Fehlerbehebungsmaßnahmen bei Schwankungen der Messpunkte der bieglichen Achsverschiebung und bei Fehlern im offenen Stromkreis

Während des Nachtbetriebs in einer Anlage führte eine Störung der Prozessbedingungen zu einer plötzlichen Signalfluktuation am Bently-Messpunkt für die axiale Verschiebung des Getriebes des Booster-Kompressors der Luftzerlegungsanlage, gefolgt von einem sofortigen Alarm wegen Unterbrechung. Da dieser Messpunkt mit einer "Zwei-von-Zwei" (2oo2) Verriegelungslogik arbeitet, bestand ein hohes Risiko, das Verriegelungssystem auszulösen. Nach Erhalt des Berichts kontaktierte das Instrumentierungsteam sofort das Prozess-Team, bearbeitete die Genehmigungen für Wartung und Verriegelungs-Bypass, stellte die sichere Isolierung auf der Prozessseite sicher und begab sich vor Ort, um das Problem zu beheben und zu lösen.

Anfängliche Symptome: Das Signal des Messpunktes schwankte, bevor es in einen offenen Stromkreis überging; die Ausgangsspannung des Proximity-Sondentreibers betrug 0V und der Widerstand der Sondenspule betrug 8Ω (was auf eine funktionierende Sonde selbst hindeutet).

I. Fehlerbehebung vor Ort

1. Messung am Proximity-Sondentreiber (Feld): Die gemessene Versorgungsspannung für den Bently-Proximity-Sondentreiber betrug ca. 12V, während die Ausgangsspannung des Treibers 0V betrug. Der Widerstand der Sondenspule betrug 8Ω – innerhalb des akzeptablen Bereichs – was einen Schaden an der Sonde selbst ausschloss. Eine ungewöhnlich niedrige Versorgungsspannung wurde vorläufig als Ursache des Fehlers identifiziert.
2. Verifizierung an der Sicherheitsbarriere (Schaltschrankraum): In Zusammenarbeit mit dem Systemteam wurde die Ausgangsspannung der Sicherheitsbarriere im Schaltschrankraum mit ca. 12V gemessen. Dies lag unter der Standard-Nennversorgungsspannung von 23–24V für Bently-Proximity-Sondentreiber, was zu einem vorläufigen Verdacht auf einen Fehler der Sicherheitsbarriere führte. Ein Neustart (Power Cycle) der Sicherheitsbarriere wurde durchgeführt; die Ausgangsspannung blieb jedoch nach Wiederherstellung der Stromversorgung bei 12V. Da der Fehler weiterhin bestand, wurde ein vorübergehendes Problem, das durch einen einfachen Neustart behoben werden konnte, ausgeschlossen.
3. Fehlerlokalisierung durch segmentierte Isolierung: Die drei Kabel, die die Sicherheitsbarriere mit dem Feld verbinden (24V-Stromversorgung, COM und Signalausgang), wurden getrennt. Die Messung des Ausgangs der Sicherheitsbarriere im isolierten Zustand zeigte eine Rückkehr der Spannung auf 23,2V, was bestätigte, dass die Sicherheitsbarriere selbst funktionierte und der Fehler im Kabelkreis zwischen Schaltschrank und Feld lag.
4. Bestätigung des Kabeldefekts: Isolationswiderstandsmessungen wurden für jeden Kabelkern durchgeführt. An der gemeinsamen (COM) Leitung wurde ein intermittierender Erdschluss festgestellt. Als der Erdschluss auftrat, zog er die Versorgungspannung des Stromkreises herunter, was zu einer unzureichenden Stromversorgung des Treibers führte; dies verursachte Signalinstabilität und Schwankungen, die schließlich zu einem offenen Stromkreis führten, als sich die Erdungsbedingung verschlechterte. Intermittierende Erdschlüsse werden durch Faktoren wie Vibrationen, Kabelkompression und Schwankungen der Umgebungs-Temperatur und -Luftfeuchtigkeit beeinflusst; diese Fehler sind sporadischer Natur und treten nachts häufiger auf, wenn die Vibrationen der Geräte intensiv sind.
5. Vorübergehende Behebung (Austausch gegen Ersatzkabel): Das Ersatzkabel für den betroffenen Stromkreis abrufen, beide Enden neu verdrahten und die Spezifikationen für Abschirmung und Erdung überprüfen. Nach der Verdrahtung die Stromversorgung am Proximitor-Eingang erneut messen (Bestätigung von 23,2V); überprüfen, ob die Stromversorgung wiederhergestellt ist und das Messsignal wieder online ist. Sobald sich die Messwerte stabilisiert haben, mit dem Betrieb abstimmen, um die Verriegelung wiederherzustellen und die Arbeitserlaubnis abzuschließen.
6. Überprüfungspunkte nach der Verdrahtung
   • Erneut überprüfen, ob die Versorgungsspannung des Proximitors im Bereich von 22,5–24V stabil ist;
   • Die Abschirmung prüfen: Einpunkt-Erdung auf der Schaltschrankseite und schwebende Abschirmung auf der Feldseite (Erdung an beiden Enden ist verboten);
   • Echtzeit-TSI-Werte überwachen und 12-Stunden-Trenddaten überprüfen, um sicherzustellen, dass keine plötzlichen Spitzen oder Schwankungen auftreten;
   • Bei "Zwei-von-Zwei" (redundanten) Messpunkten gleichzeitig die Stromversorgung, den Widerstand und die Trenddaten des anderen Kanals überprüfen und den Vergleich dokumentieren;
   • Die Verriegelung erst wiederherstellen, nachdem der Messpunkt stabil ist, und dann die Arbeitserlaubnis abschließen.

II. Ursachenprävention und Optimierungsmaßnahmen

1. Verkabelung: Der Bereich des Kompressorgetriebes ist starken Vibrationen ausgesetzt; Kabel dürfen nicht in direktem Kontakt mit dem Gerätegehäuse verlegt werden und sollten von Hochtemperaturzonen und Bereichen mit vibrationsbedingter Reibung ferngehalten werden. Schutzrohre für Kabel verwenden, um Isolationsverschleiß durch Langzeitvibrationen zu verhindern, der zu intermittierenden Erdschlüssen führen kann. Regelmäßige Isolationsprüfungen von TSI-Messkabeln durchführen und Kabelisolationsprüfungen in die Inspektionsprotokolle für Hauptüberholungen aufnehmen.
2. Proximitoren und Sicherheitsbarrieren: Die negative Stromversorgung des Bently-Systems ist sehr empfindlich gegenüber Spannungsabfällen. Eine lose Verbindung oder ein Erdschluss an der COM-Leitung (gemeinsam) kann die 24V-Versorgung direkt auf ca. 12V herunterziehen, was sich als Signalfluktuationen oder Unterbrechungsfehler äußert – typische Symptome dieser Art von Fehler. Überprüfen Sie die Proximitor-Versorgungsspannung bei täglichen Inspektionen; verlassen Sie sich nicht ausschließlich auf die DCS-Anzeigewerte.
3. Verriegelungsmanagement: Bei Verriegelungspunkten mit "Zwei-von-Zwei" (2oo2) Logik ist eine genaue Überwachung der Betriebszustände der Einheit sicherzustellen und die Dauer der Verriegelungs-Bypass zu minimieren, wenn ein Ein-Kanal-Fehler eine solche Maßnahme erfordert. Notfallpläne verfeinern, um die koordinierten Maßnahmen zwischen Prozess- und Instrumentierungspersonal im Falle von Signalfluktuationen oder Drahtbrüchen an TSI-Messpunkten klar zu definieren.
4. Fehlerprotokollverwaltung: Diesen intermittierenden Erdschluss im Instrumentierungsfehlerprotokoll der Einheit aufzeichnen. Das fehlerhafte Kabel kennzeichnen; den Schadenspunkt lokalisieren und die Ursache des Verschleißes bei der nächsten geplanten Abschaltung analysieren. Team-Schulungen zu den charakteristischen Anzeichen von Erdschlüssen am gemeinsamen Anschluss von Bently-Sonden organisieren, um Fehldiagnosen im Zusammenhang mit Sicherheitsbarrieren oder Proximitoren zu vermeiden.
5. Trendüberwachung: Alarmgrenzwerte innerhalb des TSI-Systems anpassen, um frühzeitige Warnungen für geringfügige Sprünge oder Schwankungen bei Verschiebungs-Messpunkten zu geben, anstatt zu warten, bis ein Drahtbruch auftritt, bevor Maßnahmen ergriffen werden.

III. Fehlerzusammenfassung

Die Hauptursache dieses Fehlers war eine Isolationsbeschädigung des gemeinsamen (COM) Kernkabels des TSI-Kabels, das vom Schaltschrank zum Getriebe des Booster-Kompressors verläuft. Dies verursachte einen intermittierenden Erdschluss, der die negative Versorgungsspannung zum Proximitor herunterzog, was zu anfänglichen Signalfluktuationen gefolgt von einem Drahtbruch führte. Ein Fehler der Sicherheitsbarriere wurde zunächst vermutet, da keine segmentierte Kabelisolierung durchgeführt worden war. Bei Bently-Wirbelstrom-Sondensystemen ist die intermittierende Erdung des gemeinsamen Anschlusses eine häufige Ursache für Schwankungen und Drahtbrüche bei Verschiebungs-Messpunkten an großen vibrierenden Maschinen. Bei der Fehlerbehebung sollten Isolationsprüfungen mit segmentierter Kabelisolierung priorisiert werden, um den unnötigen Austausch von Sicherheitsbarrieren, Proximitoren oder Sonden zu vermeiden und somit die Effizienz der Fehlerbehebung zu verbessern.