Làm thế nào để thiết bị điện van quay một phần Q đạt được dung sai lỗi?

Trong các ngành công nghiệp chế biến như dầu mỏ, ngành hóa chất và năng lượng điện, các thiết bị điện van là bộ truyền động chính để kiểm soát dòng chảy và áp suất trung bình. Nếu van mất kiểm soát dưới áp suất cao, nhiệt độ cao hoặc điều kiện dễ cháy và nổ, nó có thể gây ra tai nạn thảm khốc như rò rỉ trung bình và nổ. Ví dụ, lấy đường ống rò rỉ ethylene, bán kính thiệt hại của vụ nổ đám mây hơi (VCE) của nó có thể đạt đến hàng trăm mét, và tổn thất kinh tế trực tiếp có thể đạt hàng chục triệu nhân dân tệ. Do đó, dung sai lỗi của các thiết bị điện van đã trở thành một chỉ số cốt lõi của an toàn công nghiệp.

Thiết bị điện van quay một phần Q (sau đây gọi là thiết bị điện loại Q) đạt được chuyển đổi tự động 10ms khi công tắc chính không sử dụng thiết kế dự phòng của giới hạn cơ học và phản hồi điện, ngăn chặn thành công nhiều vụ tai nạn chính. Bài viết này sẽ phân tích sâu sắc các nguyên tắc kỹ thuật và thực tiễn kỹ thuật của nó, và tiết lộ cách nó đạt được mục tiêu "mất kiểm soát không" thông qua kiến ​​trúc dự phòng.

Khả năng chịu lỗi của Thiết bị điện van quay một phần loại xuất phát từ kiến ​​trúc điều khiển vòng kín kép của nó, nghĩa là giới hạn cơ học được sử dụng làm giới hạn cứng vật lý và phản hồi điện được sử dụng làm lớp điều chỉnh động. Khi giới hạn cơ học không thành công do rung hoặc gây nhiễu, hệ thống phản hồi điện trở thành tuyến phòng thủ cuối cùng.

Hệ thống bao gồm ba phần: nhóm chuyển đổi chính, nhóm chuyển đổi sao lưu và công tắc cắt khẩn cấp:

Nhóm chuyển đổi chính: Thực hiện điều khiển mở và đóng cửa thông thường, theo dõi vị trí CAM thông qua các giao dịch vi mô và có độ chính xác là ± 0,5 °;

Nhóm chuyển đổi sao lưu: độc lập với mạch điện của công tắc chính, áp dụng thiết kế logic dự phòng và ngưỡng phản hồi được đặt theo cách so le với công tắc chính;

Công tắc cắt khẩn cấp: được kết nối trực tiếp với Hệ thống dụng cụ an toàn (SIS) và buộc tắt nguồn khi phát hiện ra các bất thường như quá tải và quá tải.

Khi công tắc chính không thành công do độ rung hoặc oxy hóa tiếp xúc, quá trình chuyển đổi của nhóm chuyển đổi sao lưu có thể được chia thành ba giai đoạn:

Phát hiện lỗi: Nhóm chuyển đổi sao lưu liên tục theo dõi trạng thái tiếp xúc của công tắc chính và xác định các bất thường điện trở tiếp xúc thông qua phân tích trở kháng động;

Phán quyết logic: Bộ điều khiển dự phòng hoàn thành chẩn đoán lỗi trong vòng 1ms và bắt đầu nhóm chuyển đổi sao lưu;

Chuyển đổi nhanh: Các tiếp điểm của công tắc sao lưu được đóng với điện trở tiếp xúc bằng không thông qua các lò xo được tải sẵn và độ trễ truyền tín hiệu nhỏ hơn 10ms.

Kiến trúc dự phòng: Thực hiện kỹ thuật bảo vệ bốn lần

Thiết kế dự phòng của thiết bị điện loại Q không chỉ được phản ánh ở cấp độ điện, mà còn chạy qua sự hợp tác đa chiều của cơ học, điện tử và phần mềm.

Về mặt cấu trúc cơ học, hệ thống điện loại Q áp dụng thiết kế cam kép. Cam chính và cam sao lưu được điều khiển bởi các trục truyền độc lập để đảm bảo rằng một lỗi điểm duy nhất sẽ không ảnh hưởng đến hệ thống khác. Công tắc du lịch cũng áp dụng một cấu trúc tiếp xúc kép. Ngay cả khi một liên hệ duy nhất không thành công, tiếp xúc khác vẫn có thể duy trì truyền tín hiệu.

Ở cấp độ điện, hệ thống điện loại Q được trang bị nguồn cung cấp năng lượng kép (nguồn cung cấp năng lượng chính của nguồn cung cấp điện dự phòng) và bộ điều khiển kép (bộ điều khiển chính bộ điều khiển dự phòng). Khi bộ điều khiển chính bị lỗi, bộ điều khiển dự phòng sẽ tiếp tục điều khiển trong vòng 5ms thông qua phát hiện tín hiệu nhịp tim để tránh gián đoạn tín hiệu.

Ở cấp độ phần mềm, hệ thống điện loại Q áp dụng thuật toán điều khiển chế độ kép:
Chế độ chính: Kiểm soát thông thường dựa trên quy định PID;
Chế độ dự phòng: Điều khiển mạnh mẽ dựa trên logic mờ, tự động chuyển đổi khi chế độ chính không thành công.
Ngoài ra, hệ thống có một cơ chế tự phục hồi tích hợp. Khi bị hao mòn liên lạc hoặc tiếp xúc kém, áp suất liên lạc được tự động điều chỉnh hoặc chuyển sang liên hệ dự phòng để kéo dài tuổi thọ của thiết bị.