Quel est le système de sécurité dans la vanne de commande?

Dans l'automatisation industrielle moderne, les vannes de contrôle servent les éléments de contrôle finaux, ce qui est la responsabilité critique de réguler précisément les paramètres de processus clés tels que le débit de fluide, la pression, la température et le niveau de liquide. Cependant, tout système peut rencontrer des échecs soudains, et à ces moments, la conception «sécurisée» des vannes de contrôle devient le mécanisme de défense central assurant la continuité des processus industriels, l'intégrité de l'équipement et même la sécurité du personnel. Cet article fournira une analyse experte de la définition, de la classification, des mécanismes de mise en œuvre et des stratégies d'application de la conception de la vanne de contrôle de la vanne dans divers scénarios industriels. Il explorera également comment les technologies avancées de diagnostic de défauts améliorent la fiabilité des vannes de contrôle, intégrant de manière transparente la société Xiangjing (www.shgongboshi.com) Contributions exceptionnelles et solutions innovantes dans ce domaine. L'objectif est de fournir au secteur industriel des informations complètes et profondes pour aider à construire des systèmes automatisés plus sûrs et plus efficaces.

Dans les environnements de production industriels de plus en plus complexes d'aujourd'hui, la technologie d'automatisation joue un rôle central. Parmi ces technologies, les vannes de contrôle servent de «cœur» des processus industriels, avec leur stabilité de performance et leur fiabilité ayant un impact direct sur l'efficacité de la production, la qualité des produits, la consommation d'énergie et les mesures de sécurité critiques.

UNvanne de commandeest un type de valve qui régule l'écoulement du fluide en modifiant la taille du passage du fluide. Il reçoit des signaux d'un contrôleur pour contrôler directement l'écoulement et influencer indirectement les variables de processus telles que la pression, la température et le niveau liquide. Dans l'automatisation de la terminologie,

vannes de commandesont appelés «éléments de contrôle finaux» et sont parmi les éléments de contrôle finaux les plus utilisés dans l'industrie moderne. Une sélection et un maintien appropriés des vannes de contrôle sont essentiels pour améliorer l'efficacité, la sécurité, la rentabilité et la protection de l'environnement.

Dans les boucles de contrôle des processus, les usines modernes se composent de centaines, voire de milliers de boucles de contrôle qui sont interconnectées pour garantir que les variables de processus critiques (telles que la pression, le débit, le niveau et la température) restent dans la plage requise, garantissant ainsi la qualité finale du produit.

Les vannes de contrôle sont au cœur de ces boucles, responsables de la régulation de l'écoulement des fluides (tels que le gaz, la vapeur, l'eau ou les mélanges chimiques) pour compenser les perturbations de la charge et maintenir les variables de processus contrôlées aussi près que possible du point de consigne. Un ensemble complet de soupapes de commande se compose généralement d'un corps de valve (contenant des passages de fluide et des éléments de régulation), des internes de vanne (tels que des disques de soupape, des plaques de soupape, des sièges de soupape, des noyaux de soupape, etc., qui contactent directement le fluide et régulent le débit), un actionneur (comme des positions, les convertisseurs, les régulateurs de la valve), les rédacteurs de soupap etc.).

Dans le domaine de l'automatisation industrielle, le simple fait d'obtenir un contrôle fonctionnel est insuffisant; Il est également nécessaire de considérer le comportement du système dans des conditions anormales, c'est-à-dire une conception «insalubre». L'échec se réfère au système entrant automatiquement dans un état prédéfini et non dangereux lorsqu'un défaut se produit ou que la puissance de conduite est perdue, empêchant ainsi ou atténuant les accidents.

La conception de la sécurité pour les vannes de contrôle est une composante indispensable de la production industrielle, en particulier dans la production et la transformation de matières dangereuses à grande valeur telles que le pétrole brut, le gaz naturel et les produits chimiques. Il empêche efficacement des accidents majeurs, comme dans les pipelines de carburant, où les vannes d'arrêt de sécurité se ferment automatiquement lors de la détection des conditions dangereuses, empêchant le carburant d'entrer dans la chambre de combustion et évitant ainsi les incendies ou les explosions. De plus, en guidant rapidement le système vers un état sûr, les pertes économiques causées par les dommages aux équipements et les interruptions de production peuvent être minimisées. Plus important encore, les mécanismes de sécurité de l'échec protègent directement les opérateurs contre les dangers potentiels, ce qui est la considération la plus fondamentale dans toutes les conceptions industrielles. En outre, de nombreuses industries ont des réglementations et des normes de sécurité strictes (telles que les notes SIL) exigeant que l'équipement critique possède des capacités spécifiques de sécurité, ce qui fait de la conception de l'infection une condition nécessaire pour la conformité aux réglementations.

La société Xiangjing comprend parfaitement l'importance de la conception de la sécurité pour les vannes de contrôle et s'engage à fournir des produits et des solutions de vannes de contrôle à haute fiabilité conformes aux normes de sécurité internationales. Grâce à l'innovation technologique continue et à un contrôle de qualité strict, Xiangjing vise à devenir un partenaire de confiance dans la construction d'un avenir industriel sûr et efficace. Pour plus d'informations, veuillez visiterLe site officiel de la société Xiangjing.

Cette section explorera les concepts fondamentaux de l'infection de la valve de contrôle, y compris sa définition précise, son rôle essentiel dans la sécurité industrielle et sa relation avec les normes de sécurité internationales (comme SIL).

L'échec de la vanne de commande se réfère au mouvement automatique de l'élément d'arrêt de la soupape à une position prédéterminée lorsque l'alimentation énergétique de l'entraînement est interrompue (par exemple, défaillance de l'alimentation de l'air de l'instrument, défaillance de puissance). Cette position prédéfinie doit être l'état «sûr» nécessaire pour protéger le processus et l'équipement. Il s'agit d'une caractéristique inhérente conçue pour traiter les arrêts imprévus ou les anomalies du système.

La conception de l'infection est un élément central de la sécurité fonctionnelle, dans le but de réduire les risques au personnel, à l'environnement et à la propriété à un niveau acceptable. Par exemple, dans un réacteur, si le système de refroidissement échoue, la soupape d'eau de refroidissement doit automatiquement s'ouvrir pour empêcher la surchauffe et les dangers potentiels. Inversement, si la soupape d'alimentation de carburant ne se ferme pas pendant un défaut, cela peut entraîner une fuite de carburant continue, entraînant un incendie ou une explosion.

La transition en temps opportun vers un état sûr empêche l'équipement de continuer à fonctionner dans des conditions de défaut et de causer des dommages. Plus important encore, les mécanismes de sécurité réduisent directement les risques rencontrés par les opérateurs.

La conception de la sécurité est étroitement liée au SIL (niveau d'intégrité de la sécurité). Le SIL est une note discrète utilisée pour mesurer la fiabilité des fonctions de sécurité et quantifier l'étendue de la réduction du risque. Un seul composant (comme une vanne de contrôle) ne peut pas avoir de cote de SIL seul; Seule une boucle de sécurité complète ou un système instrumenté de sécurité (SIS) peut obtenir une cote de SIL. Une boucle de sécurité typique comprend des capteurs, des unités d'évaluation et de sortie (comme un PLC de sécurité) et des vannes de processus automatisées (y compris des soupapes de solénoïde, des actionneurs et des vannes de processus). La conception de soupapes de contrôle à sécurité défaillante est un composant critique pour atteindre une évaluation SIL spécifique, garantissant que les fonctions de sécurité peuvent être exécutées de manière fiable dans des modes à faible demande (où le système de sécurité n'est pas activé plus d'une fois par an).

La conception de la sécurité est un aspect central de la gestion des risques. Les systèmes de contrôle traditionnels se concentrent sur l'efficacité et la précision dans des «conditions de fonctionnement normales». Cependant, la complexité et les risques potentiels de la production industrielle dictent que le comportement dans des «conditions anormales» est plus critique. L'essence des mécanismes de sécurité est d'anticiper et d'atténuer les pires scénarios pendant la phase de conception, guidant le système à l'état «le moins dangereux». Ce n'est pas simplement une mise en œuvre technique mais une application concrète de la philosophie de sécurité en ingénierie, reflétant un passage de paradigme de «l'efficacité de la production d'abord» à la «sécurité d'abord». Cela signifie que lors de la sélection des vannes de contrôle, leur mode de sécurité n'est pas simplement un paramètre technique, mais une décision stratégique prise après une évaluation et une compréhension approfondies des risques sur l'ensemble du processus. Lors de l'obtention et de la mise en œuvre de vannes de contrôle, les entreprises doivent hiérarchiser les fonctionnalités de sécurité aussi importantes que les performances et dans certaines applications critiques, la sécurité privilégie toutes les autres considérations.

Les modes de vannes de contrôle à sécurité défaillance sont principalement classés en trois types, chacun correspondant à des scénarios d'application spécifiques et aux exigences de sécurité. La sélection du mode défaillant approprié est essentielle pour assurer le fonctionnement sûr du système.

Lorsque l'énergie d'entraînement (comme l'alimentation ou la puissance d'air) est interrompue, l'élément d'arrêt de la soupape de commande se déplace automatiquement en position fermée. Cela signifie que pendant une faute, le passage fluide est bloqué. Ce mode est le plus souvent réalisé grâce à un actionneur de rendement à ressort, où la force de précharge du ressort pousse la valve à la position fermée lorsque la pression ou la puissance de l'air est perdue.

Les scénarios d'application typiques incluent:

• Vannes de gaz à carburant: Dans les applications du brûleur, les vannes d'arrêt de sécurité doivent se fermer automatiquement lorsque des conditions dangereuses (telles que la panne de courant) sont détectées pour empêcher le carburant (gaz ou pétrole) d'entrer dans la chambre de combustion, évitant ainsi le feu ou l'explosion.
• Vannes d'alimentation des réacteurs: Dans les réactions chimiques, si la réaction devient incontrôlée (comme une augmentation soudaine de la température), la soupape d'alimentation doit immédiatement à proximité pour arrêter l'apport du matériau, empêchant la réaction de l'escalade supplémentaire.
• Systèmes à haute pression: Dans les systèmes de liquide à haute pression, la fermeture des failles empêche les fuites accidentelles des milieux à haute pression, réduisant le risque.

Lorsque la puissance de conduite est interrompue, l'élément de restauration de l'écoulement de la soupape de commande se déplace automatiquement en position ouverte. Cela signifie que lors d'une défaillance, le passage fluide est complètement ouvert. Ce mode est également généralement réalisé via des actionneurs de rendement à ressort, mais la direction de configuration du ressort est opposée au mode FC, garantissant que la valve est poussée à la position ouverte pendant une défaillance.

Les scénarios d'application typiques incluent:

• Vannes d'eau de refroidissement: Dans les réacteurs ou autres systèmes nécessitant un refroidissement, si le système de refroidissement échoue ou que l'alimentation est interrompue, la soupape d'eau de refroidissement doit s'ouvrir automatiquement pour assurer un débit continu du milieu de refroidissement, empêchant la surchauffe de l'équipement.
• Vannes de décharge / vannes de dérivation: Lorsque la pression du système devient excessivement élevée, les vannes de décharge ou les vannes de contournement s'ouvrent automatiquement pour libérer la pression, la protection de l'équipement et la tuyauterie.
• Ventilation d'urgence: Dans certains processus nécessitant une ventilation d'urgence, l'ouvre-open garantit que le support peut être rapidement déchargé.

Lorsque la puissance d'entraînement est interrompue, la soupape de commande reste dans la dernière position avant la défaillance. Ce mode nécessite généralement des mécanismes de verrouillage ou des dispositifs de stockage d'énergie supplémentaires pour maintenir la position de la vanne. Ceci est généralement réalisé via des positionneurs spéciaux (avec des vannes de verrouillage) ou des actionneurs à double action combinés avec des dispositifs de stockage d'énergie (tels que des réservoirs d'air ou des verrous hydrauliques). Pour les systèmes pneumatiques, les réservoirs d'air peuvent fournir une source d'air de sauvegarde à court terme pour les actionneurs à double action, leur permettant de maintenir ou de terminer des actions spécifiques lorsque la source d'air principale échoue.

Les scénarios d'application typiques incluent:

• Les systèmes nécessitant une intervention manuelle: dans certains processus complexes ou sensibles, les vannes à ouvrir immédiatement ou à clôturer peuvent entraîner des conséquences plus graves. L'opération de sécurité permettent aux opérateurs d'évaluer la situation et d'intervenir manuellement, amenant en toute sécurité le système dans un état stable.
• Maintenir l'état actuel: dans les scénarios non urgents où le maintien d'un débit est nécessaire, par exemple lorsque les fluctuations de l'écoulement ont un impact minimal sur les processus en aval, le fonctionnement de l'insuffisance peut empêcher les interruptions de processus inutiles.
• Règlement de haute précision: dans les circuits nécessitant une réglementation de haute précision, le fonctionnement de l'indicateur empêche les vannes de s'ouvrir soudainement ou de fermer complètement lorsque des signaux sont perdus, réduisant ainsi l'impact sur le processus.

La sélection d'un mode défaillant n'est pas arbitraire mais est basée sur une évaluation complète des risques du processus spécifique. Les ingénieurs doivent analyser quel état de valve (fermé, ouvert ou entretenu) peut minimiser le risque de blessures corporelles, de dommages aux équipements et de pollution environnementale en cas de défaillance d'énergie. De plus, des facteurs tels que les propriétés fluides (inflammables, explosives, corrosives), la réponse dynamique du processus et les relations entrelacées avec l'équipement en amont et en aval doivent être prises en compte. Par exemple, pour les supports qui peuvent provoquer une accumulation dangereuse, la position par défaut est généralement sélectionnée comme défaillante; Pour les systèmes nécessitant un refroidissement continu ou un soulagement de la pression, la position par défaut est sélectionnée comme casque. L'adhésion aux normes et réglementations pertinentes de l'industrie (tels que l'API, le NFPA, CEI 61508) est également critique, car ces normes fournissent souvent des recommandations ou des exigences obligatoires pour les modes de sécurité en fonction des applications spécifiques.

La sélection des modes de sécurité des failles est la «première ligne de défense» dans la conception de la sécurité des processus. Les modes de défaut prédéfinis des vannes déterminent le comportement «par défaut» du système dans les pires conditions. Ce comportement prédéfini doit s'aligner sur les dangers inhérents du processus pour s'assurer qu'en cas de défaut, le système entre automatiquement dans l'état physique le plus sûr. Par exemple, la valve de carburant FC empêche la combustion incontrôlée, tandis que la valve de refroidissement empêche les explosions de surchauffe. Cela incarne le principe de la «sécurité par conception» plutôt que de s'appuyer uniquement sur les remèdes post-incidents. Il souligne l'importance de mener des analyses détaillées des risques et de l'opérabilité (HAZOP) et des évaluations du niveau d'intégrité de la sécurité (SIL) du flux de processus au cours des premiers stades d'un projet. Contrôler des fournisseurs de soupape tels queXiangjing CompanyEngagez des discussions approfondies avec les clients sur leurs caractéristiques de processus lors de la fourniture de produits, en offrant des recommandations professionnelles pour la sélection du mode défaillant plutôt que de vendre simplement des produits standard.

Cette section fournira une explication détaillée des composants clés pour le fonctionnement de l'effectif des vannes de contrôle de conduite - actuateurs et positionneurs de vannes - et analyser leurs principes de travail respectifs, les mécanismes de sécurité, les avantages et les inconvénients et les applications dans l'industrie.

Les actionneurs sont les «muscles» des vannes de contrôle, responsables de la conversion des signaux de contrôle en mouvement mécanique pour modifier la position de l'élément de restauration de l'écoulement de la valve. Leur conception détermine directement le comportement de la vanne lors d'un défaut. Les actionneurs sont généralement classés en trois types principaux: pneumatique, électrique et hydraulique.

Les actionneurs pneumatiques utilisent une pression comprimée à l'air (généralement de l'air) pour entraîner un piston ou un diaphragme, ce qui fait avancer et vers l'arrière la tige de soupape vers l'avant et vers l'arrière (mouvement linéaire) ou tourner via un mécanisme de rack de vitesse. La pression de gaz peut être appliquée alternativement sur les deux côtés du piston (double action) ou entrer sur un seul côté et s'appuyer sur un ressort pour le retour (unique).

• Retour printemps: Il s'agit du mécanisme de sécurité de l'échec le plus courant et le plus inhérent dans les actionneurs pneumatiques. Lorsque la source d'air d'entraînement est perdue, la force de ressort pré-compressée pousse l'actionneur à une position prédéfinie (entièrement ouverte ou entièrement fermée), cette conception est simple et fiable, largement utilisée dans les applications nécessitant un état clair de l'échec.
• Tanteur d'air / accumulateur: Pour les actionneurs pneumatiques à double action, lorsque l'alimentation d'air principale échoue, le réservoir d'air connecté peut fournir de l'air comprimé de sauvegarde, permettant à la vanne de continuer à fonctionner ou à terminer l'action prédéfinie de l'infection dans un délai spécifique. Ceci est particulièrement utile pour maintenir les opérations de processus ou les arrêts sûrs sur une période prolongée, comme s'assurer qu'une soupape de commande continue de fonctionner pendant un délai spécifique après une défaillance du compresseur d'air, permettant des réparations ou une fermeture sûre.

• Avantages: structure simple, légère et relativement facile à installer et à entretenir. Le milieu de travail est l'air, qui est facile à épuiser, respectueux de l'environnement et rentable. La force de sortie et la vitesse de fonctionnement sont facilement réglables, avec des temps de réponse généralement rapides. Fiabilité élevée et longue durée de vie. Peut stocker l'énergie, permettant une alimentation aérienne centralisée et une transmission à longue distance.
• Inconvénients: En raison de la compressibilité de l'air, la vitesse de fonctionnement est facilement affectée par les changements de charge et la stabilité à basse vitesse est inférieure aux cylindres hydrauliques. La force de sortie est généralement inférieure à celle des cylindres hydrauliques. Vitesse de transmission du signal pneumatique lente, inadaptée aux systèmes complexes nécessitant une transmission de signal à grande vitesse. Nécessite une alimentation continue d'air comprimé et de maintenance régulière pour éviter les fuites. Les coûts initiaux peuvent être plus bas, mais les coûts opérationnels à long terme (compresseurs, tuyauterie, maintenance) peuvent être plus élevés.

Applications industrielles: Largement utilisé dans les applications nécessitant des exigences rapides de mouvement et d'étanchéité, telles que les industries du pétrole et du gaz naturel, des produits chimiques, des aliments et des boissons et de l'eau.

Les actionneurs électriques convertissent l'énergie électrique en mouvement rotationnel ou linéaire à l'aide de moteurs (les moteurs pas passibles de pas à pas et les servomoteurs) pour contrôler la position, la vitesse, le couple, etc.

• Alimentation / condensateur de sauvegarde: En cas de défaillance de puissance principale, les actionneurs électriques peuvent être équipés d'un pack de batterie de secours ou d'un supercondensateur pour fournir une puissance temporaire pour effectuer des actions prédéfinies sans échec (telles que la conduite de la vanne vers la position entièrement ouverte ou entièrement fermée). Ce mécanisme garantit la barrière de sécurité finale en cas de panne de courant.
• Spring mécanique: Certains actionneurs électriques intègrent également des ressorts mécaniques, qui utilisent la force de ressort pour pousser la valve à une position sûre en cas de panne de courant. Cette conception combine le contrôle précis de l'énergie électrique avec les caractéristiques inhérentes à la sécurité des ressorts.

• Avantages: fournit un positionnement précis et reproductible, ce qui le rend idéal pour les tâches automatisées. Une efficacité énergétique élevée, en particulier dans les applications de charge statique où moins d'énergie est consommée. Exigences de maintenance faibles, moins de pièces et aucun système fluide impliqué. Une polyvalence élevée, capable de s'adapter à divers environnements, et facile à programmer pour des modèles de mouvement complexes. Opération tranquille. Capable d'atteindre un positionnement de haute précision et des vitesses de mouvement réglables. La vitesse de rotation n'est pas affectée par les variations de charge et est indépendante de la tension et de la fréquence d'alimentation. Capable de télécommande.
• Inconvénients: le coût est généralement plus élevé que les actionneurs pneumatiques. Les systèmes de contrôle sont complexes, nécessitant des connaissances spécialisées pour l'installation et la maintenance. La résistance environnementale (par exemple, imperméabilisation, étanchéité) peut être inférieure à celle des composants pneumatiques. La force de sortie est relativement faible, impropre aux tâches lourdes. En fonction d'une alimentation stable et peut ne pas convenir aux environnements explosifs (sauf si spécialement conçus). Le temps de cycle peut être plus lent que les systèmes pneumatiques.

Applications industrielles: Convient pour des scénarios nécessitant un contrôle précis et un fonctionnement flexible, tels que les entraînements robotiques, les réglages de courroie de tapis roulant, les lignes de montage, les machines agricoles, les systèmes de ventilation, les systèmes solaires, les équipements de manutention et de nettoyage des matériaux. Également largement utilisé dans la production d'électricité, le traitement de l'eau et les industries pharmaceutiques.

Les actionneurs hydrauliques utilisent du liquide hydraulique sous pression (généralement de l'huile) pour conduire des pistons ou des lames, convertissant la pression du fluide en mouvement mécanique. L'incompressibilité du liquide hydraulique lui permet de fournir une force énorme.

• Retour printemps: Similaire aux systèmes pneumatiques, les actionneurs hydrauliques peuvent également incorporer des ressorts pour pousser la valve vers une position préréglée en utilisant la force de ressort lorsque le système hydraulique perd la pression. Cette méthode est couramment utilisée dans les applications d'urgence nécessitant une fermeture ou une ouverture rapide.
• Verrouillage hydraulique: En verrouillant le circuit d'huile hydraulique, l'actionneur reste dans sa dernière position lorsque la pression est perdue. Ceci est généralement réalisé grâce à des conceptions de soupapes spéciales (telles que des soupapes de solénoïde bidirectionnelles à deux positions), garantissant que la tige de sortie de piston est verrouillée en place pendant les interruptions de puissance ou de signal pour éviter les perturbations du système.

• Avantages: Capable de produire une sortie de couple / poussée extrêmement élevée, adapté à l'exploitation de grandes vannes à pression lourde ou à haute pression. Le positionnement de haute précision permet un contrôle précis du processus. Conception robuste et durable avec des exigences d'entretien relativement faibles et une longue durée de vie. L'incompressibilité du liquide hydraulique assure un mouvement fluide et stable.
• Inconvénients: système complexe nécessitant des pompes hydrauliques, des réservoirs, des tuyaux, etc., entraînant des coûts d'installation et de maintenance élevés. Risque de fuite de liquide hydraulique, qui peut contaminer l'environnement ou provoquer des problèmes de sécurité. Exigences élevées pour la propreté des fluides; La contamination des liquides peut entraîner des dysfonctionnements.

Applications industrielles: principalement utilisées dans les tâches lourdes nécessitant une production à forte force et une réponse rapide, telles que les plates-formes de forage pétrolier et gazier, les centrales hydroélectriques, les grandes machines industrielles et les pipelines à gaz.

Les caractéristiques de l'échec d'un actionneur sont des propriétés inhérentes, et non des fonctionnalités supplémentaires. Des mécanismes de sécurité tels que le retour à ressort, les réservoirs d'air et les sources d'alimentation de secours ne sont pas ajoutés comme extras en plus des fonctions de base de l'actionneur, mais sont des propriétés inhérentes qui sont considérées et intégrées dans la conception dès le départ. Par exemple, le retour de printemps utilise une énergie potentielle, tandis que les réservoirs d'air utilisent la compressibilité du gaz pour stocker l'énergie. Ces mécanismes sont déclenchés passivement en cas de défaillance énergétique, incarnant la philosophie de conception de la «sécurité passive». Cela signifie que lors de la sélection des vannes de contrôle, il faut non seulement se concentrer sur la capacité de conduite de l'actionneur, mais aussi comprendre si ses mécanismes de sécurité intégrés intégrés répondent aux exigences spécifiques du processus.Xiangjing CompanyFournit des explications détaillées des principes de sécurité des différents actionneurs lors de l'offre de solutions de vanne de contrôle, aidant les clients à sélectionner les produits les plus appropriés pour leurs scénarios d'application et à assurer la fiabilité dans des conditions extrêmes.

Un positionneur de soupape est un accessoire critique dans un assemblage de soupape de commande. Il garantit non seulement que la valve réagit précisément pour contrôler les signaux mais joue également un rôle clé dans l'amélioration de la fiabilité des vannes de contrôle et l'activation du diagnostic avancé des défauts.

La fonction centrale d'un positionneur est de fournir de l'air (ou de l'électricité) sous pression sur l'actionneur de soupape, garantissant que la position de la tige de soupape ou de l'arbre de soupape s'aligne précisément avec le point de consigne du système de commande. Ceci est réalisé en comparant la position de la valve réelle avec la position de la valve souhaitée et en effectuant les ajustements nécessaires. Le positionneur surmonte des facteurs tels que le frottement d'emballage de la tige de valve, le décalage de l'actionneur et les forces déséquilibrées sur le bouchon de soupape qui affectent le positionnement précis de la valve, améliorant ainsi

La précision de contrôle et la vitesse de réponse de la vanne de contrôle. De plus, le positionneur nécessite généralement une rétroaction de position de la tige de soupape ou de l'arbre de soupape et transmet l'état de position de la soupape au système de niveau supérieur pour la surveillance du processus, le diagnostic des défauts ou la vérification de démarrage / d'arrêt.

Les vannes de commande reçoivent des signaux de contrôleurs à fonctionner.

• Types de signaux:

1. Signaux pneumatiques: L'équipement de processus traditionnel utilise des signaux de pression pneumatique (généralement de 20,7 à 103 kPa, ou 3 à 15 psig) comme points de consigne de contrôle pour les vannes de commande pour déplacer la vanne de 0% à 100%.
2. Signal I / P analogique (4-20 mA): La plupart des équipements de processus modernes utilisent un signal CC de 4 à 20 mA pour réguler les vannes de commande. Le convertisseur I / P dans le positionneur convertit le signal de courant électronique en un signal de pression pneumatique. L'avantage du signal 4-20 mA réside dans sa forte immunité de bruit, sa résistance aux chutes de tension et sa capacité d'auto-surveillance (le courant inférieur à 3,8 mA ou plus 20,5 mA est considéré comme un défaut).
3. Signal numérique: les contrôleurs de vannes numériques sont des instruments basés sur des microprocesseurs qui communiquent avec le système de contrôle via des signaux numériques. Les protocoles de communication numérique courants incluent Hart® (superposé sur le signal traditionnel 4-20 Ma), Foundation ™ Fieldbus et Profibus. La technologie sans fil fournit également une autre méthode pour transmettre des informations.

• Mécanisme de rétroaction: les positionneurs nécessitent une rétroaction de position de la tige de soupape ou de l'arbre de soupape pour contrôler précisément la vanne.

1. Rétroaction mécanique: Dans les positionneurs pneumatiques traditionnels, la position de la tige / arbre de soupape est comparée à la position du soufflet recevant le signal de contrôle pneumatique via des liaisons et des cames mécaniques. Cette méthode présente des inconvénients tels que l'usure élevée, la faible précision et la durée de vie courte.
2. Rétroaction électronique: Le microprocesseur dans un contrôleur de soupape numérique reçoit une rétroaction électronique sur la position de la valve. Par exemple, les capteurs d'effet de hall sont utilisés pour mesurer la densité de champ magnétique sur un réseau aimant permanent, permettant une rétroaction de position de la tige de valve sans compensation sans tige. Cela élimine des problèmes tels que l'usure, la corrosion et les vibrations, améliorant considérablement la stabilité et la fiabilité.

• Positionneurs pneumatiques:

1. Caractéristiques: Recevez des signaux pneumatiques et de la pression d'air de sortie pour réguler l'actionneur. Conception simple, faible coût et fonctionnement fiable.
2. Rôle dans le fonctionnement de l'échec: adapté à des opérations simples et robustes, en particulier dans les environnements sans alimentation ou aux risques d'explosion, car ils ne produisent pas d'étincelles. Ils peuvent fournir une force suffisante pour fermer les vannes.

• Positionneurs électro-pneumatiques / positionneurs I / P analogiques:

1. Caractéristiques: Recevez des signaux électriques (généralement 4-20mA), convertissez-les en signaux pneumatiques via un convertisseur I / P et émettez-les en actionneur. Par rapport aux positionneurs pneumatiques purs, ils offrent une précision et une résolution plus élevées.
2. Rôle dans le fonctionnement de l'échec: combinez la précision du contrôle électrique avec la robustesse et la sécurité du fonctionnement pneumatique. Convient aux environnements industriels avec une infrastructure électrique et pneumatique, ainsi que des stratégies de contrôle complexes nécessitant une précision plus élevée.

• Positionneurs numériques / intelligents:

1. Caractéristiques: Microprocesseur intégré capable de recevoir des signaux numériques (par exemple, Hart, Foundation Fieldbus, Profibus) ou 4-20mA. Offre une haute précision, une haute résolution, une haute fiabilité et des fonctions de diagnostic et de communication avancées.
2. Rôle dans la tolérance aux défauts:

• Diagnostics avancés: capable de surveiller en temps réel des performances de la vanne, de détection d'anomalies telles que le collage de la valve, la fuite, l'usure d'emballage et le vieillissement du printemps. Cela permet un passage de la maintenance planifiée à la maintenance prédictive, améliorant considérablement la fiabilité globale de la faute du système.
• Auto-alimentation et surveillance à distance: de nombreux positionneurs intelligents comportent des capacités d'auto-alimentation et de surveillance à distance, de simplifier l'installation et la mise en service, la réduction des coûts de maintenance et l'activation de la sécurité dans les zones dangereuses.
• Technologie de rétroaction sans contact: L'utilisation de technologies de rétroaction sans contact telles que les capteurs d'effet Hall élimine les problèmes d'usure, de corrosion et de vibration associés aux liaisons mécaniques traditionnelles et aux potentiomètres de type contact. Cela améliore fondamentalement la précision et la fiabilité de la rétroaction de la position de la valve, améliorant davantage les performances en matière de faute.

Les positionneurs sont la clé de «l'intelligence» et de la «sécurité prédictive» des vannes de contrôle. Les premiers positionneurs ont principalement abordé des problèmes non linéaires dans les actionneurs pour assurer une réponse précise de la vanne aux signaux de contrôle. Avec les progrès technologiques, en particulier dans les technologies des microprocesseurs et des capteurs, les positionneurs numériques obtiennent non seulement un contrôle précis, mais surveillent également la santé des valves en temps réel grâce à des algorithmes de diagnostic intégrés et à des protocoles de communication. Cela permet aux systèmes de passer de la «réponse passive aux défauts» pour «prédire et prévenir activement les défauts», améliorant considérablement les niveaux de sécurité des défauts. Cette évolution du «contrôle» au «diagnostic» en passant par la «prédiction» représente une tendance significative dans la gestion des équipements dans le cadre de l'industrie 4.0. Investir dans des positionneurs intelligents ne consiste pas simplement à améliorer la précision de contrôle des vannes de contrôle; Il s'agit d'un investissement dans la «surveillance de la santé» et la «sécurité préventive» de l'ensemble du flux de processus. Les solutions de positionneur intelligente fournies par la société Xiangjing peuvent aider les clients à atteindre des niveaux plus élevés de diagnostic de défaut et de maintenance prédictive, réduisant ainsi le risque de temps d'arrêt imprévu et améliorant l'efficacité opérationnelle globale et la sécurité de l'usine.

En plus de la conception de la sécurité pour les vannes de contrôle individuelles, des stratégies de sécurité plus avancées sont nécessaires dans les processus critiques, tels que la conception redondante, le diagnostic avancé des défauts, la maintenance prédictive et les considérations pour des conditions de fonctionnement spéciales.

Pour améliorer encore la sécurité et la disponibilité du système, en particulier lors de la gestion des supports à haut risque ou à grande valeur, la conception redondante est une stratégie indispensable.

• Configuration de la série 1OO2 (ONE ONE-OF TWO): Deux vannes de contrôle sont installées en série. Si une valve ou son signal de contrôle échoue, l'ensemble du système s'arrête pour éviter d'autres dommages. Cette configuration améliore considérablement la sécurité, car toute panne de soupape déclenche un arrêt sûr. Il est couramment utilisé dans les lignes de transport des supports nécessitant des niveaux de sécurité plus élevés.
• Configuration parallèle de 2OO2 (deux-deux): deux vannes de commande sont installées en parallèle. Si une valve ou son signal de contrôle échoue, le système reste actif et continue de fonctionner. Cette configuration améliore principalement la disponibilité du système, garantissant que le processus n'est pas interrompu en cas de défaillance d'un composant unique. Il est couramment utilisé dans les scénarios nécessitant une haute disponibilité, tels que des boucles de refroidissement.
• 2OO3 (deux sur trois) Configuration de vote: cette configuration combine une sécurité et une disponibilité plus élevées. Le système a trois vannes de contrôle et le système exécute uniquement l'action correspondante lorsque deux des vannes envoient le même signal. Cela permet de tester la fonctionnalité d'une seule valve sans activer l'actionneur, tandis que le système peut continuer à fonctionner en toute sécurité même si une seule vanne échoue. Le module fonctionnel 2OO3 combine les séries et la technologie NAMUR pour fournir le plus haut niveau de sécurité et de fiabilité, et permet la maintenance pendant le fonctionnement.

La conception redondante est un élément essentiel des systèmes instrumentés de sécurité (SIS). SIS forme une couche protectrice indépendante à travers des capteurs, des contrôleurs logiques et des éléments de contrôle finaux (tels que les vannes de contrôle), visant à mettre le processus à un état sûr lorsque le système de contrôle de processus de base (BPC) échoue. Les vannes de contrôle redondantes garantissent la capacité d'exécution finale de SIS, répondant aux exigences spécifiques du niveau de SIL.

Le design redondant est un art pour équilibrer la sécurité et la disponibilité. Les architectures redondantes telles que 1OO2, 2OO2 et 2OO3 ne consistent pas simplement à augmenter le nombre d'appareils mais impliquent des choix stratégiques entre la «sécurité» (prévention des dangers) et la «disponibilité» (maintien du fonctionnement) en fonction de différentes exigences de processus. 1OO2 priorise la sécurité sur la disponibilité, 2OO2 priorise la disponibilité sur la sécurité, tandis que 2OO3 cherche à trouver l'équilibre optimal entre les deux. Ce compromis reflète les considérations approfondies dans la conception du système complexe: comment réaliser une gestion optimale des risques et une efficacité opérationnelle dans les ressources limitées. Cela signifie que lors de la sélection des stratégies de redondance, les entreprises doivent avoir une compréhension claire du niveau de risque de leurs opérations de processus, de leurs coûts d'arrêt et des exigences de sécurité. La société Xiangjing, en tant que fournisseur professionnel de vannes de contrôle, peut fournir des produits et un support technique adapté à différentes architectures de redondance, aidant les clients à concevoir et à mettre en œuvre les boucles de sécurité les plus appropriées en fonction de leurs besoins spécifiques, réalisant ainsi l'équilibre optimal entre la sécurité et la disponibilité.

Le fait d'avoir des mécanismes sans faille est insuffisant. La capacité de diagnostiquer et de prédire les défauts potentiels en temps réel, intervenant ainsi avant qu'un défaut ne se produise, représente une exigence de niveau supérieur pour améliorer la fiabilité des systèmes de vannes de contrôle.

• Détection de collage de la valve: surveille l'écart entre le rétroaction de la position de la valve et le point de consigne pour déterminer si le collage s'est produit.
• Détection des fuites: surveille la pertinence de la pression d'air de sortie via des capteurs de pression pour diagnostiquer les fuites internes ou externes.
• Diagnostic d'usure de l'emballage: surveille les changements de force de frottement maximale pour déterminer le vieillissement ou le durcissement de l'emballage des glaces.
• Vieillissement du printemps / inclinaison: utilise le diagnostic de l'équilibre de la force pour détecter les conditions anormales au printemps de l'actionneur.
• Diagnostic du circuit d'air: détecte la gravité de l'accumulation d'huile et d'eau à l'intérieur du positionneur.
• Temps de fonctionnement / Nombre de cycle: enregistre les données de fonctionnement de la valve pour évaluer les niveaux d'usure.

Les modèles de maintenance traditionnels sont basés sur la maintenance planifiée en fonction du temps, ce qui peut entraîner une dépassion ou une sous-maintenance excessive. En tirant parti des données de diagnostic en temps réel des positionneurs intelligents, les usines peuvent passer de la maintenance basée sur le temps (TBM) à la maintenance basée sur la condition (CBM) et à la maintenance prédictive (PDM). Cela signifie que les interventions ne sont effectuées que lorsque l'état de l'équipement indique le besoin de maintenance, optimisant ainsi les ressources de maintenance, réduisant les coûts de maintenance et minimisant les temps d'arrêt imprévus. De plus, l'adoption de technologies de rétroaction de la position de la tige de la valve sans contact telles que les capteurs d'effet Hall élimine les problèmes liés à l'usure, à la corrosion et aux vibrations associées aux liens mécaniques et aux potentiomètres de type contact, améliorant fondamentalement la précision et la fiabilité de la rétroaction et fournissant une base de données pour des diagnostics précis.

La maintenance prédictive basée sur les données représente un saut de la sécurité des défauts «réactive» à la sécurité des défauts «proactifs». La sécurité traditionnelle des défauts est déclenchée passivement après un défaut, tandis que les technologies de diagnostic avancées utilisent une analyse des données en temps réel pour émettre des avertissements au stade «naissant» d'un défaut. Cela permet au personnel de maintenance de planifier les réparations sans perturber la production, transformant potentiel des «événements de déclenchement de sécurité des défauts» en «événements de maintenance planifiés», évitant ainsi l'activation réelle des mécanismes de sécurité des défauts et réduisant les risques de sécurité et les pertes de temps d'arrêt. Cela représente une progression majeure de l'automatisation industrielle, passant des approches «réactives» aux approches «proactives». Investir dans des positionneurs intelligents ne consiste pas seulement à améliorer

Contrôle la précision du contrôle des soupapes mais aussi d'investir dans la «surveillance de la santé» et la «sécurité préventive» de l'ensemble du processus. Les solutions de positionner intelligentes de la société Xiangjing aident les clients à réaliser un diagnostic de défaut avancé et à l'entretien prédictif, réduisant ainsi le risque de temps d'arrêt imprévu et améliorant l'efficacité opérationnelle globale et la sécurité de l'usine.

Dans des conditions d'exploitation extrêmes ou spéciales, la conception des vannes de contrôle à sécurité inférieure nécessite une considération supplémentaire pour relever les caractéristiques des médias et les défis environnementaux.

Les températures extrêmes peuvent faire en sorte que les composants de la valve se dilatent, se contractent, deviennent cassants ou adoucissent, affectant le fonctionnement normal de la valve et les performances d'étanchéité. Par exemple, des températures élevées peuvent entraîner la saisie du bouchon de soupape, tandis que les basses températures peuvent nuire aux performances de l'actionneur. Les solutions incluent l'utilisation d'un capot de soupape étendu pour protéger l'emballage de la tige de soupape des températures extrêmes et la sélection des matériaux spéciaux résistants à haute température ou à basse température pour assurer la fiabilité dans la plage de températures de conception.

Les milieux corrosifs peuvent éroder les corps de valve et les composants internes, tandis que les milieux à haute viscosité peuvent adhérer aux tiges de valve, ce qui les fait se bloquer entre la tige et le corps, ce qui rend le fonctionnement plus difficile. Les solutions incluent l'utilisation de matériaux résistants à la corrosion (tels que des alliages spéciaux) et l'optimisation des structures de composants internes de la valve pour réduire l'adhésion et la mise à l'échelle des milieux. Rotation du port V

Les vannes de contrôle ont des avantages à manipuler les solides.

Les vannes d'arrêt d'urgence (vannes ESD) sont des composants essentiels dans les systèmes instrumentés de sécurité, avec la tâche principale de mettre rapidement le processus dans un état sûr pendant les urgences. Les vannes ESD nécessitent généralement une fiabilité extrêmement élevée, une vitesse de fermeture rapide et de faibles taux de fuite. Ils sont souvent conçus comme des «défaillants» ou «de sécurité» pour assurer une coupure de liquide immédiate lorsque l'énergie de conduite est interrompue. Pour garantir la fiabilité des soupapes ESD, les interrupteurs de vérification de fermeture de soupape ou les systèmes de détection de fuite de soupape sont généralement requis. Le commutateur de vérification de fermeture s'active après la fermeture de la vanne, garantissant que la soupape d'arrêt de sécurité du carburant est complètement fermée avant le cycle de purge et d'allumage. Le système de détection de fuite de soupape surveille les fuites en appuyant sur le pipeline entre deux vannes d'arrêt ou détermine les fuites de vanne individuelles via des signaux de commutation de pression.

La conception de l'indicatif doit être profondément intégrée à l'environnement opérationnel. Le simple fait de sélectionner le mode de sécurité défaillance correct est insuffisant, car l'environnement de fonctionnement réel de la soupape de commande (température, propriétés moyennes, pression, etc.) peut avoir un impact décisif sur ses performances de sécurité. Par exemple, les milieux corrosifs peuvent provoquer une défaillance des composants de la valve, rendant le mécanisme de sécurité de l'échec inopérable.

Par conséquent, la conception de l'indicatif doit être systématique, en tenant compte des défis des conditions de fonctionnement, de la sélection des matériaux, de la conception structurelle, de la maintenance diagnostique. Cela signifie que les vannes de contrôle standard peuvent ne pas répondre aux exigences de sécurité dans des conditions de fonctionnement extrêmes, nécessitant des solutions personnalisées ou spécialement conçues.Xiangjing Company, tirant parti de sa vaste expertise dans les vannes de contrôle, peut fournir des recommandations de sélection professionnelles et des produits personnalisés adaptés à diverses conditions de fonctionnement spéciales, garantissant que les vannes de contrôle remplissent de manière fiable des fonctions de sécurité même dans les environnements les plus exigeants.

La conception des vannes de contrôle à sécurité défaillante joue un rôle indispensable dans de nombreux domaines industriels. Voici plusieurs industries typiques et leurs applications spécifiques.

Dans l'extraction d'huile et de gaz en amont, les vannes de contrôle dans les systèmes de contrôle des têtes de puits doivent maintenir une régulation précise du débit et des capacités d'arrêt d'urgence sous une pression extrême, des environnements corrosifs et des fluctuations de température. Les fonctions clés des vannes de contrôle de la tête de puits comprennent le contrôle de la limitation, la régulation de la pression et l'arrêt d'urgence.

Dans le transport du pipeline pétrolier et gazier, des vannes de commande sont utilisées pour réguler le débit, la pression et la température. Les vannes d'arrêt d'urgence (ESD) peuvent rapidement se fermer lorsque des conditions dangereuses sont détectées, telles que des ruptures de pipeline ou une pression anormale, pour éviter la fuite de substances de grande valeur et dangereuses, évitant ainsi la pollution environnementale et les principaux accidents de sécurité. Dans les applications du brûleur dans les raffineries et les usines chimiques, les soupapes de gaz carburant nécessitent généralement des fonctionnalités «fermées» pour garantir que l'alimentation en carburant est immédiatement coupée en cas de panne de courant ou de perte de signal, empêchant les incendies et les explosions. Les normes de l'industrie nécessitent généralement l'installation de deux vannes d'arrêt directement connectées pour fournir une protection redondante.

La température précise et le contrôle de la pression sont essentiels dans les réacteurs chimiques. Par exemple, les soupapes d'eau de refroidissement sont souvent conçues comme des «défaillances» pour garantir que l'eau de refroidissement continue de s'écouler en cas de défaillance du système de refroidissement, empêchant la température du réacteur et les explosions potentielles. Les soupapes d'alimentation sont souvent conçues comme «défaillantes» pour couper immédiatement l'alimentation des matériaux en cas de réaction en fuite.

Les industries chimiques et pharmaceutiques gèrent fréquemment des milieux corrosifs, inflammables, explosifs ou toxiques. La conception des vannes de contrôle à sécurité inquiet garantit que les milieux dangereux peuvent être isolés en toute sécurité ou dirigés vers une zone sûre en cas de fuite, de pression anormale ou de défaillance du système. Par exemple, les vannes de contrôle utilisées pour les milieux à haute viscosité nécessitent une conception spéciale pour empêcher l'adhérence moyenne provoquant un collage de la vanne, ce qui pourrait nuire à un fonctionnement défaillant. Dans la production pharmaceutique, le contrôle précis du débit et la capacité d'arrêt d'urgence sont essentiels pour la qualité des produits et la sécurité de la production. Les caractéristiques des vannes de contrôle de l'immobilisation garantissent la précision et la répétabilité dans des processus tels que le mélange, le contrôle des conditions de réaction et le remplissage des produits.

Dans les usines de traitement de l'eau, les barrages et les réseaux d'irrigation, des vannes de contrôle sont utilisées pour réguler l'écoulement de l'eau, la pression et le niveau de liquide. Les soupapes de sécurité s'assurent qu'en cas d'anomalies dans le système d'approvisionnement en eau, ils peuvent empêcher une consommation excessive, équilibrer la distribution du débit ou prévenir les inondations en cas d'urgence. Par exemple, dans le projet de pipeline d'approvisionnement en eau de Harbin Mudanshan, des soupapes de piston VAV DN1600 ont été installées pour contrôler la pression et l'écoulement de l'eau et compenser les différences de pression d'altitude.

Dans les centrales électriques, les vannes de commande sont utilisées pour réguler les processus critiques tels que le débit de vapeur, l'eau de refroidissement et l'alimentation en carburant. Les vannes de commande dans les systèmes de refroidissement sont généralement conçues comme «ouverts défaillants» pour assurer un débit d'eau de refroidissement continu en cas de défaillance de la pompe ou de blocage du pipeline, empêchant la surchauffe des équipements. Les actionneurs hydrauliques, avec leur puissance de couple élevée et leur capacité de réponse rapide, sont couramment utilisés pour faire fonctionner de grandes vannes à pression lourde ou à haute pression, comme dans les centrales hydroélectriques et les pipelines de gaz.

Les caractéristiques de l'industrie déterminent l'objectif des stratégies de sécurité. Bien que les principes fondamentaux de la sécurité des échecs soient universels, les différentes industries ont des différences significatives dans leurs exigences et priorités en matière de sécurité. Par exemple, l'industrie pétrolière et gazière priorise la prévention des explosion