Pneimatisko izpildmehānismu atsperes atiestatīšanas mehānisma loma un drošības vērtība

Rūpnieciskās automatizācijas vadības sistēmās pneimatiskie izpildmehānismi ir galvenā vadības signālu savienošanas un vārstu kustības sastāvdaļa, kas tieši nosaka ražošanas procesa drošību un stabilitāti. Tā kā atsperes{1}}atgriešanas pneimatisko izpildmehānismu galvenā daļa, atsperes atiestatīšanas mehānisms nepiedalās visā izpildmehānisma darbības procesā. Tā vietā tas aktivizējas noteiktos darbības apstākļos, atbrīvojot iepriekš-uzglabāto elastīgo potenciālo enerģiju un nospiežot vārstu atpakaļ iepriekš iestatītā drošā pozīcijā, tādējādi kļūstot par rūpnieciskās sistēmas "drošības sargu". Šajā rakstā tiks sistemātiski analizēti atsperu atgriešanas mehānisma galvenie pielietojuma scenāriji un atklāta tā kritiskā vērtība ekstremālos apstākļos.

1. scenārijs: gaisa avota sistēmas kļūme, gaisa spiediena pārtraukums vai pēkšņs kritums

Gāzes avots ir pneimatiskā izpildmehānisma strāvas avots. Kad saspiestā gaisa padeves sistēma pārrauj cauruli, izslēdzas kompresors, atteicas vārsts un tamlīdzīgi, spiediens izpildmehānisma gaisa kamerā ātri samazināsies vai pat pilnībā izzudīs. Šajā laikā nekavējoties tiek aktivizēts atsperes atgriešanas mehānisms, kas ir galvenais pielietojuma scenārijs. atsperes-atiestatīšanas izpildmehānisms būtībā darbojas aspneimatiskā piedziņa-atsperes enerģijas uzkrāšana-atbrīvošana-, kas tiek atbrīvota, kad tiek zaudēta gāze"enerģijas pārveidošanas process: normālas darbības laikā saspiests gaiss iekļūst kamerā, virza virzuli un saspiež iekšējo atsperi, lai uzglabātu enerģiju, atverot un aizverot atsperes atsperes spiediena krituma spēku, kas ir zemāks par vārstu. potenciālo enerģiju, spiežot virzuli pretējā virzienā, ātri atjaunojot vārstu iepriekš iestatītā drošā stāvoklī.

Īpaši bieži tas notiek naftas ķīmijas rūpniecībā. Jēlnaftas cauruļvadu avārijas slēgvārstā atsperes atiestatīšanas mehānisms parasti ir iestatīts uz "atvērt vārstu un aizvērt vārstu", kas ir atvērt vārstu un nodrošināt pārvadi normāla gāzes padeves procesa laikā. Kad gāzes padeve tiek pārtraukta, atsperes spēks nekavējoties piespiež vārstu aizvērt, pārtraucot jēlnaftas plūsmu un novēršot lielas avārijas, piemēram, ugunsgrēku un sprādzienu, ko izraisa vides noplūde. Dati no LIT atsperu-tipa pneimatisko izpildmehānismu pielietošanas dabasgāzes krātuvēs liecina, ka vidējais atsperes atiestatīšanas mehānisma reakcijas laiks pēc gāzes padeves pārtraukuma ir mazāks par 0,5 sekundēm, kas ir daudz ātrāk nekā manuāla iejaukšanās, kas patērē kritisko laiku negadījumu kontrolei.

2. pamatscenārijs: neparasti vadības signāli un sistēmas komandu pārtraukums

Mūsdienu rūpnieciskās vadības sistēmas balstās uz koordinētu elektrisko un pneimatisko signālu pārraidi. Ja vadības cilpa nedarbojas pareizi, atsperes atiestatīšanas mehānisms tiek aktivizēts, lai nodrošinātu sistēmas drošību, pat ja gāzes avots ir normāls. Tās ietver divas galvenās situācijas: viena ir vadības signāla pārraides pārtraukums, piemēram, elektromagnētiskā vārsta spoles vai PLC izejas moduļa izdegšana, kas novērš normālu pneimatiskā ceļa pārslēgšanu; otrais ir signāla loģikas konflikts, kas neļauj sistēmai izdot skaidras darbības komandas. Šajā gadījumā atsperes atiestatīšanas mehānisms darbojas kā "noklusējuma vadības bloks", ignorējot neparasto signālu un virzot vārstu uz atiestatīšanu saskaņā ar iepriekš iestatīto programmu.

Šāda veida aizsardzības mehānisms ir ļoti svarīgs enerģētikas katlu padeves ūdens sistēmās. Katla padeves ūdens vārsta padeves vārsta atsperes atiestatīšanas izpildmehānisms ir iestatīts režīmā "gāzes aizvēršana, atsperes atvēršana". Ja ūdens līmeņa kontroles sistēmas signāla pārraide neizdodas, atsperes spēks atver vārstu, nodrošinot nepārtrauktu ūdens padevi un neļaujot katlam eksplodēt ar sausu karstumu. Itāļu Sirca AP06S12BG2BIS izpildmehānisma piemērs parāda, ka tā modulārā atsperu kārba ļauj regulēt atsperes spēku, lai atbilstu dažādām vadības precizitātes prasībām. Tas nodrošina drošu atiestatīšanu signāla anomālijas gadījumā, vienlaikus novēršot vārsta pārregulēšanu un vārsta ligzdas bojājumus.

3. pamatscenārijs: avārijas apturēšanas komanda, aktivizējiet drošību.

Nozarēs, kur drošības prasības ir ārkārtīgi augstas, piemēram, ķīmiskajā rūpniecībā un farmācijas rūpniecībā, vadības sistēmas sistēma izdos avārijas izslēgšanas rīkojumu, ja ražošanas sistēmā ir procesa anomālijas, piemēram, pārmērīga temperatūra, spiediens un mediju noplūde. Šajā gadījumā atsperes atiestatīšanas mehānisms tiek aktivizēts kā aktīva drošības ierīce. Atšķirībā no pasīvās aktivizēšanas gaisa padeves atteices laikā, šajā gadījumā sistēma aktīvi izvada saspiestu gaisu no izpildmehānisma gaisa kameras, radot "gāzes zuduma vidi", kurā atspere ātri iespiež vārstu atpakaļ vietā, lai veiktu avārijas aizvēršanu vai izolēšanas procesu.

Farmaceitisko starpproduktu sintēzes reaktoru padeves kontrolē, kad temperatūra reaktorā pārsniedz drošības slieksni, ESD sistēma nekavējoties iedarbina atsperes atgriešanas izpildmehānismu: padeves vārsta atsperes reduktors virza vārstu aizvērties, pārtraucot izejvielu padevi; tajā pašā laikā ventilācijas vārsta atsperes reduktors virza vārstu atvērties, atbrīvojot spiedienu reaktora iekšpusē, radot dubultu drošības garantiju. Šajā aktīvajā sprūda režīmā atsperes atgriešanas mehānisma reakcijas ātrums tieši ietekmē negadījuma smagumu. Atsperes atgriešanas izpildmehānismi, kas atbilst ISO 5211 standartiem, var kontrolēt darbības aizkavi līdz mazāk nekā 100 milisekundēm.

Papildu pielietojuma scenāriji: sistēmas uzturēšana un īpašu darbības apstākļu pielāgošana

Papildus iepriekš minētajiem drošības pamatscenārijiem atsperes atgriešanas mehānismam ir svarīga loma ikdienas apkopē un sistēmas īpašos darbības apstākļos. Veicot pneimatiskā cauruļvada hermētiskuma pārbaudi vai izpildmehānisma apkopi, darbinieki aizvērs gaisa padeves vārstu. Šajā laikā atsperes atgriešanas mehānisms nobīdīs vārstu atpakaļ drošā pozīcijā, lai apkopes laikā novērstu nejaušu vides plūsmu, radot savainojumus personālam. Faktiskie Shanghai Shangzhao Valves dati liecina, ka vārsta ar atsperes atgriešanas mehānismiem drošības negadījumu līmenis ir par vairāk nekā 60% zemāks nekā parastajam vārstam.

Atsperes atgriešanas mehānisma strukturālās priekšrocības ir acīmredzamas ierobežotā telpā vai sliktā vidē. Tas novērš nepieciešamību pēc papildu pretvēja avotiem vai motoriem, kā rezultātā tiek iegūta kompaktāka struktūra, kas piemērota slēgtām telpām, piemēram, kuģu klājiem un pazemes komunālajiem tuneļiem. Turklāt, izmantojot oksidācijas -izturīgus un augstas/zemas temperatūras-izturīgus atsperu materiālus, tas var stabili darboties ekstremālos apstākļos no -50 grādiem līdz 150 grādiem, nodrošinot uzticamu atdevi aukstās naftas laukos un augstas temperatūras katlos.

Pavasara atgriešanās mehānismu drošības vērtība: no pasīvās aizsardzības līdz aktīvai aizsardzībai

Pavasara darbu atsākšanas mehānisma galvenā funkcija ir izveidot rūpnieciskās sistēmas "pēdējo aizsardzības līniju". Vērtība ir izteikta trīs aspektos: pirmkārt, kļūdas neatkarība --pilnīga atiestatīšanas darbība bez ārēja barošanas avota, izvairoties no ``elektroapgādes pārtraukuma --drošības ierīces kļūmes ''; otrkārt, deterministiska darbība-iepriekš iestatītie režīmi "gaisa atvēršana-atspere-aizvērt" vai "gaiss-aizvērt atspere-atvērt" nodrošina paredzamas vārsta droseļvārstu pozīcijas atteices gadījumā, nodrošinot skaidrus apstākļus turpmākai darbības traucējumiem; un treškārt, plaša pielāgošanās iespēja — modulāra atsperu kārbas konstrukcija, kas ļauj mainīt griezes momenta vārsta izmēru no 350 N līdz 300 m.

No nozares pielietojuma viedokļa atsperes atgriešanas mehānismi ir kļuvuši par drošības atslēgu sistēmas standarta sastāvdaļu. Pārtikas un farmācijas rūpniecībā tie novērš vides piesārņojumu, ja gāzes avoti nedarbojas; ūdens attīrīšanas sistēmās tie novērš notekūdeņu attīrīšanas procesu pārtraukšanu gāzes padeves traucējumu dēļ; un HVAC sistēmās tie nodrošina, ka amortizatori tiek automātiski izslēgti, lai novērstu dūmu un liesmu izplatīšanos ugunsgrēku laikā. Šie lietojumprogrammu scenāriji kopā parāda, ka atsperes atgriešanas mehānisms nav obligāts papildinājums-, bet gan galvenais atbalsts "neatteices-drošības" dizaina koncepcijas ieviešanai mūsdienu rūpnieciskās automatizācijas sistēmās.

Secinājums: drošības dizaina pamatā ir profilakses un kontroles kombinācija.

Atsperes atgriešanas mehānisma izmantošana pneimatiskajos izpildmehānismos vienmēr ir vērsta uz "drošību". Neatkarīgi no tā, vai tā ir pasīvā aizsardzība pret gāzes avota atteici vai aktīva reakcija uz avārijas komandām, sistēmas būtība ir kompensēt iespējamos riskus, izmantojot mehānisko konstrukciju uzticamību. Attīstoties Rūpniecība 4.0, lai gan inteliģentais vadības sistēmas līmenis uzlabojas, atsperes atgriešanas mehānisms kā uz fiziskiem principiem balstīts drošības mehānisms joprojām ieņem neaizvietojamu vietu rūpnieciskās drošības jomā, pateicoties tā ātrajam reaģēšanas ātrumam, nepietiekamam ārējam spēkam un spēcīgai pielāgošanās spējai ekstremālai videi. Praktiskajā pielietojumā mums jāizvēlas atiestatīšanas metode atbilstoši procesa prasībām, jāpielāgo atsperes spēka parametri, regulāri jāpārbauda atsperes veiktspēja, jāpārliecinās, vai šī "drošības līnija" patiešām darbojas, un garantē rūpnieciskās ražošanas stabilu darbību.