コントロールバルブに関連する問題のトラブルシューティングと頭痛の解消

制御バルブの振動は制御の不安定性の原因であるように見える場合があり、通常は修復作業がそこだけに集中します。これで問題が解決しない場合、さらなる調査により、バルブの動作が単に他の状態の症状であることが判明することがよくあります。この記事では、プラント担当者が明白な問題を回避し、制御上の問題の真の原因を発見するのに役立つトラブルシューティング手法について説明します。

「あの新しい調節弁がまた調子を悪くしているよ！」同様の言葉が世界中の何千人もの制御室オペレーターによって発せられてきました。プラントはうまく稼働していませんが、オペレーターは原因をすぐに特定しました。最近設置された制御バルブが誤動作していることです。サイクリングしているかもしれないし、キーキー鳴っているかもしれないし、石が通過しているような音かもしれないが、それが原因であることは間違いありません。

またはそれは？制御の問題をトラブルシューティングするときは、広い心を保ち、明白なことを超えて見ることが重要です。新たな問題が発生した場合、その原因を「最後に変更したもの」のせいにするのは人間の性質です。制御バルブの不安定な動作が明らかな懸念の原因である可能性がありますが、本当の原因は通常、別の場所にあります。

次のアプリケーション例は、この点を示しています。

悲鳴を上げるコントロールバルブ。高圧スプレーバルブは、数か月使用した後にキーキー鳴るようになりました。バルブを引いてチェックしたところ、正常に機能しているようでした。運転に戻ると鳴きが再発し、工場は「欠陥のあるバルブ」の交換を要求した。

ベンダーは調査のために呼ばれました。少し確認したところ、制御システムによってバルブが年間 250,000 回の割合で 0% から 10% の間で開いていることがわかりました。このような低い流量と高い圧力降下での非常に高いサイクル速度が問題を引き起こしていました。ループチューニングを調整し、バルブに少し背圧をかけると、サイクリングが停止し、鳴きがなくなりました。

1. ボイラー給水ポンプのリサイクルバルブは、最初に開いたときに 15% ～ 20% 上昇します (緑色の線で表示)。これにより、流れの急増により制御に大きな問題が発生しました。提供: エマーソン

バルブの反応がビクビクする。ボイラー給水ポンプのリサイクルバルブが始動時にシートに固着していました。バルブが最初にシートから外れると、バルブが勢いよく開き、制御されていない流れによる制御の混乱が生じます (図 1)。

バルブの診断のためにバルブのベンダーに連絡しました。診断が実行された結果、空気供給圧力が仕様を大幅に上回っており、適切な座席に必要な圧力の 4 倍高く設定されていることが判明しました。検査のためにバルブを引っ張ったところ、技術者は過剰なアクチュエータの力によりシートとシートリングに損傷があり、それがバルブプラグの垂れ下がりを引き起こしていることを発見しました。これらのコンポーネントが交換され、空気供給圧力が低下し、バルブが正常に動作する状態に戻りました。

2. ボイラーレベル/給水制御弁が常に振動していました。このスクリーンショットでは、オレンジ色の線はボイラーレベルを表し、マゼンタは給水流量を示し、緑色は給水設定値、青色は給水バルブ信号を示します。提供: エマーソン

ボイラーレベルが不満です。ボイラー制御システムは最近アップグレードされました。使用してしばらくすると、レベル制御がますます不安定になりました (図 2)。ボイラーレベルコントローラーを再調整するためにシステムインテグレーターが呼び出されました。

給水流量の繰り返しの振動は、給水バルブの固着を強く示唆したため、エンジニアはプラントに給水制御バルブをチェックするよう提案しました。バルブをバイパスに設置し、ストロークしてテストしましたが、固着は見つかりませんでした。オートメーションエンジニアと技術者は戻ってきて、バルブを非常にゆっくりとストロークさせて再テストしました。バルブステムは数パーセントハングし、その後突然跳ね上がりました。最終的に、サイクルの原因はポジショナーのコンポーネントの磨耗であることが判明しました。当初のチェックではバルブが10％刻みで動いていたため原因が特定できませんでした。

コントロールバルブの異常な動作。新しい制御バルブは動作中に異常に動作し、流れが急上昇し、それに応じてバルブが激しく揺れます。バルブに対してオンライン診断が実行され、ポジショナーの調整、供給空気圧、および空気圧リレーが調整されました。これらの修正は役に立ちましたが、それでもバルブの揺れは残りました。