguồn giật cục, nó có thể gây dao động trong ngõ ra transmitter
Trong bước kiểm tra trực quan van, việc quan sát trục van giúp xác định nó có đang chuyển động hay không, đảm bảo hoạt động ổn định Trục van cần duy trì trạng thái ổn định khi bộ điều khiển hoạt động ở chế độ bằng tay, để đảm bảo hệ thống vận hành chính xác Nếu trục van chuyển động bất thường, có thể do bộ tác động hoặc bộ định vị van gặp sự cố, cần kiểm tra nguồn khí nén và các ngõ ra để phát hiện vấn đề kịp thời.
Hoạt động của transmitter được kiểm tra bằng cách thực hiện kiểm tra 0 đầu tiên để xác định chính xác hoạt động của thiết bị Quá trình này bao gồm cân bằng hóa áp suất ở hai phía của transmitter chênh áp để đạt được giá trị chênh áp bằng 0 Khi chênh áp bằng 0, ngõ ra của transmitter phải cho giá trị tín hiệu tương đương với 0, đảm bảo thiết bị hoạt động chính xác Nếu ngõ ra giảm hoặc tiếp tục dao động sau khi thực hiện kiểm tra 0, điều này có thể cho thấy transmitter là nguyên nhân của sự cố Một phương pháp hiệu quả để kiểm tra 0 trên transmitter chênh áp là cân bằng áp suất ở cả hai phía trước khi quan sát và điều chỉnh ngõ ra để đạt mức 0 mong muốn.
Bước đầu tiên là mở van cân bằng hóa hoặc van đường vòng để đặt ngõ ra về 0 và ngưng dao động Thao tác này đảm bảo rằng transmitter phản ứng chính xác với sự thay đổi về chênh áp, giúp chuẩn hóa quá trình đo lường và tối ưu hoá hoạt động cảm biến.
Bước 2 Đóng van phía áp suất cao của transmitter
Bước 3 Đóng van phía áp suất thấp của transmitter
Bước 4 Với transmitter trên đường vòng, ngõ ra 0 ổn định chỉ báo rằng transmitter là đang đáp ứng tối thiểu trước những thay đổi trong chênh áp
Bước 5 Một khi vị trí của nó đã được chứng nhận, transmitter cần được đưa trở lại làm việc
Bước 6 Mở van áp suất thấp
Bước 7 Mở van áp suất cao
Bước 8 Đóng van đường vòng
Nếu dao động tái xuất hiện khi chênh áp khôi phục, nguyên nhân có thể bắt nguồn từ chính quá trình vận hành, chẳng hạn như chốt van điều khiển bị lỏng hoặc transmitter gặp trục trặc, cho đến khi chênh áp được cảm nhận rõ ràng Việc kiểm tra các vấn đề này đòi hỏi thời gian và công sức, do đó, phương pháp hiệu quả nhất là thực hiện kiểm tra nhanh quy trình đầu tiên để xác định nguyên nhân chính xác.
Xác định vấn đề
Khi nguyên nhân của vấn đề xuất hiện trong quá trình, sơ đồ vòng điều khiển hoặc sơ đồ P&ID cung cấp thông tin quan trọng về thiết bị và chức năng của chúng trong hệ thống điều khiển quá trình Ví dụ, hình 4-3 cho thấy có một trống với đường ống từ đáy qua van hút đến bơm, sau đó từ bơm đi tới van xả và tấm orifice hoặc phần tử sơ cấp dòng, giúp xác định các nguồn có thể gây ra vấn đề như đường ống quá trình, van hoặc bơm Việc kiểm tra các khả năng này trước giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình loại bỏ và sửa chữa thiết bị.
Các kỹ thuật viên đã xác định van hút giữa bình và bơm bị đóng bán phần, gây ra áp suất thấp bất thường tại đầu hút của bơm Áp suất thấp này có thể khiến hình thành các bọt hơi trong quá trình bơm, dẫn đến hiện tượng nổ bong bóng hơi Việc kiểm tra và khắc phục van chặn bán phần là cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống bơm và tránh các sự cố liên quan đến áp suất.
Bài 4: Xử lý lỗi vòng điều khiển Trang 51 tại đầu xả bơm Quá trình này gọi là xâm thực Xâm thực dẫn tới xung lực dòng và áp suất bơm Khi bơm bị xâm thực, nó gây ra dao động trong đầu xả bơm Dao động này được đo chính xác bởi hệ thống thiết bị, nhưng bộ điều khiển không thể khắc phục vấn đề này
Khi vấn đề van được khắc phục, vấn đề sẽ biến mất, nhưng các kỹ thuật viên cần chứng nhận rằng vấn đề đã thực sự được sửa chữa Việc xác nhận này thường đòi hỏi lặp lại các kiểm tra ban đầu để đảm bảo vấn đề đã được loại bỏ hoàn toàn Trong quá trình kiểm tra, các bước như kiểm tra hệ thống và xác nhận hoạt động bình thường của van là rất quan trọng để đảm bảo sửa chữa thành công và an toàn cho hệ thống.
Vặn công tắc trao đổi bộ điều khiển sang vị trí seal
Làm trùng ngõ ra với setpoint
Vặn công tắc sang vị trí tự động
Quan sát ngõ vào và ngõ ra để đảm bảo chúng hoạt động ổn định, không có hiện tượng dao động Việc ngõ vào và ngõ ra không bị dao động cho thấy hệ thống đang vận hành trơn tru và đã được khắc phục hiệu quả Điều này rất quan trọng trong việc duy trì hiệu suất và độ ổn định của hệ thống, đảm bảo không xảy ra lỗi hoặc sự cố không mong muốn.
Sử dụng lưu đồ xử lý lỗi
Lưu đồ là công cụ xử lý lỗi được sử dụng để ghi lại các vấn đề phổ biến bằng cách hỏi một loạt câu hỏi lô-gic nhằm loại bỏ các khả năng nhất định Qua việc lướt qua lưu đồ, người dùng sẽ dễ dàng xác định nguyên nhân chính của vấn đề Hình 4-4 trình bày một ví dụ điển hình về lưu đồ xử lý lỗi Các lưu đồ có một số đặc tính quan trọng, giúp tối ưu hóa quá trình xác định và khắc phục lỗi hiệu quả.
• Các hình thoi đại diện các điểm thực hiện quyết định
• Các hình vuông (hay hình chữ nhật) đại diện các thực tế hay các giải pháp
• Các hình tròn (hay hình ô van) đại diện một tham chiếu theo nguồn khác
Khi xử lý lỗi, hãy sử dụng lưu đồ chuẩn đoán nếu có, vì nó dựa trên kiến thức tích lũy của người khác về các vấn đề tương tự Tuy nhiên, lưu đồ không đảm bảo luôn có giải pháp phù hợp, vì các vấn đề có thể đặc thù hoặc bất thường Luôn sẵn sàng bắt đầu từ các kênh đã thiết lập và duy trì sự sáng tạo trong quá trình giải quyết vấn đề Dù cố gắng thế nào, việc xác định nguyên nhân cần thực hiện một cách hệ thống, logic và dựa trên các đánh giá chính xác để đạt hiệu quả cao nhất.
Hình 4-4 Lưu đồ chuẩn đoán
Sau khi vòng điều khiển được lắp đặt hoàn chỉnh, nó phải vượt qua các cột mốc quan trọng để trở thành doanh thu của khách hàng, bắt đầu với kiểm tra trực quan và kiểm tra thông mạch để đảm bảo hoạt động chính xác Tiếp theo là các bước kiểm chứng và hiệu chuẩn, trong đó kiểm chứng sử dụng mô phỏng quá trình để xác nhận hoạt động của vòng điều khiển Cuối cùng, vòng điều khiển được ghi chép đầy đủ và thực hiện kiểm tra trong quá trình vận hành thực tế, gọi là bước chẩn đoán - commissioning Khi vượt qua tất cả các giai đoạn này, vòng điều khiển sẵn sàng để bàn giao cho khách hàng.
Các kỹ thuật viên tự động hóa cần có kỹ năng xử lý lỗi để khắc phục các vấn đề phát sinh tại mỗi giai đoạn của chuỗi sự kiện Mô-đun này cung cấp hướng dẫn giúp thiết lập tư duy xử lý lỗi hiệu quả, đảm bảo quá trình tự động hoạt động một cách liên tục và ổn định.