Giáo trình Kiểm tra, chạy thử và xử lý lỗi vòng điều khiển (Nghề: Sửa chữa thiết bị tự động hóa - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(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!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Kiểm tra, chạy thử và xử lý lỗi vòng điều khiển (Nghề: Sửa chữa thiết bị tự động hóa - Cao đẳng) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KIỂM TRA, CHẠY THỬ VÀ XỬ LÝ LỖI VÒNG ĐIỀU KHIỂN NGHỀ: SỬA CHỮA THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:216/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Kiểm tra, chạy thử và xử lý lỗi vòng điều khiển được dịch và biên soạn dành cho sinh viên hệ cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí và thuộc môn học chuyên ngành. Các sinh viên nghề SCTBTĐH trước khi học môn học này cần hoàn thành môn học về Hiệu chuẩn thiết bị đo lường và cơ sở điều khiển quá trình. Nội dung của giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Bài 2: Xác nhận và hiệu chuẩn vòng điều khiển. Bài 3: Vận hành thử vòng điều khiển. Bài 4: Xử lý lỗi một vòng điều khiển. Tác giả chân thành gửi lời cám ơn đến các đồng nghiệp Tổ bộ môn Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này. Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Nguyễn Kim Ngọc 2. ThS. Đỗ Mạnh Tuân 3. ThS. Nguyễn Xuân Thịnh
LỜI MỞ ĐẦU Giáo trình Kiểm tra, chạy thử, và xử lý lỗi vòng điều khiển được dịch và biên soạn dành cho sinh viên hệ cao đẳng nghề Sửa chữa thiết bị tự động hóa (SCTBTĐH) của Trường Cao Đẳng Dầu Khí và thuộc mô-đun chuyên ngành. Các sinh viên nghề SCTBTĐH trước khi học môn học này cần hoàn thành môn học Cơ sở điều khiển quá trình. Nội dung của giáo trình gồm 04 bài: Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Bài 2: Mô phỏng và hiệu chuẩn vòng điều khiển Bài 3: Vận hành thử một vòng điều khiển Bài 4: Xử lý lỗi một vòng điều khiển Tác giả chân thành gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp tổ bộ môn Tự Động Hóa đã giúp tác giả hoàn thiện giáo trình này. Tuy đã nỗ lực nhiều, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để lần ban hành tiếp theo được hoàn thiện hơn. Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: ThS. Đỗ Mạnh Tuân 2. ThS. Nguyễn Thị Lan 3. Th.S Nguyễn Xuân Thịnh Trang 4
MỤC LỤC 1. BÀI 1: KIỂM TRA VÒNG ĐIỀU KHIỂN.............................................................14 1.1.0 Kiểm tra vòng điều khiển ..................................................................................15 1.1.0 Kiểm tra cơ khí ..............................................................................................15 1.1.2 Phần tử sơ cấp ................................................................................................16 1.1.3 Transmitter hiện trường .................................................................................16 1.1.4 Dây dẫn, ống cách điện và ống dẫn ...............................................................18 1.1.5 Các thành phần phòng điều khiển ..................................................................18 1.1.6 Số thẻ và sơ đồ vòng điều khiển ....................................................................18 1.2.0 Sự thông mạch của vòng điều khiển .................................................................19 1.2.1 Kiểm tra thông mạch điện..............................................................................20 1.2.3 Kiểm tra khí nén ............................................................................................22 2. BÀI 2: XÁC NHẬN VÀ HIỆU CHUẨN VÒNG ĐIỀU KHIỂN ..........................25 2.1.0 Xác nhận vòng điều khiển .............................................................................25 2.1.1 Mô phỏng .......................................................................................................26 2.1.2 Thiết bị kiểm tra yêu cầu ...............................................................................26 2.1.3 Kiểm tra chương trình ....................................................................................28 2.1.4 Kiểm tra các khóa liên động và các báo động ...............................................29 2.2.0 Hiệu chuẩn vòng điều khiển ..............................................................................29 2.2.1 Hiệu chuẩn các vòng điều khiển thiết bị tương tự .........................................29 2.2.2 Hiệu chuẩn vòng điều khiển thiết bị thông mình (hart) .................................30 2.2.3 Kết nối thiết bị giao tiếp HART ....................................................................32 3. BÀI 3: VẬN HÀNH THỬ MỘT VÒNG ĐIỀU KHIỂN .......................................35 3.1.0 Thu thập tài liệu ................................................................................................35 3.2.0 Quá trình chạy thử .............................................................................................36 4. BÀI 4: XỬ LÝ LỖI VÒNG ĐIỀU KHIỂN ............................................................39 4.1.0 Các Nguyên Tắc Cơ Bản Của Xử Lý Lỗi Một Vòng Điều Khiển ....................39 4.1.1 Nhận biết vấn đề ............................................................................................40 4.1.2 Nhận biết các thành phần vòng điều khiển ....................................................41 4.1.3 Hiểu vòng điều khiển .....................................................................................41 4.1.4 Xử lý lỗi vòng điều khiển..........................................................................43 4.1.5 Sửa chữa vòng điều khiển .........................................................................47 Trang 5
4.2.0 Xử lý lỗi một quá trình dao động .................................................................47 4.2.1 Xác nhận rằng vấn đề tồn tại ........................................................................47 4.2.2 Thu thập thông tin .....................................................................................47 4.2.3 Nhận biết các nguyên nhân có thể của vấn đề ...............................................49 4.2.4 Kiểm tra các thiết bị tại hiện trường .........................................................49 4.2.6 Xác định vấn đề .........................................................................................50 4.2.7 Sử dụng lưu đồ xử lý lỗi ................................................................................51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................53 Trang 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1. Một ví dụ về sơ đồ P&ID ..............................................................................16 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 ............................................................................17 Hình 1-3. Sơ đồ vòng điều khiển ...................................................................................19 Hình 1-4. Fluke® Model 789 ProcessMeter ..................................................................20 Hình 1-5. Nối một đồng hồ cấp nguồn điện cho vòng điều khiển với thiết bị hiện trường .......................................................................................................................................21 Hình 1-6. Cặp thiết bị kiểm tra âm thanh ......................................................................22 Hình 1-7. Bơm tay cho kiểm tra khí nén .......................................................................23 Hình 1-8. Thiết bị tạo bọt ..............................................................................................24 Hình 2-1. thiết bị hiệu chuẩn quá trình đa năng Fluke® Model 725..............................27 Hình 2-2. Các mô-đun áp suất cho Fluke® Model 725 .................................................27 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 ...................................................................................28 Hình 2-4. Thiết bị giao tiếp HART ...............................................................................30 Hình 2-5. Transmitter thông minh RosemountTM Model 3051 .....................................31 Hình 2-6. Kết nối thiết bị giao tiếp HART với các đầu nối transmitter ........................32 Hình 3-1. Sơ đồ vòng điều khiển ví dụ..........................................................................36 Hình 4-1. Sơ đồ vòng điều khiển ...................................................................................42 Hình 4-2.Ví dụ về một đồ họa panel .............................................................................48 Hình 4-3. Sơ đồ vòng điều khiển. ..................................................................................48 Hình 4-4. Lưu đồ chuẩn đoán ........................................................................................52 Trang 7
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN 1. Tên mô đun: Kiểm tra, chạy thử và xử lý lỗi vòng điều khiển 2. Mã mô đun: AUTM62119 Thời gian thực hiện mô đun: 45 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành: 29 giờ; Kiểm tra: 02 giờ). Số tín chỉ: 02 3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô-đun: 3.1 Vị trí: Là mô đun thuộc các mô đun chuyên ngành của chương trình đào tạo. Môn đun này được dạy sau các mô đun hiệu chuẩn thiết bị đo lường, cơ sở điều khiển quá trình, hệ thống điều khiển phân tán DCS, PLC. 3.2 Tính chất: Mô đun này trang bị những kiến thức và quy trình để thực hiện kiểm tra và xử lý lỗi của một vòng điều khiển sau khi đã hoàn thành công việc lắp đặt. 3.3 Ý nghĩa và vai trò của mô-đun: là môn học khoa học mang tính thực tế và ứng dụng thực tiễn dành cho đối tượng là người học chuyên ngành điều khiển tự động hóa quá trình (Process Control and Automation). Mô-đun này đã được đưa vào giảng dạy tại trường Cao Đẳng Dầu Khí từ năm 2019 đến nay. Nội dung chủ yếu của mô-đun này là trang bị các kiến thức và kỹ năng thuộc lĩnh vực điều lắp đặt và hiệu chuẩn và chạy thử hệ thống điều khiển: (1) kiểm tra cơ khí, kiểm tra thông mạch sau khi lắp đặt hệ thống (Mechanical Inspection); (2) Mô phỏng tín hiệu điều khiển; (3) Vận hành, chạy thử hệ thống điều khiển; (4) Khắc phục được lỗi dao động của một quá trình bằng lưu đồ và phân tích dữ liệu. Qua đó, giáo trình cung cấp các nội dung kiến thức về các phương pháp kiểm tra lắp đặt, kiểm tra thông mạch, mô phỏng tín hiệu điều khiển, vận hành thử - commissioning và khắc phục các lỗi cơ bản xảy ra trong một vòng điều khiển phù hợp với thực tế tại các nhà máy công nghiệp quá trình hiện nay như các nhà máy thuộc công nghiệp dược phẩm, công nghiệp hóa chất, công nghiệp thực phẩm và đồ uống, công nghiệp năng lượng… 4. Mục tiêu mô đun: 4.1 Về kiến thức: + A1. Xác nhận được việc lắp đặt cơ khí các thiết bị theo đúng theo yêu cầu; + A2. Xác nhận được tên của thiết bị đúng theo bảng dữ liệu; + A3. Trình bày được những lỗi thường gặp khi thực hiện hiệu chỉnh một vòng điều khiển; 4.2 Về kỹ năng: Trang 8
+ B1. Thực hiện được việc kiểm tra thông mạch đối với mạch điện và mạch khí nén; + B2. Xác nhận được một vòng điều khiển; + B3. Khắc phục được những lý lỗi kỹ thuật thường gặp trong việc hiệu chỉnh vòng điều khiển; + B4. Xử lý được lỗi một đối tượng điều khiển bị dao động; + Xử lý được lỗi một vòng điều khiển mới lắp đặt; + B5. Vận hành thử được một vòng điều khiển; 4.3 Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + C1. Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; + C2. Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn khi thực hiện xử lý lỗi vòng điều khiển; + C3. Thực hiện vệ sinh công nghiệp sau khi thực hiện công việc. 5. Nội dung mô đun: 5.1 Chương trình khung Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Thực Kiểm tra Tên môn học, mô hành/ STT Mã MH/MĐ tín đun Tổng thực tập/ chỉ Lý số thí thuyết LT TH nghiệm/ bài tập/ thảo luận Các môn học I 23 465 180 260 17 8 chung bắt buộc 1 COMP64002 Chính trị 4 75 41 29 5 0 2 COMP62004 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 3 COMP62008 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc 4 COMP62010 4 75 36 35 2 2 phòng và An ninh 5 COMP63006 Tin học 3 75 15 58 0 2 6 FORL66001 Tiếng Anh 6 120 42 72 6 0 An toàn vệ sinh 7 SAEN52001 2 30 23 5 2 0 lao động Các môn học, mô II đun chuyên môn 79 1845 602 1170 43 30 ngành, nghề Môn học, mô đun II.1 cơ sở 20 375 196 159 15 5 8 AUTM52101 An toàn TĐH 2 45 14 29 1 1 9 ELEI53154 Điện kỹ thuật 1 3 60 28 29 2 1 10 AUTM53102 Điện tử cơ bản 3 60 28 29 2 1 Trang 9
Thời gian học tập (giờ) Trong đó Số Thực Kiểm tra Tên môn học, mô hành/ STT Mã MH/MĐ tín đun Tổng thực tập/ chỉ Lý số thí thuyết LT TH nghiệm/ bài tập/ thảo luận 11 ELEI53011 Khí cụ điện 3 45 28 14 3 0 12 ELEI53110 Đo lường điện 3 60 28 29 2 1 Bản vẽ thiết bị đo 13 AUTM53006 3 45 42 0 3 0 lường 14 AUTM53104 Mạch logic số 3 60 28 29 2 1 Môn học, mô đun II.2 chuyên môn 59 1470 406 1011 28 25 ngành, nghề 15 AUTM55005 Thiết bị đo lường 5 90 56 29 4 1 Hiệu chuẩn thiết 16 AUTM55107 5 120 28 87 2 3 bị đo lường Lắp đặt hệ thống 17 AUTM54108 4 90 28 58 2 2 TĐH 1 Lắp đặt hệ thống 18 4 90 28 58 2 2 AUTM54109 TĐH 2 Cơ sở điều khiển 19 AUTM53110 3 60 28 29 2 1 quá trình 20 AUTM52112 Đấu nối dây 2 45 14 29 1 1 Hệ thống điều 21 AUTM54113 khiển thủy lực - 4 90 28 58 2 2 khí nén 22 AUTM55115 PLC 5 120 28 87 2 3 23 AUTM64125 Vi điều khiển 4 90 28 58 2 2 Hệ thống điều 24 AUTM63117 khiển phân tán 4 90 28 58 2 2 (DCS) Điều khiển quá 25 AUTM64118 4 90 28 58 2 2 trình nâng cao Kiểm tra, chạy 26 AUTM62119 thử và xử lý lỗi 3 75 14 58 1 2 vòng điều khiển Thiết bị phân tích 27 AUTM64020 4 60 42 14 4 0 và theo dõi Khóa luận tốt 28 AUTM63221 3 135 14 121 0 0 nghiệp 29 AUTM55222 Thực tập sản xuất 5 225 14 209 0 2 Tổng số 102 2310 782 1430 60 38 Trang 10
5.2 Chương trình chi tiết mô đun Thời gian (giờ) Thực hành, Số TT Nội dung tổng quát Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra số thuyết thảo luận, bài tập LT TH 1 Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển 15 5 10 Bài 2: Xác nhận và hiệu chuẩn 2 15 5 10 vòng điều khiển Bài 3: Vận hành thử một vòng điều 3 5 1 4 khiển Bài 4: Xử lý lỗi một vòng điều 4 10 3 5 1 1 khiển Cộng 45 14 29 1 1 6. Điều kiện thực hiện mô-đun: 6.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: + Phòng học lý thuyết: Đáp ứng phòng học chuẩn. + Phòng học thực hành: phòng DCS, phòng thiết bị đo lường. 6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn 6.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình học tập… 6.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về công tác xây dựng phương án khắc phục và phòng ngừa rủi ro tại doanh nghiệp. 7. Nội dung và phương pháp đánh giá: 7.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 7.2. Phương pháp: Trang 11
7.2.1 Kiểm tra thưởng xuyên: - Số lượng bài: 01 - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện tại thời điểm bất kỳ trong quá trình học thông qua việc kiểm tra vấn đáp trong giờ học, kiểm tra viết với thời gian làm bài bằng hoặc dưới 30 phút, kiểm tra một số nội dung thực hành, thực tập, chấm điểm bài tập. 7.2.2 Kiểm tra định kỳ: - Số lượng bài: 02, trong đó 01 bài lý thuyết và 01 bài thực hành. - Cách thức thực hiện: Do giáo viên giảng dạy môn học/mô đun thực hiện theo theo số giờ kiểm tra được quy định trong chương trình môn học ở mục III có thể bằng hình thức kiểm tra viết từ 45 đến 60 phút, chấm điểm bài tập lớn, tiểu luận, làm bài thực hành, thực tập. Giáo viên biên soạn đề kiểm tra lý thuyết kèm đáp án và đề kiểm tra thực hành kèm biểu mẫu đánh giá thực hành theo đúng biểu mẫu qui định, trong đó: Hình thức Chuẩn đầu Stt Bài kiểm tra Nội dung Thời gian kiểm tra ra đáp ứng 1. Lý thuyết: A1, A2, trắc nghiệm, Bài 1, bài 2, bài 3, và Bài số 1 A3, A4, 45÷60 phút tự luận, trả lời bài 4 C1. ngắn 2. B1, B2, Bài 1, bài 2, bài 3, và B3, B4, Bài số 2 Thực hành 60÷90 phút bài 4 B5, C1, C2, C3. 7.2.3 Thi kết thúc mô đun: lý thuyết và thực hành. - Phương pháp đánh giá: + Đánh giá theo hình thức lý thuyết sử dụng các câu hỏi tự luận, trả lời ngắn hoặc trắc nghiệm hoặc vấn đáp. + Đánh giá theo hình thức thực hành sử dụng phiếu đánh giá thực hành có các tiêu chí và thang điểm. 8. Hướng dẫn thực hiện mô-đun 8.1. Phạm vi áp dụng chương trình - Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề sửa chữa thiết bị tự động hóa, trình độ cao đẳng và liên thông từ trung cấp lên cao đẳng. 8.2. Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy, học tập mô đun: - Đối với giảng viên/giáo viên: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với từng chương/bài học với thời lượng theo giờ dạy hoặc theo buổi dạy. Trang 12
+ Tổ chức giảng dạy: tập trung đối với giờ lý thuyết và chia ca đối với giờ thực hành theo qui định. - Đối với người học: + Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) + Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số tiết lý thuyết phải học lại môn học mới được tham dự kì thi lần sau. + Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 3-4 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. + Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. + Tham dự thi kết thúc môn học. + Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 8.3. Những trọng tâm chương trình cần chú ý: Các bài có nội dung quan trọng như nhau. 9. Tài liệu cần tham khảo: [1] NCCER, 2016, Instrumentation Level 4, third edition, published by PEARSON. [2] Yokogawa Vietnam company, Ltd, 2021, DCS Centum VP Installation, Operation and Maintanance Manual. Trang 13
1. BÀI 1: KIỂM TRA VÒNG ĐIỀU KHIỂN GIỚI THIỆU BÀI 1: MỤC TIÊU CỦA BÀI 1 LÀ: Sau khi học xong bài 1, người học có khả năng: - Về kiến thức: + Mô tả được việc kiểm tra trực quan các thành phần của vòng điều khiển; + Mô tả được việc kiểm tra thông mạch đối với các thiết bị khí nén và các thiết bị điện; - Về kỹ năng: + Thực hiện được việc kiểm tra thông mạch đối với mạch điện và mạch khí nén; - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận trong công việc; + Tuân thủ nghiêm túc các quy định an toàn khi thực hiện xử lý lỗi vòng điều khiển; + Thực hiện vệ sinh công nghiệp sau khi thực hiện công việc. NỘI DUNG BÀI 1: CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN NGÀNH Commissioning – chạy thử: bước này liên quan đến việc ghi chép lại và kiểm tra kênh thiết bị sử dụng quá trình đang làm việc. Các cuộc kiểm tra thường là gia tăng, bắt đầu với điều khiển tay và tiến tới tự động hoàn toàn. Continuity tester – dụng cụ kiểm tra thông mạch: Một phần cơ bản của thiết bị kiểm tra để kiểm tra dòng điện có thể chạy thông mạch không. Ground loop – vòng điều khiển nối đất: dòng điện không mong muốn chảy qua vỏ cáp điện gây bởi nối đất nó tại mỗi đầu. Sự khác nhau về điện thế nối đất gây ra dòng điện. Các vòng điều khiển nối đất dẫn tới nhiễu và méo tín hiệu. Loop checking – kiểm tra vòng điều khiển: quá trình thực hiện một loạt các cuộc kiểm tra trên một chuỗi thiết bị hoàn chỉnh và kiểm tra mỗi một thiết bị được lắp đặt chính xác và có thông mạch với các thiết bị khác. Proving – kiểm chứng: bước liên quan đến kiểm tra một kênh thiết bị sử dụng một quá trình mô phỏng. Điều khiển học được đánh giá và các thiết bị được hiệu chuẩn. Selling – bán hàng: bước cuối cùng của kiểm tra vòng điều khiển, liên quan đến việc đưa vòng điều khiển đã chạy thử tới khách hàng hoặc tới nhà thầu khác. Trước khi một vòng điều khiển thiết bị hoàn chỉnh sẵn sàng để xử lý quá trình đang làm việc, phải trải qua một loạt các cuộc kiểm tra để xác nhận rằng nó phù hợp với công Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 14
việc. Thuật ngữ liên quan tới các bước này có thể gây nhầm lẫn về thứ mà chúng liên quan. Vì lý do này, nhất thiết phải hiểu các thuật ngữ này có nghĩa là gì và chúng liên quan tới cái gì trước khi đi vào chi tiết các bước của bản thân chúng. Thuật ngữ đầu tiên và chủ đề của phần này là kiểm tra vòng điều khiển – loop checking. Kiểm tra vòng điều khiển kiểm tra xem công việc vừa hoàn thiện gần đây đã thực hiện chính xác chưa. Mỗi một liên kết trong chuỗi thiết bị được kiểm tra xác nhận rằng nó được lắp đặt và được nối hợp lệ. Bước thứ hai là kiểm chứng – proving. Nhiệm vụ này liên quan đến kiểm tra mô phỏng và hiệu chuẩn các thành phần khác nhau trong chuỗi. Quá trình đang làm việc không được sử dụng trong giai đoạn này. Bước kế tiếp được gọi là chạy thử - commissioning. Bước gia tăng này liên quan tới tài liệu tăng cường và sử dụng quá trình đang làm việc để tiếp tục kiểm tra. Nếu bước này hoàn thành thành công, vòng điều khiển được xem là sẵn sàng cho làm việc thực sự. Bước cuối cùng là bán vòng điều khiển, nó liên quan việc chuyển giao chính thức tới khách hàng hoặc tới nhà thầu kế tiếp trong quá trình. 1.1.0 Kiểm tra vòng điều khiển Một khi vòng điều khiển đã được lắp đặt, nó phải được kiểm tra thông suốt về cả lắp đặt cơ khí hợp lệ và chứng thực rằng các thành phần đã được lắp đặt thuộc về vòng điều khiển. Điều này được thực hiện bằng cách làm trùng khớp các số thẻ trên mỗi một thành phần riêng với số thẻ thấy trên sơ đồ vòng điều khiển tương ứng. Bước kế tiếp là kiể, tra vòng điều khiển về thông mạch từ phần tử đầu tiên tới phần tử cuối cùng. Điều này bao gồm sự thông mạch từ transmitter (bộ chuyển phát tín hiệu), bộ chuyển đổi đã lắp đặt bất kỳ, qua bộ điều khiển hoặc PLC (bộ điều khiển lô-gic khả trình) và cuối cùng tới van điều khiển tại hiện trường. Bất kể vòng điều khiển là điện hay khí nén, tất cả các vòng điều khiển phải có âm thanh trước khi bắt đầu hoạt động. 1.1.0 Kiểm tra cơ khí Xây dựng và lắp đặt các vòng điều khiển, giống như hầu hết các pha của xây dựng, thường là chủ đề có những ràng buộc thời gian đòi hỏi nhanh và đôi khi cả các phương pháp và kỹ thuật lắp đặt kém hoàn hảo. Các vật tư và các thành phần đã lắp đặt cũng có thể bị hư hại trong quá trình lắp đặt, hoặc chúng đã đến từ nhà cung cấp trong điều kiện bị hư hại hoặc không hoạt động. Vì lý do này, cùng nhiều lý do khác, cần phải kiểm tra lắp đặt cơ khí của tất cả các vòng điều khiển thiết bị trước khi cho rằng chúng sẵn sàng cho hiệu chuẩn hoặc hoạt động bình thường. Giai đoạn đầu tiên của việc chứng thực lắp đặt cơ khí là kiểm tra trực quan vòng điều khiển, bắt đầu với phần tử sơ cấp và kết thúc với phần tử cuối cùng, thường là van điều khiển. Để thực hiện chính xác kiểm tra trực quan ta phải làm quen với vòng điều khiển. Luôn coi sơ đồ thiết bị và đường ống P&ID (hình 1-1), cũng như sơ đồ vòng điều khiển cho mỗi một vòng điều khiển cụ thể mà bạn sắp kiểm tra. Ngoài việc kiểm tra về hư hại và lắp đặt sai, kiểm tra cơ khí cũng bao gồm việc xác nhận rằng các bộ phận là định mức và cỡ chính xác. Kiểm tra này đặc biệt quan trọng về đi dây và nối ống. Bản thân các thành phần cần luôn luôn được xác thực là có cỡ hoặc mô- đen chính xác. Những lỗi trong khu vực này là phổ biến và rất dễ mắc phải. Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 15
Hình 1-1. Một ví dụ về sơ đồ P&ID 1.1.2 Phần tử sơ cấp Phần tử sơ cấp là thành phần đầu tiên trong vòng điều khiển tiếp xúc với quá trình đang được điều khiển. Tùy thuộc vào biến quá trình, phần tử sơ cấp có thể là tấm orifice, cặp nhiệt điện, một RTD, phao, vật thế chỗ hay một cảm biến áp suất. Bất kể kiểu của nó, nó vẫn có chức năng thực hiện tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp với quá trình đang được điều khiển. Kiểm tra cơ khí các phần tử này vượt xa quá trình lắp đặt phần tử. Cũng phải bao gồm cả hướng lắp đặt của thiết bị cũng như bất kỳ ống dẫn, dây điện, ống cách điện, các ống nối, các khớp nối, các đầu nối và các phương pháp nào được sử dụng cùng với sự lắp đặt của nó. Các lỗi thông thường để tìm kiếm bao gồm như sau: • 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. 1.1.3 Transmitter hiện trường Transmitter hiện trường nhận tín hiệu từ phần tử sơ cấp và gửi tín hiệu đó hoặc tới bộ điều khiển hoặc tới PLC. Giống như phần tử sơ cấp, transmitter thường được đặt tại hiện Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 16
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, xác nhận rằng nó được gắn tại vị trí càng gần phần tử sơ cấp càng tốt. Điều này đề phòng nhu cầu về đường ống cách điện hoặc ống dẫn quá dài để nối trong 2 thiết bị. Cùng thời điểm, hãy chắc chắn rằng vị trí cung cấp một sự bảo vệ vật lý nào đó cho transmitter. Nếu môi trường xunh quanh trải qua các nhiệt độ cực đoan hoặc chứa các chất ăn mòn, transmitter phải được đánh giá cho môi trường đó hoặc được đặt trong vỏ kín thích hợp. Các transmitter thông minh mới hơn phải dễ truy cập để cho phép thiết bị giao tiếp cầm tay được nối với chúng để lập trình và hiệu chuẩn thiết bị. Các transmitter chênh áp (DP) cần được kiểm tra về ống dẫn và đường ống hợp lệ. Những đoạn ống lạnh, dốc trong các quá trình nóng và các khả năng xả (thổi ra) trên cả hai phía đầu nối cao và thấp là cần thiết để giữ các tuyến quá trình không bị bẩn và đông. Kiểu lắp đặt này được trình bày trong hình 1-2. 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 Tất cả các đầu nối điện cần được kiểm tra về độ chặt đầu nối và về âm thanh ống cách điện và các đầu nối ống. Các thẻ thiết bị cần phải dễ truy cập để dễ đọc. Các đầu nối hiệu chuẩn cần được đặt để cho phép các kỹ thuật viên dễ truy cập mà không bị tiếp xúc với nguy cơ chấn thương gây bởi leo trèo hay môi trường khắc nghiệt. Các mặt đồng hồ hiện trường trực quan trên transmitter thông minh cần được xoay hướng để cho phép dễ đọc với độ chói và các cản trở tối thiểu. Các trụ đứng thiết bị cần phải chế tạo từ các vật liệu tương thích với môi trường và được sản xuất để đỡ thiết bị, đồng thời vẫn đảm bảo tính thẩm mỹ. Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 17
1.1.4 Dây dẫn, ống cách điện và ống dẫn Thông thường để tìm dây dẫn, ống cách điện và ống dẫn bi hư hại trong môi trường hiện trường do chúng lộ ra trong quá trình xây dựng cũng như các hoạt động bảo trì trong trang thiết bị công nghiệp. Dây dẫn tín hiệu bị hư hại nhẹ hoặc ống cách điện bị vỡ có thể gây ra các vấn đề gián đoạn trong hệ thống điều khiển. Méo tín hiệu gây bởi nhiễu điện và/hoặc những thay đổi điện trở trong dây dẫn hoặc cáp. Những độ hư hại nhỏ này có thể gây khó khăn trong việc điều khiển hệ thống hoặc vòng điều khiển do tính không ổn định của các ảnh hưởng của chúng lên tín hiệu thiết bị. Trong khi tại hiện trường, đề phòng hư hỏng nhỏ và sửa chữa ngay lập tức nếu có thể. Tối thiểu, hãy ghi lại chúng để khi đã liệt kê đủ số lượng, việc sửa chữa có thể được thực hiện cho tất cả chúng trong cùng một khoảng thời gian. Không được sao lãng bất kỳ hư hại vật lý nào, ngay cả nếu nó là nhỏ. Nó sẽ chỉ gia tăng về kích cỡ, ảnh hưởng tới độ chính xác của đáp ứng của hệ thống. Các cáp tín hiệu mạng và các hệ thống cáp tinh tế, chẳng hạn như cáp quang, cần phải nhường lại cho các nhân sự IT chuyên nghiệp trừ phi có sẵn các kỹ thuật viên tự động hóa có chứng chỉ hợp lệ. 1.1.5 Các thành phần phòng điều khiển Hầu hết các thành phần vòng điều khiển đã lắp đặt trong phòng điều khiển, bao gồm các bộ điều khiển vòng đơn và các PLC được bảo vệ trước hư hại vật lý. Tuy nhiên, các thành phần này phải luôn luôn được kiểm tra sau khi lắp đặt để đảm bảo rằng chúng không bị hư hại trước khi hoặc trong khi lắp đặt. Dây dẫn và các đầu nối ống dẫn cần được kiểm tra về độ chặt và hư hại. Hãy chắc chắn kiểm tra tất cả các đầu nối ở dưới, ở sau và ở trên trong các tủ. Trong những khu vực này nhiều cáp, đầu nối và mối nối có thể không được đấu hoặc nối thích đáng bởi khó tiếp cận. Kiểm tra định tuyến hợp lệ các vật dẫn, cáp và ống dẫn, tìm kiếm các đoạn uốn cong sắc, nhọn. Các cản trở có thể khiến truyền tín hiệu kém và có thể khiến vòng điều khiển bị chậm đáp ứng hoặc không chính xác. Luôn luôn sửa chữa bất kỳ và tất cả các kiểu sự khác biệt này ngay lập tức; điều này có thể tiết kiệm thời gian và rắc rối sau đó nếu các điều kiện tệ hơn. Luôn luôn nhận thức về nhiễu tín hiệu và cách nó phát triển, cả ngoài hiện trường và trong dây dẫn trong phòng điều khiển. Chắc chắn các vỏ cáp tín hiệu hoặc các dây dẫn xả được nối đất hợp lệ, thường chỉ tại một đầu và cố gắng để tạo khoảng trống thích đáng giữa các vật dẫn tín hiệu và các vật dẫn động lực. Không bao giờ được nối đất vỏ cáp tín hiệu trong phòng điều khiển trừ phi ta đã đặt vật lý một đầu khác và xác nhận rằng vỏ đó không được nối đất tại đầu kia. Nối đất đúp có thể gây nối đất các vòng điều khiển. (Một vòng điều khiển nối đất là một mạch mang điện có thể gây nhiễu và méo tín hiệu). 1.1.6 Số thẻ và sơ đồ vòng điều khiển Số thẻ là con số duy nhất ấn định cho mỗi thành phần trong vòng điều khiển, chia sẻ tất cả số vòng điều khiển thông thường như một phần của số thẻ của chúng. Một sơ đồ vòng điều khiển, giống như đã trình bày trong hình 1-3, có chứa tất cả các thành phần cấu Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 18
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 1.2.0 Sự thông mạch của vòng điều khiển Kiểm tra thông mạch vòng điều khiển áp dụng tín hiệu phát ra bởi thiết bị kiểm tra tới dây dẫn hoặc ống dẫn của vòng điều khiển để xác định liệu tín hiệu có thông suốt vòng điều khiển hoàn chỉnh mà không có rò rỉ hoặc quá điện trở hay không. Trước khi thực hiện bất kỳ sự kiểm tra thông mạch nào trên bất kỳ vòng điều khiển nào, luôn luôn phải khóa hãm và treo thẻ nguồn năng lượng vòng điều CẢNH BÁO! khiển theo các hướng dẫn và các chính sách của công ty. Không bao giờ giả định rằng mạch hay ống dẫn trong vòng điều khiển chỉ mang một mức an toàn về điện áp, dòng điện hay không khí. Nên nhớ rằng ở pha này của kiểm tra, vòng điều khiển chưa được kiểm tra đối với lắp đặt hợp lệ. Kiểm tra thông mạch không bao giờ được thực hiện với vòng điều khiển ở trạng thái có năng lượng, hoặc là điện hoặc là khí nén. Các PLC và các hệ thống DCS (hệ thống điều khiển phân tán) có thể bị hư hại bởi một số thiết bị kiểm tra thông mạch. Ta phải cách ly các thành phần này khỏi vòng điều khiển thiết bị trước khi kiểm tra dây dẫn hoặc ống dẫn của vòng điều khiển để tránh làm hư Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 19
hại thiết bị số. Ta có thể mô phỏng đang trong vòng điều khiển của thiết bị để tạo ra sự thông mạch bằng việc kết nối các đầu ngõ ra của thiết bị hiệu chuẩn vòng điều khiển hoặc thiết bị kiểm tra trực tiếp trong vòng điều khiển. 1.2.1 Kiểm tra thông mạch điện Một khi mạch điện đã được LOTO theo các chính sách an toàn của nhà máy và các thành phần nhạy cảm trong vòng điều khiển đã được cách ly, ta có thể bắt đầu kiểm tra thông mạch điện trên dây dẫn trong vòng điều khiển. Kiểm tra này sẽ đảm bảo một khi truyền tín hiệu chính xác thì vòng điều khiển được đưa vào hoạt động. Có nhiều thiết bị kiểm tra mô phỏng tín hiệu ngõ ra của một transmitter điện tử hiện trường tiêu biểu. Fluke® cung cấp môt đường rất hoàn chỉnh về kiểm tra điều khiển quá trình và các đồng hồ hiệu chuẩn. Các công ty khác bán thiết bị tương tự bao gồm Extech®, GE®/Druck®, Omega® và Crystal Engineering®. Một cách lý tưởng, bạn cần chọn thiết bị mà có thể cấp nguồn và phát dòng cho vòng điều khiển sử dụng chính nguồn điện của nó, cho phép nguồn bình thường của vòng điều khiển được khóa hãm trong khi kiểm tra. Một ví dụ về đồng hồ Fluke® là có thể được sử dụng cho các cuộc kiểm tra thông mạch vòng điều khiển điện là Fluke® model 789 ProcessMeterTM đã trình bày trong hình 1-4. 789 là dụng cụ hoạt động nhờ pin, cầm tay để do các thông số điện, cung cấp dòng ổn định để kiểm tra các thiết bị quá trình và cung cấp nguồn điện vòng điều khiển. Nó có tất cả các chức năng của một đồng hồ vạn năng số cũng như khả năng xuất ra dòng điện. Hình 1-4. Fluke® Model 789 ProcessMeter Bởi vì nguồn điện làm việc của vòng điều khiển cần được khóa hãm và treo thẻ trong khi kiểm tra thông mạch, 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 đạt đồng hồ vào chế độ Loop Power và nối các đầu ngõ ra của đồng hồ với transmitter hiện trường. Trong khi ở chế độ Loop Power, đồng hồ đóng vai trò như pin và cung cấp điện áp tại định mức 24VDC, Bài 1: Kiểm tra vòng điều khiển Trang 20