Πώς λειτουργούν τα χαρακτηριστικά ασφαλείας αποτυχίας σε βαλβίδες που ενεργοποιούνται με αέρα;
Αφήστε ένα μήνυμα
Στον τομέα της σύγχρονης βιομηχανικής αυτοματοποίησης, ο έλεγχος υγρών είναι ένας κρίσιμος σύνδεσμος. Οι βαλβίδες που ενεργοποιούνται από αέρα έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλές βιομηχανίες όπως η πετροχημική, η ηλεκτρική ενέργεια, η επεξεργασία νερού, τα τρόφιμα και η ιατρική κλπ. Λόγω της απλής δομής, της γρήγορης απόκρισης και της υψηλής ασφάλειας. Ωστόσο, σε βιομηχανικά περιβάλλοντα, συχνά εμφανίζονται απροσδόκητες διακοπές για τον έλεγχο των συστημάτων ή των ενεργειακών προμηθειών. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η διαδικασία παραγωγής μπορεί να βρίσκεται σε προκαθορισμένη κατάσταση ασφαλούς υπό τέτοιες απροσδόκητες συνθήκες και να αποφεύγει τη ζημιά στον εξοπλισμό, τη ρύπανση του περιβάλλοντος και ακόμη και τις απώλειες, οι βαλβίδες που ενεργοποιούνται από αέρα σχεδιάζονται συνήθως με λειτουργία "ασφαλούς". Αυτό το άρθρο θα εμβαθύνει στις βασικές έννοιες και τις αρχές λειτουργίας της λειτουργίας της ασφαλούς αποτυχίας των βαλβίδων που ενεργοποιούνται από τον αέρα και τη σημασία της για την εξασφάλιση της βιομηχανικής ασφάλειας.
Τι είναι ασφαλές για την αποτυχία;
Η λεγόμενη "ασφαλή" αποτυχία "σημαίνει ότι όταν το σύστημα αντιμετωπίζει την αποτυχία των βασικών εξαρτημάτων (όπως σήματα ελέγχου και πηγές ενέργειας), μπορεί να μεταβεί αυτόματα σε προκαθορισμένη κατάσταση που μπορεί να ελαχιστοποιήσει τους κινδύνους χωρίς εξωτερική παρέμβαση. Για βαλβίδες που ενεργοποιούνται από αέρα, αυτή η "ασφαλής κατάσταση" συνήθως αναφέρεται στη βαλβίδα να είναι πλήρως ανοιχτή (ανοικτή, FO) ή πλήρως κλειστή (αποτυχία, FC). Ποια κατάσταση έχει επιλεγεί εξαρτάται από τις απαιτήσεις ασφαλείας της βαλβίδας στη συγκεκριμένη διαδικασία.
Για παράδειγμα, η κατάσταση ασφαλούς αποτυχίας μιας βαλβίδας που χρησιμοποιείται για την αποκοπή έκτακτης ανάγκης, η παροχή καυσίμου θα πρέπει να είναι "αποτυχία" για να αποφευχθεί η συνέχιση της ροής των καυσίμων σε περίπτωση απώλειας ελέγχου. Ενώ η κατάσταση ασφαλούς αποτυχίας μιας βαλβίδας που χρησιμοποιείται για την ψύξη της παροχής νερού ενδέχεται να χρειαστεί να ρυθμιστεί σε "ατυχή" για να εξασφαλιστεί ότι ο κρίσιμος εξοπλισμός μπορεί να συνεχίσει να ψύχεται όταν ο έλεγχος δεν αποτυγχάνει να αποφευχθεί η υπερθέρμανση των ζημιών. Ο σκοπός του σχεδιασμού ασφαλούς αποτυχίας είναι να βασιστεί στον εσωτερικό μηχανισμό για να αναγκάσει τη βαλβίδα να φτάσει σε αυτή την προκαθορισμένη ασφαλή θέση όταν χάνονται οι κανονικές δυνατότητες ελέγχου.
Μηχανισμός ασφαλούς αποτυχίας
Ο πιο συνηθισμένος τρόπος για τις βαλβίδες που ενεργοποιούνται από τον αέρα για την επίτευξη λειτουργιών ασφαλούς αποτυχίας είναι η χρήση βαλβίδων ενεργοποιημένου με μονό ενεργειακό αέρα με λειτουργίες επιστροφής ελατηρίου (ενεργοποιητής ελατηρίου μονής δράσης). Αυτός ο ενεργοποιητής περιέχει ένα θάλαμο αέρα και ένα ελατήριο επιστροφής. Η αρχή λειτουργίας του μπορεί να χωριστεί σε δύο στάδια: κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας, το σύστημα ελέγχου περνάει συμπιεσμένο αέρα στον θάλαμο αέρα του ενεργοποιητή και η πίεση του αερίου δρα στο έμβολο ή το διάφραγμα. Η παραγόμενη ώθηση ξεπερνά τη δύναμη προφόρτισης του ελατηρίου και της τριβής και της μεσαίας δύναμης της λειτουργίας της βαλβίδας, οδηγώντας το στέλεχος της βαλβίδας να μετακινείται, έτσι ώστε η βαλβίδα να φτάσει στη θέση που απαιτείται για εργασία (για παράδειγμα, εάν πρόκειται για τύπο "κλειστού" αποτυχίας ", ο εξαερισμός αναγκάζει τη βαλβίδα να ανοίξει κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας).
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το ελατήριο είναι συμπιεσμένο ή τεντωμένο, αποθηκεύοντας πιθανή ενέργεια. Μόλις εμφανιστεί μια αποτυχία, όπως η διακοπή της παροχής πεπιεσμένου αέρα (όπως η ρήξη του αγωγού πηγής αέρα, ο τερματισμός του συμπιεστή αέρα) ή η απώλεια ισχύος στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα που ελέγχει το κύκλωμα αέρα, προκαλώντας την αποκοπή του κυκλώματος αέρα, η πίεση που εισέρχεται στον θάλαμο αέρα ενεργοποιητή θα εξαφανιστεί γρήγορα. Σε αυτό το σημείο, απελευθερώνεται η αποθηκευμένη δυναμική ενέργεια του προηγουμένως συμπιεσμένου ή τεντωμένου ελατηρίου, ωθώντας το έμβολο ή το διάφραγμα σε αντίστροφη κίνηση, οδηγώντας το στέλεχος της βαλβίδας για να οδηγήσει τη βαλβίδα σε μια προκαθορισμένη θέση αποτυχίας (για παράδειγμα, μια βαλβίδα "αποτυχίας-κλεισίματος" θα κλείσει αυτόματα). Η όλη διαδικασία βασίζεται εξ ολοκλήρου στη μηχανική δύναμη της άνοιξης και δεν βασίζεται σε εξωτερική ενέργεια ή σήματα, εξασφαλίζοντας έτσι την επιχειρησιακή αξιοπιστία σε περίπτωση αποτυχίας.
Σκανδάλη ασφαλούς αποτυχίας
Στα σύγχρονα συστήματα βιομηχανικής αυτοματισμού, η λειτουργία "ασφαλής" αποτυχίας "των βαλβίδων που ενεργοποιούνται από αέρα ενεργοποιείται συνήθως από δύο κύριους λόγους: τη διακοπή της πραγματικής παροχής συμπιεσμένου αέρα και την αποτυχία ή τη διακοπή του σήματος ελέγχου.
Πρώτον, από την προοπτική της πηγής αέρα, η απώλεια συμπιεσμένης παροχής αέρα είναι η πιο κοινή σκανδάλη. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, εάν ο συμπιεστής αέρα σταματήσει να λειτουργεί, η πίεση της δεξαμενής αερίου πέφτει στο καθορισμένο κατώτερο όριο, υπάρχει προφανής διαρροή στον κύριο αγωγό ή ο αγωγός παροχής αερίου λόγω της διάβρωσης, των κραδασμών κλπ. Επιπλέον, υπάρχουν αρκετά βασικά βοηθητικά συστατικά στο κύκλωμα αέρα ελέγχου, όπως φίλτρα αέρα, ρυθμιστές πίεσης, λιπαντικά κλπ. Εάν αυτά τα εξαρτήματα προκαλούν πτώση στην κατάντη πίεση λόγω μόλυνσης, απόφραξης ή γήρανσης, θα προκαλέσει επίσης ανεπαρκή πίεση οδήγησης που λαμβάνεται πραγματικά από τον ενεργοποιητή. Όταν η πίεση πέσει σε ένα κρίσιμο σημείο που δεν μπορεί να ξεπεράσει την τριβή του σώματος της βαλβίδας ή την προφόρτιση του ελατηρίου, ο ενεργοποιητής θα απελευθερώσει αυτόματα την αρχική πίεση του αέρα και ο μηχανισμός ελατηρίου θα παρέμβει για να ξεκινήσει μια ενέργεια αποτυχίας.
Δεύτερον, η απώλεια σημάτων ελέγχου από το ηλεκτρονικό τμήμα ελέγχου είναι επίσης μια διαδρομή ενεργοποίησης που δεν μπορεί να αγνοηθεί. Στα περισσότερα συστήματα πνευματικού ελέγχου, το άνοιγμα και το κλείσιμο της πηγής αέρα του ενεργοποιητή ελέγχεται από ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα. Όταν η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα λειτουργεί, βασίζεται στο ρεύμα για να οδηγήσει το πηνίο για να παράγει ένα μαγνητικό πεδίο, έτσι ώστε ο πυρήνας της βαλβίδας να βρίσκεται σε ανοικτή ή αναστροφή της κατάστασης για να ελέγξει εάν ο συμπιεσμένος αέρας εισέρχεται στο θάλαμο εργασίας του ενεργοποιητή. Μόλις η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα χάσει ισχύ λόγω διακοπής ρεύματος στο σύστημα ελέγχου, η μη φυσιολογική λειτουργία ρελέ, η κακή επαφή με σύρμα ή η αποτυχία της μονάδας, η εσωτερική ελατήριο επιστροφής θα αναγκάσει τον πυρήνα της βαλβίδας να επιστρέψει στην προεπιλεγμένη θέση. Αυτή τη στιγμή, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα όχι μόνο θα κλείσει το κανάλι εισόδου αέρα, αλλά μπορεί επίσης να ανοίξει το κανάλι εξάτμισης, προκαλώντας την ταχύτητα της εσωτερικής πίεσης του ενεργοποιητή. Σε αυτή την κατάσταση, ο θάλαμος εργασίας στον ενεργοποιητή χάνει την πίεση και το αρχικά συμπιεσμένο ελατήριο μέσα του απελευθερώνει την αποθηκευμένη ενέργεια, ωθεί το έμβολο πίσω και οδηγεί τη βαλβίδα στην προκαθορισμένη "ασφαλή θέση".
