search query: @keyword vikaantuminen / total: 10
results-list
reference: 8 / 10
« previous | next »
Author:Heinonen, Pekka Erik
Title:Kenttälaitteiden vikojen muodostuminen ja vikamallit teollisuuden säätöprosesseissa
Fault development and fault models of field devices in industrial control processes
Publication type:Master's thesis
Publication year:2010
Pages:72      Language:   fin
Department/School:Koneenrakennustekniikan laitos
Main subject:Koneensuunnitteluoppi   (Kon-41)
Supervisor:Pietola, Matti
Instructor:Manninen, Timo
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  4898   | Archive
Keywords:failure
fault model
final control element
control loop
static friction
stiction
stick-slip
cavitation
overdimensioning
vikaantuminen
vikamalli
säätöpiiri
loppuelementti
staattinen kitka
tihkomisvärähtely
kavitaatio
ylimitoitus
Abstract (eng): Main objective of this thesis was to survey the most common faults of final control elements operated in the control loops of different branches of process industry.
This was achieved both by personnel interviews and through careful investigation of all available statistical information stored in numerous databases.
The interviews conducted by the author of this thesis brought up a deep understanding to the current state of the industry whereas the information in databases combined resulted in creation of a database analysis.

The final control elements discussed in this thesis have a vast number of faults and root causes for each type of failure.
Thus only the most critical faults, including their effects on the control system output, were considered.
Of all the faults examined, over dimensioning of final control element, effects of static friction, material damage induced by flow medium, under dimensioning of pneumatic actuator and twisting of the drive shaft were selected for closer examination.
Literary studies were implemented in order to investigate the typical causes and typical modes of growth as well as typical effects on control loop operations for these particular faults.

Over dimensioning was discovered to be the principal and most universal cause for impaired flow control operations.
Another ever-present phenomenon, namely static friction (shorter: stiction) with stick-slip, was also examined carefully.
A two-parameter algorithm for detection and compensation of stiction is introduced in this thesis.
The algorithm can be used for friction simulations as well as be implemented in positioners for detecting the magnitude of the stick-slip phenomenon.
Cavitation and erosion induced by particles in the flow medium proved to cause rapid destruction of materials and material coatings in high-speed flow systems.
By proper sizing of actuators it is possible to have a positive effect on flow control properties in varying working conditions.
Wrongly sized actuator can prevent the final control element from operating due to the dynamic nature of frictional forces.

Failure is a chaotic event, albeit it normally occurs due to the same constant subset of natural laws.
Also human error is a considerable factor in almost any failure.
Reliable and functioning proactive failure diagnosis methods can save any process industry operator from countless unnecessary maintenance run-downs hence optimizing overall performance.
Abstract (fin): Tälle työlle asetettuna tavoitteena oli haastattelujen ja tilastojen avulla kartoittaa prosessiteollisuuden säätöpiirin loppuelementin tyypillisimpiä vikoja sekä selvittää vikojen juuri- syitä ja etenemismekanismeja.
Henkilöhaastattelujen kautta kerättiin ajanmukaista vikatietoutta ja tietokantoihin tutustumalla toteutettiin tietokanta-analyysin valmisteleminen.

Työssä käsitellyille kenttälaitteille on olemassa valtava määrä erilaisia vikatyyppejä ja samaten on myös eri vikaantumisille olemassa vikaantumismalleja ja juurisyitä lähestulkoon ääretön määrä.
Tämän vuoksi työssä rajoituttiin käsittelemään vain kriittisimpiä virhetiloja sekä tutkimaan näiden vaikutuksia säätöprosessin vasteeseen.
Työssä päädyttiin tarkastelemaan lähemmin seuraavia vikoja: kenttälaitteen ylimitoitus, staattisen kitkan vaikutukset, nesteen ohivirtauksen materiaalia tuhoavat mekanismit, kenttälaitteen toimilaitteen alimitoitus ja käyttöakselin kiertyminen.
Kirjallisuustutkimuksen avulla selvitettiin, mistä tutkittavat vikaantumiset tyypillisesti saavat alkunsa, miten nämä viat kehittyvät sekä mitkä ovat vikojen syntyyn ja kasvuun vaikuttavia tekijöitä.

Laitteiston ylimitoitus todettiin säätöpiirin yleisimmäksi säätökyvyn alentajaksi.
Tämän lisäksi staattinen kitka, jonka suuruuteen voidaan vaikuttaa alentavasti oikeilla materiaali- ja pinnoitusvalinnoilla, on myös otettava huomioon.
Staattisen kitkan aiheuttaman tihkomisvärähtelyn havaitsemiseksi on työssä esitelty kahden parametrin algoritmi, jota voidaan käyttää kitkavaikutusten kompensointiin digitaalisissa asennoittimissa sekä apuna simuloinneissa.
Kavitaation ja virtauksen mukana kulkeutuvien partikkelien aiheuttamalla eroosiolla havaittiin olevan merkittävä rikkova vaikutus suurinopeuksisia virtauksia säätelevissä järjestelmissä.
Myös toimilaitteen oikealla valinnalla voidaan suuresti vaikuttaa virtaussäädön toimintaan vaihtelevissa käyttöolosuhteissa.
Väärällä toimilaitteen mitoituksella voidaan pahimmassa tapauksessa kokonaan estää laitteiston toiminta käytön aikana tuntuvasti kasvavien kitkavoimien vuoksi.

Vikaantuminen on kaoottinen ja ennalta arvaamaton tapahtuma, vaikkakin se tapahtuu aina tiettyjen luonnonlakien määräämänä.
Toimiva ja luotettava ennakoiva vikadiagnosointi voi säästää prosessiteollisuuden toimijan monelta ylimääräiseltä huoltokatkolta ja tarpeettomilta kustannuksilta.
ED:2010-11-09
INSSI record number: 41298
+ add basket
« previous | next »
INSSI