Критическая роль регулирующего клапана в технологической системе хорошо известна. Для регулярной работы регулирующего клапана требуется, чтобы система обеспечивала источник воздуха/электричества и источник сигнала. Правильное обеспечение источника воздуха/электричества и источника сигнала является важной функцией регулирующего клапана. Из-за критического положения регулирующего клапана система управления процессом должна обеспечивать правильную и непрерывную подачу источника воздуха/электричества и источника сигнала к регулирующему клапану. Реальная ситуация такова, что система управления технологическим процессом не может гарантировать 100% правильное и непрерывное обеспечение вышеуказанного источника воздуха/электричества и источника сигнала (сокращенно трех источников) без каких-либо отклонений. Поэтому необходимо принять соответствующие защитные меры на регулирующем клапане, а именно, меры защиты от трех источников отказа (отказ воздуха, сбой питания, сбой сигнала).
Существует множество методов управления регулирующими клапанами, а также различные аксессуары, поэтому три источника мер защиты от сбоев и решения регулирующих клапанов будут разными. Обычно необходимо иметь устройство обратной связи по положению для регулирующих клапанов, если требуются три меры защиты от отказа источника. Это означает, что необходим сигнал обратной связи в систему управления, а также сборка с маховиком/рукояткой для обеспечения ручного управления в случае неисправности.
В соответствии с различными требованиями трех источников защиты от сбоев в этой статье перечислены другие решения защиты и проанализированы различные схемы для обсуждения с коллегами из отрасли.
Три источника схем защиты, обсуждаемые в этой статье, в основном включают следующее:
а. Решение с электропневматическим цифровым позиционером (это означает узел регулирующего клапана с интеллектуальным позиционером E / P)
б. Элетрео-пневматический аналоговый позиционер (это означает узел регулирующего клапана с позиционером E/P клапана)
в. Электропневматический преобразователь + пневмопневматический позиционер клапана (подразумевается узел регулирующего клапана с электропневматическим преобразователем и позиционером клапана P/P)
д. Решение с аналоговым пневматическим позиционером (это означает узел регулирующего клапана с позиционером клапана P/P)
е. Решение для интеллектуального электрического регулирующего клапана
а. Решение для электропневматического цифрового позиционера
Эта программа в основном состоит из пневматического регулирующего клапана, интеллектуального электропневматического позиционера клапана, компаратора потерь мощности (сигнала), одиночной катушки. соленоидный клапан, воздушный запорный клапан и так далее. Принцип его работы следующий:
- Неисправность источника воздуха: При отказе подачи воздуха в систему управления (означает потерю воздуха) воздушный запорный клапан автоматически закрывается, чтобы заблокировать давление выходного сигнала позиционера в мембранной камере пневматического регулирующего клапана, а давление выходного сигнала уравновешивается давлением сила реакции, создаваемая пружиной регулирующего клапана, положение клапана пневматического регулирующего клапана остается в положении неисправности. Воздушный запорный клапан должен быть настроен на срабатывание немного ниже минимального значения подачи воздуха.
- Неисправность источника питания: При выходе из строя источника питания системы управления (потеря мощности), потери мощности (сигнала) управления компаратора выходное напряжение исчезает, электромагнитный клапан с одной катушкой теряет мощность, и его золотниковый клапан внутри электромагнитного клапана скользит под действием возвратная пружина, электромагнитный клапан переворачивается, давление в мембранной камере пневматического удерживающего клапана сбрасывается, пневматический удерживающий клапан закрывается, а выходное сигнальное давление позиционера фиксируется в пневматическом регулирующем клапане. В мембранной камере, давление выходного сигнала уравновешивается силой реакции, создаваемой диафрагменной пружиной, а положение клапана пневматического регулирующего клапана остается в положении отказа.
- Сбой сигнала: Когда сигнал системы управления неисправен (потеря сигнала), после того, как компаратор потери мощности (сигнала) обнаруживает это, сигнал напряжения однообмоточного электромагнитного клапана отключается. Золотниковый клапан в электромагнитном гидрораспределителе скользит под действием возвратной пружины. Электромагнитный клапан реверсирует, чтобы сбросить давление воздушного затвора, и закрывает воздушный затвор, блокируя выходное сигнальное давление позиционера в мембранной камере регулирующего клапана. Давление выходного сигнала уравновешивается силой реакции, создаваемой пружиной регулирующего клапана. Положение клапана пневматического регулирующего клапана остается в положении отказа.
Электропневматический интеллектуальный позиционер подает сигнал обратной связи по положению и не требует возврата сигнала положения клапана. В целом, интеллектуальный электропневматический позиционер клапана сам по себе может реализовать обратную связь по положению с помощью собственного или дополнительного модуля обратной связи по положению.
Преимущества этого решения: используется сравнительно мало аксессуаров (возврат сигнала положения клапана не требуется), и он занимает меньше места. Установка и отладка стали более удобными, простыми и быстрыми. При активации защиты «три отказа» система быстро реагирует и действует оперативно.
Слабость этого решения: электромагнитный клапан долго заряжается, что влияет на срок службы. Общая стоимость относительно высока, а надежность аксессуаров относительно высока.
б. Элетрео-пневматический аналоговый позиционер
Это решение в основном состоит из пневматического регулирующего клапана, аналогового электропневматического позиционера клапана, компаратора потерь мощности (сигнала), электромагнитного клапана с одной катушкой, пневматического удерживающего клапана, возвратного сигнала положения клапана и т. д. Его принцип работы такой же, как и у схема умного электропневматического позиционера клапана.
Возврат сигнала положения клапана выдает сигнал обратной связи по положению.
Преимущество этого решения: когда срабатывает защита «трех источников отказа», система быстро реагирует и действует оперативно. Общая стоимость ниже, чем у варианта А.
Недостаток такого решения: электромагнитный клапан долго заряжается, что влияет на срок службы. Существует множество аксессуаров, а установка и отладка сложнее, чем решение а. Обратная связь по положению клапана должна быть оборудована возвратным устройством сигнала положения клапана. В случае с маховиком все сложнее.
в. Электропневматический преобразователь + Решение для пневматическо-пневматического позиционера клапана
Эта программа в основном состоит из пневматического регулирующего клапана, аналогового пневматического позиционера клапана, электропневматического преобразователя, воздушного затвора, возвратного сигнала положения клапана и т. д. Принцип ее работы следующий:
- Неисправность источника воздуха: При выходе из строя источника воздуха системы управления (потеря воздуха) пневматический удерживающий клапан, используемый для контроля потери источника воздуха, автоматически закрывается, а выходное сигнальное давление позиционера фиксируется в диафрагменной камере пневматического регулирующего клапана. для вывода управляющего давления. В балансе с силой реакции, создаваемой пружиной регулирующего клапана, положение клапана пневматического регулирующего клапана остается в положении неисправности. Подпорный клапан должен быть настроен на срабатывание немного ниже минимального значения подачи воздуха.
- Сбой сигнала: При пропадании сигнала системы управления (потере сигнала) давление выходного сигнала электропневматического преобразователя синхронно теряется, а воздушный затвор, используемый для потери сигнала управления, автоматически закрывается, чтобы заблокировать выходное давление мембранной камеры привода, давление выходного сигнала уравновешивается силой реакции, создаваемой пружиной регулирующего клапана, а положение клапана пневматического регулирующего клапана остается в положении отказа. Воздушный запорный клапан должен быть настроен на запуск, когда его значение немного ниже минимального значения входного сигнала.
- Положение регулирующего клапана при сбое электропитания не требуется.
- Возврат сигнала положения клапана выдает сигнал обратной связи по положению.
Преимущества этого решения:
- Положение регулирующего клапана при сбое электропитания не требуется.
- Требуется только два положения клапана отказа.
- Его можно использовать в случаях, когда предъявляются строгие требования по взрывозащите.
Недостатки этого решения: при сбое сигнала происходит очень небольшая задержка и используется больше аксессуаров. Установка и отладка сложнее, чем решение (а). Обратная связь по положению клапана должна быть оборудована возвратным устройством сигнала положения клапана. В случае с раундами все сложнее.
д. Аналоговый пневматический позиционер
Эта программа в основном состоит из пневматического регулирующего клапана, аналогового пневматического позиционера клапана, воздушного запорного клапана, возвратного сигнала положения клапана и т. д. Принцип ее работы следующий:
- Неисправность источника воздуха: При выходе из строя источника воздуха системы управления (потеря воздуха) воздушный запорный клапан, используемый для контроля потери источника воздуха, автоматически закрывается, а выходное сигнальное давление позиционера блокируется в диафрагменной камере пневматического управления. клапана, давление выходного сигнала уравновешивается силой реакции, создаваемой пружиной регулирующего клапана, и положение клапана пневматического регулирующего клапана остается в положении неисправности. Воздушный запорный клапан должен быть настроен на срабатывание немного ниже минимального значения подачи воздуха.
- Сбой сигнала: При пропадании сигнала системы управления (потеря сигнала) пневматический воздушный запорный клапан, используемый для контроля потери сигнала, автоматически закрывается, а выходное сигнальное давление позиционера блокируется в диафрагменной камере пневматического регулирующего клапана, а выходной сигнал сигнальное давление и управление. Сила реакции, создаваемая пружиной клапана, уравновешивается, и положение клапана пневматического регулирующего клапана остается в положении неисправности. Воздушный запорный клапан должен быть настроен на запуск, когда его значение немного ниже минимального значения входного сигнала. При сбое сигнала возникает определенная задержка, и время задержки зависит от длины трубопровода пневматического сигнала.
Преимущества этого решения:
- Положение регулирующего клапана при сбое электропитания не требуется.
- Возврат сигнала положения клапана выдает сигнал обратной связи по положению.
Преимущество этого решения: оно оснащено меньшим количеством аксессуаров, что удобно для установки и отладки. Общая стоимость невысока, и его можно использовать в случаях с исключительно высокими требованиями к взрывозащите.
Недостатки этой системы: при пропадании сигнала возникает определенная задержка, связанная с длиной сигнального конвейера. Для обратной связи о положении клапана требуется дополнительный возвратный сигнал о положении клапана, который усложняется при оснащении маховиком. Подходит только для случаев пневматического сигнала.
е. Решение для интеллектуального электрического регулирующего клапана
Интеллектуальный электрический регулирующий клапан состоит из интеллектуального электрического привода и клапана. Сам интеллектуальный электрический привод имеет функцию отключения питания и удержания положения. Когда сигнал прерывается, он может выбрать функции сохранения исходного положения, полностью закрытого и полностью открытого. И он имеет функцию обратной связи по сигналу. Поэтому он имеет широкий спектр применения.
Преимущество этого решения: нет необходимости подключаться к источнику воздуха, можно реализовать только две защиты от сбоев, при этом требуется меньше места для установки. Установка и отладка стали более удобными, простыми и быстрыми. При активации защиты «два разрыва» система быстро реагирует и действует быстро. Сам клапан имеет функцию обратной связи по сигналу, и нет необходимости устанавливать возвратный сигнал положения клапана.
Недостатки этой системы: общая стоимость относительно высока, а использование ограничено в тех случаях, когда требования к взрывозащите особенно строгие.
Вышеупомянутое решение является самой базовой схемой трехразрывной защиты, при этом во время трехразрыва клапан остается в исходном положении (положении удержания).
Если вам нужны другие методы защиты, вы можете изменить приведенную выше схему.
Ниже представлена схема защиты, в которой клапан двойного действия полностью открывается или полностью закрывается при выходе из строя источника воздуха (потеря воздуха).
Эта программа в основном состоит из регулирующих клапанов, пневматических реверсивных клапанов, позиционеров, самоблокирующихся клапанов, обратных/обратных клапанов, регуляторов воздуха, резервуаров для хранения газа и т. д. Принцип ее работы следующий:
Когда источник воздуха в системе управления выходит из строя (потеря воздуха), самоблокирующийся клапан (функция которого противоположна функции удерживающего клапана) автоматически открывается, чтобы отменить подачу воздуха в направляющий клапан с пневматическим управлением. Золотник пневматического распределительного клапана под действием пружины возвращается в исходное положение, один из пневматических реверсивных клапанов опорожняется, другой проветривается, а обратный клапан закрывается. Источник воздуха подается на клапан из резервуара для хранения газа, чтобы обеспечить полностью закрытый или открытый клапан. Он может распознавать полностью закрытое или полностью открытое состояние путем регулировки режима подключения пневматического регулирующего клапана.
Если вы хотите реализовать удержание клапана, установите пневматический удерживающий клапан, измените соединение трубопровода, используйте самоблокирующийся клапан для прямого управления воздушным затвором и отмените реверсивный клапан пневматического управления, обратный клапан и бензобак.
Если вы хотите, чтобы клапан выполнял несколько действий при выходе из строя источника воздуха, можно использовать следующие решения.
Данная схема состоит из резервуара для хранения газа, обратного клапана, запорного клапана, шарового крана и т.д. Принцип ее работы следующий:
При прекращении подачи воздуха (потере воздуха) обратный клапан закрывается, запорный клапан теряет воздух, золотник запорного клапана сбрасывается под действием пружины, воздушный контур реверсируется, трубопровод источника воздуха система отключается, и резервуар для хранения газа подает газ на клапан, чтобы гарантировать, что клапан выполняет несколько действий для достижения цели непрерывного управления. Из-за ограниченной емкости газохранилища и того, что давление подачи воздуха в газохранилище продолжает уменьшаться при срабатывании клапана, газохранилище нельзя использовать в течение длительного времени для подачи воздуха в клапан. Емкость резервуара для хранения газа по этому плану должна быть больше, чем емкость резервуара для хранения газа общей защиты. В этой системе при прекращении подачи воздуха количество срабатываний клапана зависит от емкости резервуара для хранения газа.
Несколько схем защиты, перечисленных выше, представляют собой лишь несколько основных форм. Для достижения различных целей защиты вышеуказанные схемы могут быть соответствующим образом модифицированы. Поскольку документированная система имеет свои преимущества и недостатки, в зависимости от конкретных условий объекта может быть использован другой метод. Для трехразрывной защиты, когда бюджет возможен с учетом различных факторов, автор рекомендует план (а) и план (д).
