محرک های الکتریکی ایمن برای کنترل شیر نیروگاه در هنگام از دست دادن قدرت

تأسیسات تولید برق به شیرهای برقی برای کنترل آب خنک‌کننده، سیستم‌های پشتیبانی سوخت، خطوط تهویه و فرآیندهای تصفیه آب متکی هستند. هنگامی که منبع تغذیه خارجی قطع می‌شود، یک عملگر برقی استاندارد ممکن است در آخرین موقعیت خود متوقف شود. اگر آن موقعیت با نیاز فرآیند مطابقت نداشته باشد، جداسازی، خنک‌کاری تجهیزات یا بازیابی سیستم می‌تواند تحت تأثیر قرار گیرد.

یک عملگر الکتریکی ایمن در برابر خطا از انرژی ذخیره شده برای جابجایی شیر به یک موقعیت از پیش تعیین شده پس از تشخیص قطع برق استفاده می‌کند. با این حال، موقعیت ایمنی صحیح ممکن است کاملاً باز، کاملاً بسته یا آخرین موقعیت فرمان داده شده باشد. این باید از طریق ارزیابی ریسک فرآیند تعیین شود تا اینکه یک قانون برای هر شیر اعمال شود.

بسته شدن در حالت خطا برای بسیاری از وظایف جداسازی مناسب است، اما یک الزام جهانی در نیروگاه نیست.

نمونه‌های معمول عبارتند از:

• شیرهایی که رسانه‌های خطرناک را جدا می‌کنند ممکن است نیاز به بسته شدن در حالت خطا داشته باشند؛

• شیرهای آب خنک‌کننده یا آب آتش‌نشانی ممکن است نیاز به باز شدن در حالت خطا داشته باشند؛

• برخی از شیرهای مدوله‌کننده باید در جای خود باقی بمانند تا از تغییر ناگهانی فرآیند جلوگیری شود؛

• دمپرهای تهویه ممکن است برای تخلیه، کنترل دود یا خنک‌کاری تجهیزات به موقعیت‌های متفاوتی نیاز داشته باشند.

بنابراین، مشخصات پروژه باید قبل از انتخاب مدل عملگر و سیستم ذخیره انرژی، باز شدن در حالت خطا، بسته شدن در حالت خطا یا باقی ماندن در حالت خطا را تعریف کند.

در طول عملیات عادی، مدار کنترل داخلی یک ابرخازن یا باتری را شارژ می‌کند. هنگامی که تشخیص می‌دهد منبع خارجی قطع شده است، منبع تغذیه موتور را به دستگاه ذخیره انرژی منتقل کرده و شیر را به موقعیت ایمنی از پیش تعیین شده می‌راند.

ماژول ایمن در برابر خطای DCL با منبع تغذیه DC24V کار می‌کند. بسته به اندازه عملگر، مدل‌های کوچکتر از ابرخازن استفاده می‌کنند در حالی که مدل‌های با گشتاور بالاتر از باتری استفاده می‌کنند. مستندات محصول، انرژی ذخیره شده را برای حداقل چهار عملیات تمام‌ضربه مشخص می‌کند.

هنگامی که برق خارجی باز می‌گردد، عملگر از حالت ایمن در برابر خطا خارج شده و به حالت عملیاتی عادی باز می‌گردد. اینکه آیا شیر به طور خودکار به فرمان قبلی خود باز می‌گردد باید توسط منطق کنترل و اینترلاک‌های نیروگاه تعریف شود.

طراحی DCL از ابرخازن یا باتری برای کار با موتور الکتریکی استفاده می‌کند. این یک عملگر مکانیکی فنر بازگشتی نیست. این فناوری‌ها از نظر زمان بازگشت، گشتاور موجود، الزامات نگهداری و روش ذخیره انرژی متفاوت هستند، بنابراین نباید از «فنر بازگشتی» و «پشتیبان باتری» به جای یکدیگر استفاده کرد.

سیستم‌های انرژی ذخیره شده همچنین نیاز به بازرسی ولتاژ باتری، سوابق ماشه و وضعیت ذخیره انرژی دارند. یک عملگر ایمن در برابر خطا جایگزین سیستم برق اضطراری نیروگاه، منطق اینترلاک یا طراحی سیستم ایمنی ابزار دقیق نمی‌شود.

در طول قطع برق، سیستم انرژی ذخیره شده همچنان باید بر گشتاور عملیاتی واقعی شیر غلبه کند. اندازه‌گیری باید حداکثر گشتاور سازنده شیر را در نظر بگیرد و فشار دیفرانسیل، طراحی نشیمنگاه، رسوبات و گشتاور راه‌اندازی بالاتر پس از دوره‌های طولانی عدم فعالیت را در نظر بگیرد.

مستندات DCL توصیه می‌کند که حدود 1.1 تا 1.3 برابر گشتاور تست شیر انتخاب شود. زمان عملیات عملگر نیز باید نیاز پاسخ فرآیند را برآورده کند. گشتاور بالاتر به تنهایی تأیید نمی‌کند که شیر در زمان مورد نیاز به موقعیت ایمنی خود می‌رسد.

یک پیکربندی ایمن در برابر خطای روشن/خاموش می‌تواند از سیگنال‌های سوئیچینگ غیرفعال برای فرمان‌های باز و بسته استفاده کند و کنتاکت‌های غیرفعال را برای وضعیت کاملاً باز و کاملاً بسته ارائه دهد. پیکربندی‌های مدوله‌کننده از ورودی و خروجی 4-20 میلی‌آمپر پشتیبانی می‌کنند، با 2-10 ولت DC یا 1-5 ولت DC که در نسخه‌های انتخابی موجود است.

Modbus RTU می‌تواند از نظارت بر موقعیت شیر، گزارش ولتاژ باتری و سوابق ماشه ایمن در برابر خطا پشتیبانی کند. مهندسان همچنان باید تعیین کنند که کدام سیگنال‌ها در طول قطع کامل برق سایت در دسترس باقی می‌مانند.

سیستم‌های خنک‌کننده آب در فضای باز، پمپاژ و تصفیه ممکن است از محدوده ضد آب DCL استفاده کنند که به طور استاندارد IP67 است و IP68 در پیکربندی‌های انتخابی موجود است. مناطق حمل سوخت یا مکان‌های حاوی گازهای قابل اشتعال نیاز به ارزیابی جداگانه منطقه خطرناک دارند. محدوده ضد انفجار DCL شامل محفظه IP68 و پیکربندی‌های Class I, Division 1 است.

حفاظت در برابر نفوذ، حفاظت در برابر انفجار و عملکرد ایمن در برابر خطا الزامات انتخاب جداگانه هستند. یکی جایگزین دیگری نمی‌شود.

محدوده ضد آب DCL گشتاور خروجی استاندارد از 16 تا 3000 نیوتن‌متر را پوشش می‌دهد، در حالی که محدوده ضد انفجار از 50 تا 3000 نیوتن‌متر را پوشش می‌دهد. هر دو خانواده محصول می‌توانند با بازگشت ایمن در برابر خطا، کنترل روشن/خاموش، مدولاسیون 4-20 میلی‌آمپر و Modbus RTU، بسته به مدل انتخابی، پیکربندی شوند.

ماژول ایمن در برابر خطا همچنین حفاظت از اضافه ولتاژ 1 کیلو ولت و رابط EFT 4 کیلو ولت را لیست می‌کند. این پارامترها ویژگی‌های ایمنی الکتریکی را توصیف می‌کنند، اما گواهینامه SIL یا تأییدیه استفاده به عنوان عنصر نهایی یک سیستم ایمنی ابزار دقیق را تشکیل نمی‌دهند.

انتخاب یک عملگر الکتریکی ایمن در برابر خطا برای یک نیروگاه باید با موقعیت ایمنی مورد نیاز، سپس گشتاور شیر، زمان عملیات، روش ذخیره انرژی، سیگنال‌های کنترل، درجه‌بندی محیطی و برنامه نگهداری آغاز شود. عملگر تنها زمانی می‌تواند از استراتژی ایمنی نیروگاه پشتیبانی کند که این الزامات با هم تعریف شوند.