الدور الحاسم لمراقبة درجة الحرارة في أنظمة التحكم

يُعد وحدة مراقبة درجة الحرارة Bently Nevada 3500/61 مكونًا حيويًا في الأتمتة الصناعية الحديثة. فهي تراقب بشكل موثوق نقاط درجة الحرارة الحرجة في الآلات الدوارة عالية القيمة، بما في ذلك التوربينات والضواغط وصناديق التروس. تعالج هذه الوحدة المدخلات من RTDs (كواشف درجة الحرارة المقاومة) والثرموقبلات (TCs). تُغذى هذه الإشارات مباشرة إلى إنذارات الحماية وأنظمة الإيقاف التلقائي وبرامج مراقبة الاتجاهات. لذلك، فإن بيانات درجة الحرارة الدقيقة أمر لا غنى عنه لحماية الأصول وتشخيص الصيانة التنبؤية. عندما تفشل الوحدة، يخاطر المنشأة إما بإيقاف تشغيل الآلة دون داعٍ أو بتفويت عطل كارثي حقيقي.

التعرف على الأعراض الشائعة في وحدة 3500/61

يتعلم مهندسو أنظمة التحكم ذوو الخبرة بسرعة ربط الأعراض المحددة بالأعطال المحتملة. يبدأ استكشاف الأخطاء بدقة بتحديد عرض المشكلة.

حالة القناة "غير جيدة": هذا عادةً ما يكون خطأً صلبًا. غالبًا ما يشير إلى كسر أو قصر في سلك المستشعر. كما أن توصيل المستشعر بشكل غير صحيح (مثل استخدام RTD من نوع PT100 في وضع TC) يسبب هذا الإنذار. وأخيرًا، تؤدي مشاكل تأريض الدرع الرئيسية أو احتراق عنصر المستشعر إلى تفعيل هذه الحالة.

عدم استقرار القراءة والضوضاء: تقلب الإشارة الزائد يشير إلى تداخل خارجي. غالبًا ما يأتي هذا من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، خاصة عندما تمر كابلات الإشارة بالقرب من خطوط الطاقة عالية الجهد أو محركات التردد المتغير (VFDs). كما أن الاتصالات الطرفية الفضفاضة تُدخل ضوضاء متقطعة.

قراءات درجة حرارة غير دقيقة (عالية أو منخفضة): التكوين غير الصحيح هو المشتبه به الرئيسي هنا. على وجه التحديد، يجب على المهندسين التحقق من أن نوع المستشعر المضبوط يتطابق مع الجهاز المثبت. تحقق من منحنى الخطية وإعدادات تعويض سلك التوصيل. كما أن عنصر RTD التالف سيسبب انحرافًا ثابتًا.

إنذارات كاذبة متكررة (تنبيهات مزعجة): غالبًا ما تتسبب نقاط ضبط الإنذار غير المضبوطة بشكل صحيح في توقفات غير ضرورية للآلة. الضوضاء الكهربائية على القناة هي سبب رئيسي آخر. علاوة على ذلك، قد يؤدي إهمال التقدم الطبيعي في العمر والانحراف الطفيف لمستشعر الحقل إلى تجاوز القراءة لحد الإنذار الضيق.

الخطوة 1: تحقق منهجي من سلامة التوصيلات الميدانية

التوصيلات الميدانية الخاطئة تظل السبب الأول لمشاكل الأجهزة في البيئات الصناعية. الفحص المنهجي للوصلات الفيزيائية هو نقطة البداية الأساسية.

أكد أن نوع المستشعر يحدد مخطط التوصيل (RTD ذو 2 أو 3 أو 4 أسلاك).

تحقق دائماً من عزم شد الأطراف؛ البراغي الفضفاضة تسبب أعطال متقطعة وضوضاء.

افحص الأطراف بحثاً عن علامات التآكل أو تسرب الرطوبة.

نصيحة محترف من Ubest Automation Limited: عكس قطبية الثرموقبل هو خطأ شائع وصغير يسبب خطأ قياس أساسي وكبير.

الخطوة 2: تحقق من صحة تهيئة الوحدة ونظام التحكم الموزع (DCS)

يجب أن تتطابق تهيئة Bently Nevada 3500/61 بدقة مع المستشعر المثبت. عدم تطابق التهيئة يؤدي دائماً إلى أخطاء في البيانات أو حالة وحدة "غير موافق".

تحقق من اختيار نوع القياس الصحيح (RTD أو TC).

أكد نوع الثرموقبل الصحيح (مثل النوع K، J، أو T) مهيأ في البرنامج.

تحقق من منحنى RTD المحدد (PT100 هو المعيار، لكن التطبيقات المتخصصة قد تستخدم منحنيات مقاومة مختلفة).

تأكد من تعويض أسلاك التوصيل مضبوط بشكل صحيح، خاصة لتمديدات الكابلات الطويلة. إذا لم تتطابق التهيئة مع المستشعر الميداني، لا يمكن للوحدة حساب درجة الحرارة بدقة.

الخطوة 3: إجراء فحص حلقة الإشارة باستخدام أدوات المحاكاة

فحص الحلقة ضروري لعزل العطل بين الوحدة والمستشعر. استخدم معايرات متخصصة لمحاكاة إشارة المستشعر مباشرة عند مدخل الوحدة.

قم بتوصيل صندوق عقدي لمحاكاة مقاومة RTD، أو استخدم جهاز محاكاة TC محمول باليد.

أكد أن القيمة المقاسة على شاشة 3500/61 تطابق القيمة المتوقعة في المحاكاة.

تحقق من الاستقرار والضوضاء أثناء المحاكاة.

رؤية رئيسية: إذا قرأ الوحدة بشكل صحيح أثناء المحاكاة لكنها فشلت مع المستشعر الفعلي، يجب أن تكون المشكلة في التوصيلات الميدانية أو في المستشعر نفسه.

الخطوة 4: معالجة مشاكل التداخل الكهرومغناطيسي، التغطية، والتأريض

نظام 3500، مثل أي جهاز حساس للأتمتة الصناعية، عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI). التغطية الخاطئة تخلق ضوضاء كهربائية على قنوات درجة الحرارة.

تأكد من أن درع الكابل مؤرض من جهة واحدة فقط لمنع حلقات الأرض.

تحقق من أن كابلات الإشارة تمر بعيدًا عن حافلات التوزيع عالية الطاقة والمحركات الكبيرة.

تأكد من أن التركيب يستخدم كابلات ملتوية مزدوجة ومظللة مناسبة.

نتيجة لذلك، التقلبات السريعة والعشوائية في درجة الحرارة دون تغييرات مادية هي علامة واضحة على مشكلة التداخل الكهرومغناطيسي (EMI).

الخطوة 5: فحص وتقييم حالة المستشعر الفيزيائية

تتدهور المستشعرات مع مرور الوقت بسبب الحرارة العالية، الاهتزاز المستمر، أو التعرض للمواد الكيميائية. الثرموقبلات وRTDs لها عمر محدود.

افحص عنصر المستشعر بحثًا عن أضرار مادية.

ابحث عن تلف العزل، وهو شائع في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

افحص مقاومة المستشعر باستخدام مقياس متعدد وقارنها بمنحنى المقاومة-درجة الحرارة الخاص بالشركة المصنعة. إذا كانت المقاومة خارج المواصفات، استبدل المستشعر. شيخوخة المستشعر وانحرافه ظواهر حقيقية يجب على فرق الصيانة مراقبتها.

الخطوة 6: تحسين منطق الإنذار لمنع الإنذارات المزعجة

الإنذارات الكاذبة المتكررة تقلل بشكل كبير من ثقة المشغل، مما قد يؤدي إلى تفويت أحداث حرجة. لذلك، يجب على المهندسين مراجعة إعدادات تكوين الإنذار في نظام DCS أو PLC.

راجع نقاط التنبيه والخطر، مع التأكد من أنها تعكس حدود التشغيل الآمن.

من الضروري تطبيق تأخير زمني (مثلاً 5 ثوانٍ) لتصفية نبضات الضوضاء العابرة قبل تفعيل الإنذار.

قيّم إعدادات مضاعفة الرحلة وتكوين القفل مقابل عدم القفل.

التوصية: قم بمزامنة نقاط الضبط مع الأداء الفعلي للآلة، وليس فقط القيم الافتراضية المحافظة للمصنع.

الخطوة 7: تحقق من مؤشرات الصحة الداخلية للموديول

بعد فحص جميع العوامل الخارجية، افحص حالة الأجهزة الداخلية للموديول داخل رف 3500.

تحقق من ضوء LED "OK" على واجهة الموديول الأمامية.

راجع سجلات الأحداث وشاشات حالة النظام في برنامج واجهة الرف.

إذا استمر الموديول في عرض حالة "غير جيدة" حتى بعد فحص الأسلاك بدقة واستبدال المستشعر، فقد يكون البرنامج الداخلي أو الأجهزة معطوبة. تلاحظ شركة Ubest Automation Limited أن الموديولات عالية الجودة تدوم عادة من 7 إلى 12 سنة، لكن البيئات القاسية تقلل من هذه المدة.

مجموعة أدوات الصيانة الوقائية من Ubest Automation Limited

يضمن الصيانة الوقائية المنهجية وقت تشغيل مرتفع ودقة بيانات عبر أصول أتمتة المصنع الخاصة بك.

قم بإجراء فحوصات سنوية موثقة لحلقات RTD/TC.

أعد شد براغي الأطراف أثناء عمليات الإيقاف المخطط لها.

استبدل الحساسات القديمة بشكل استباقي، ربما كل 3-5 سنوات، بناءً على أهمية العملية.

احتفظ بتوثيق دقيق لجميع تغييرات التكوين.

حافظ على رف أنظمة التحكم نظيفًا وتأكد من وجود تهوية كافية لمنع الأعطال المرتبطة بالحرارة.

سيناريو التطبيق: حماية محسنة للتوربين

استخدمت محطة توليد طاقة رئيسية هذا النهج المنهجي لحل الانقطاعات المتقطعة على محمل توربين غاز حرج. اكتشفوا أن RTD ذو ثلاثة أسلاك كان موصولًا بشكل غير صحيح كاتصال بسلكين. ونتيجة لذلك، فشل النظام في تعويض مقاومة سلك التوصيل، مما تسبب في قراءة درجة حرارة أعلى باستمرار من القيمة الفعلية، مما أدى إلى إطلاق إنذارات خطر كاذبة. أدى تصحيح هذا الخطأ الواحد في التوصيل إلى حل 100% من الانقطاعات المزعجة، مما زاد بشكل كبير من موثوقية تشغيل التوربين.

الأسئلة المتكررة (FAQ)

س1: كيف تؤثر درجة حرارة البيئة على قياس الثرموقبل في 3500/61؟

ج: يستخدم 3500/61 تعويض الوصلة الباردة (CJC). يقيس CJC درجة الحرارة عند شريط طرف الثرموقبل (الوصلة الباردة) لضمان الدقة. إذا تغيرت درجة حرارة البيئة في الرف بشكل كبير، فقد يسبب خطأ انحراف. يجب على المهندسين التأكد من أن حساس CJC يعمل بشكل صحيح؛ فالحساس المعطل يمكن أن يكون مصدرًا خفيًا للانحراف.

س2: ما هو الخطأ الأكثر شيوعًا عند ترقية حساس RTD قديم على نظام 3500/61؟

ج: الخطأ الأكثر شيوعًا هو نسيان تغيير إعداد تعويض الأسلاك بعد ترقية RTD ذو سلكين إلى تكوين 3 أسلاك أو 4 أسلاك. يعوض تكوين 3 أسلاك/4 أسلاك عن مقاومة الأسلاك، ولكن إذا كان الموديل لا يزال مضبوطًا على 2 سلك، فإن الموديل يحسب مقاومة الأسلاك ضمن درجة الحرارة، مما يسبب قراءة مرتفعة بشكل مصطنع. تحقق دائمًا من التوصيل الفعلي مقابل إعداد الموديل.

س3: لدينا ضوضاء في نظامنا. هل يجب أن ننتقل من الثرموقبل إلى RTD؟

ج: نعم، من الممكن. تولد الثرموقبلات إشارة ملي فولت، مما يجعلها أكثر عرضة للضوضاء الكهربائية والتداخل الكهرومغناطيسي. تقيس RTDs المقاومة باستخدام تيار صغير، مما يوفر نسب إشارة إلى ضوضاء أعلى واستقرارًا أفضل. علاوة على ذلك، يوفر 3500/61 تعويضًا متفوقًا لمقاومة الأسلاك في RTDs ذات 4 أسلاك. لذلك، غالبًا ما يؤدي التبديل إلى RTD PT100 بأربعة أسلاك إلى تقليل كبير في عدم الاستقرار المرتبط بالضوضاء.

تعرف على المزيد حول حلول الأتمتة الصناعية وأجهزة المراقبة المتقدمة في Ubest Automation Limited.