W jaki sposób częściowe urządzenie elektryczne zaworu obrotowego typu Q osiąga tolerancję błędów?

W procesach, takich jak ropa naftowa, przemysł chemiczny i energia elektryczna, urządzenia elektryczne zaworów są kluczowymi siłownikami do kontrolowania średniego przepływu i ciśnienia. Jeśli zawór traci kontrolę pod wysokim ciśnieniem, wysokim temperaturą lub łatwopalnymi i wybuchowymi warunkami, może powodować katastrofalne wypadki, takie jak wyciek średnicy i eksplozja. Przykładając wyciek rurociągu etylenu, promień uszkodzeń eksplozji chmury pary (VCE) może osiągnąć setki metrów, a bezpośrednia strata ekonomiczna może osiągnąć dziesiątki milionów juanów. Dlatego tolerancja błędów urządzeń elektrycznych zaworów stała się podstawowym wskaźnikiem bezpieczeństwa przemysłowego.

Częściowe urządzenie elektryczne zaworu obrotowego typu Q (zwane dalej urządzeniem elektrycznym typu Q) osiąga automatyczne przełączanie 10 ms, gdy główny przełącznik nie powiada się dzięki skoordynowanemu redundantnemu ograniczeniu mechanicznego i sprzężenia zwrotnego elektrycznego, z powodzeniem zapobiegając wielu poważnym wypadkom. Ten artykuł głęboko przeanalizuje jego techniczne zasady i praktyki inżynieryjne oraz ujawni, w jaki sposób osiągnie cel „zerowej utraty kontroli” poprzez zbędną architekturę.

Tolerancja błędów Q-typowe częściowe urządzenie elektryczne zaworu obrotowego Pochodzi z podwójnej architektury kontrolnej w pętli zamkniętej, to znaczy limit mechaniczny jest używany jako fizyczny twardy limit, a sprzężenie zwrotne elektryczne jest stosowane jako dynamiczna warstwa regulacji. Gdy limit mechaniczny zawiedzie z powodu wibracji lub zagłuszania, system sprzężenia zwrotnego elektrycznego staje się ostatnią linią obrony.

System składa się z trzech części: głównej grupy przełączników, grupy przełącznika kopii zapasowej i awaryjnego przełącznika odcięcia:

Główna grupa przełącznika: podejmuje konwencjonalną kontrolę otwierania i zamykania, monitoruje pozycję CAM za pomocą mikro-kontaktów i ma dokładność ± 0,5 °;

Grupa przełącznika kopii zapasowej: jest niezależna od obwodu elektrycznego głównego przełącznika, przyjmuje nadmiarową konstrukcję logiczną, a próg odpowiedzi jest ustawiony w sposób rozłożony w głównym przełączniku;

Przełącznik odcięcia awaryjnego: jest bezpośrednio podłączony do systemu instrumentów bezpieczeństwa (SIS) i zmusza zasilanie, gdy wykryto nieprawidłowości, takie jak nadmierne prędkość i przeciążenie.

Gdy główny przełącznik się nie powiedzie z powodu wibracji lub utleniania kontaktu, proces przełączania grupy przełącznika kopii zapasowej można podzielić na trzy etapy:

Wykrywanie błędów: Grupa przełącznika kopii zapasowej w sposób ciągły monitoruje status kontaktu głównego przełącznika i identyfikuje nieprawidłowości oporności kontaktowej poprzez analizę impedancji dynamicznej;

LOGIC SEDMONT: Redundant Controller kończy diagnozę uszkodzeń w ramach 1MS i uruchamia grupę przełącznika kopii zapasowej;

Szybkie przełączanie: Styki przełącznika kopii zapasowej są zamknięte z zerową rezystancją styku przez wstępnie załadowane sprężyny, a opóźnienie transmisji sygnału jest mniejsze niż 10 ms.

Architektura nadmiarowa: wdrożenie inżynierii czterokrotnej ochrony

Nadmiarowa konstrukcja sprzętu elektrycznego typu Q jest nie tylko odzwierciedlona na poziomie elektrycznym, ale także przebiega przez wielowymiarową współpracę mechaniki, elektroniki i oprogramowania.

Pod względem struktury mechanicznej system elektryczny typu Q przyjmuje projekt podwójnej kamery. Główna krzywka i krzyża kopii zapasowej są napędzane przez niezależne wały transmisyjne, aby upewnić się, że awaria jednego punktu nie wpłynie na inny system. Przełącznik podróży przyjmuje również strukturę podwójną. Nawet jeśli pojedynczy kontakt się nie powiedzie, drugi kontakt może nadal utrzymywać transmisję sygnału.

Na poziomie elektrycznym system elektryczny typu Q jest wyposażony w podwójne zasilacze (główne zasilacze UPS zasilacz kopii zapasowej) i podwójne kontrolery (główny kontroler kontrolera). Gdy główny kontroler zawiedzie, nadmiarowy kontroler przejmuje kontrolę w ciągu 5 ms poprzez wykrywanie sygnału bicia serca, aby uniknąć przerwy sygnału.

Na poziomie oprogramowania system elektryczny typu Q przyjmuje algorytm sterowania podwójnego trybu:
Tryb główny: konwencjonalna kontrola oparta na regulacji PID;
Tryb redundant: solidna kontrola w oparciu o rozmytą logikę, automatycznie przełączając się, gdy tryb główny się nie powiedzie.
Ponadto system ma wbudowany mechanizm samoleczenia. Po wykryciu zużycia kontaktu lub słabego kontaktu ciśnienie kontaktowe jest automatycznie dostosowywane lub przełączane na kontakt kopii zapasowej, aby przedłużyć żywotność sprzętu.