Qual è il sistema di sicurezza della valvola di controllo?

Qual è il sistema di sicurezza della valvola di controllo?

Progettazione a prova di guasto della valvola di controllo: pietra angolare della stabilità dei processi industriali e della sicurezza del personale

Riassunto

Nella moderna automazione industriale, le valvole di controllo fungono da elementi di controllo finali, assumendo la responsabilità critica di regolare con precisione i parametri chiave del processo come la portata del fluido, la pressione, la velocità di scarico, la velocità di scarico e la velocità di scarico.temperaturaTuttavia, qualsiasi sistema può incontrare improvvisi guasti, e in tali momenti,la progettazione "a prova di errore" delle valvole di controllo diventa il meccanismo di difesa centrale che garantisce la continuità dei processi industrialiQuesto articolo fornirà un'analisi esperta della definizione, della classificazione, dei meccanismi di attuazione,e strategie di applicazione della progettazione di valvole di controllo a prova di guasto in vari scenari industrialiL'obiettivo è quello di sviluppare un'ampia gamma di soluzioni per il controllo dei guasti e di migliorare l'efficienza delle valvole di controllo.www.shgongboshi.com) contributi eccezionali e soluzioni innovative in questo settore.L'obiettivo è quello di fornire al settore industriale informazioni complete e approfondite per aiutare a costruire sistemi automatizzati più sicuri ed efficienti.

Introduzione

In un contesto di produzione industriale sempre più complesso, la tecnologia di automazione svolge un ruolo fondamentale.con la loro stabilità e affidabilità delle prestazioni che hanno un impatto diretto sull'efficienza della produzione, qualità del prodotto, consumo energetico e misure critiche di sicurezza.

Valvole di controllo: il cuore dei processi industriali

AValvola di controlloè un tipo di valvola che regola il flusso del fluido modificando le dimensioni del passaggio del fluido.Riceve segnali da un controller per controllare direttamente il flusso e influenzare indirettamente le variabili di processo come la pressione, temperatura e livello del liquido.

Valvole di controllosono indicati come "elementi di controllo finale" e sono tra gli elementi di controllo finale più utilizzati nell'industria moderna.La corretta selezione e la manutenzione delle valvole di controllo sono fondamentali per migliorare l'efficienza, sicurezza, redditività e protezione dell'ambiente.

Nei circuiti di controllo dei processi, le moderne fabbriche sono costituite da centinaia o addirittura migliaia di circuiti di controllo che sono interconnessi per garantire che le variabili critiche del processo (come pressione, flusso, livello,e temperatura) restano entro il range richiesto, garantendo così la qualità del prodotto finale.

Le valvole di controllo sono al centro di questi circuiti, responsabili della regolazione del flusso di fluidi (come gas, vapore, acqua,o miscele chimiche) per compensare i disturbi del carico e mantenere le variabili di processo controllate il più vicino possibile al punto di riferimentoUn gruppo completo di valvole di controllo è costituito tipicamente da un corpo di valvola (contenente passaggi fluidi ed elementi di regolazione), elementi interni della valvola (come dischi di valvola, piastre di valvola, sedili di valvola, ecc.)nuclei delle valvole, ecc., che entrano direttamente in contatto con il fluido e regolano il flusso), un attuatore (che fornisce la forza motrice necessaria per far funzionare la valvola) e vari accessori della valvola (come posizionatori, convertitori,regolatori di pressione di alimentazione, interruttori di limite, ecc.).

Sicurezza contro i guasti: la massima priorità nel design industriale

Nel campo dell'automazione industriale, il semplice controllo funzionale non è sufficiente; è anche necessario considerare il comportamento del sistema in condizioni anormali, cioè la progettazione "fail-safe".Il sistema di sicurezza si riferisce al sistema che entra automaticamente in un sistema predefinito, non pericoloso in caso di guasto o perdita della potenza motrice, prevenendo o attenuando gli incidenti.

La progettazione a prova di errore delle valvole di controllo è una componente indispensabile della produzione industriale, in particolare nella produzione e nella trasformazione di materiali pericolosi di alto valore come il petrolio greggio,gas naturale, e sostanze chimiche. Previene efficacemente incidenti gravi, come ad esempio nelle condotte di combustibile, dove le valvole di chiusura di sicurezza si chiudono automaticamente quando si rilevano condizioni non sicure,prevenire l'ingresso del combustibile nella camera di combustione ed evitare così incendi o esplosioniInoltre, guidando prontamente il sistema verso uno stato sicuro, si possono ridurre al minimo le perdite economiche causate da danni alle attrezzature e dalle interruzioni di produzione.meccanismi di sicurezza per proteggere direttamente gli operatori da potenziali pericoli, che è la considerazione più fondamentale in tutti i disegni industriali.molti settori hanno norme e norme di sicurezza rigorose (come le classificazioni SIL) che richiedono che le apparecchiature critiche possano capacità specifiche di sicurezza., rendendo la progettazione a prova di guasto una condizione necessaria per il rispetto delle normative.

Xiangjing Company fully understands the importance of fail-safe design for control valves and is committed to providing high-reliability control valve products and solutions that comply with international safety standardsGrazie alla continua innovazione tecnologica e al rigoroso controllo della qualità, Xiangjing mira a diventare un partner affidabile nella costruzione di un futuro industriale sicuro ed efficiente.Vi prego di visitareIl sito ufficiale della compagnia Xiangjing.

Prima parte: Principi fondamentali della sicurezza delle valvole di controllo

In questa sezione verranno esaminati i concetti fondamentali della sicurezza contro il guasto delle valvole di controllo, compresa la sua definizione precisa, il suo ruolo fondamentale nella sicurezza industriale,e il suo rapporto con le norme internazionali di sicurezza (come la SIL).

1- Che cos'è la valvola di controllo di sicurezza?

Il sistema di sicurezza della valvola di controllo si riferisce al movimento automatico dell'elemento di spegnimento della valvola in una posizione predeterminata quando l'alimentazione di energia motrice è interrotta (ad esempio, fallimento dell'alimentazione di aria strumentale,interruzione di corrente)Questa posizione preimpostata deve essere lo stato di "sicurezza" necessario per proteggere il processo e le attrezzature.

La progettazione a prova di guasto è una componente fondamentale della sicurezza funzionale, con l'obiettivo di ridurre i rischi per il personale, l'ambiente e la proprietà a un livello accettabile.se il sistema di raffreddamento non funziona, la valvola dell'acqua di raffreddamento deve aprirsi automaticamente per evitare il surriscaldamento e i potenziali pericoli.può causare perdite continue di carburante, che porta a incendio o esplosione.

La transizione tempestiva verso uno stato sicuro impedisce all'apparecchiatura di continuare a funzionare in condizioni di guasto e di causare danni.i meccanismi di sicurezza riducono direttamente i rischi per gli operatori.

La progettazione a prova di guasto è strettamente correlata al SIL (Safety Integrity Level).Un singolo componente (come una valvola di controllo) non può avere una classificazione SIL da soloUn ciclo di sicurezza tipico comprende sensori, unità di valutazione e di uscita (come un PLC di sicurezza),di cilindrata inferiore o uguale a 50 cm3La progettazione a prova di guasto delle valvole di controllo è un elemento fondamentale per raggiungere una specificità SIL.garantire che le funzioni di sicurezza possano essere eseguite in modo affidabile in modalità a bassa domanda (quando il sistema di sicurezza viene attivato non più di una volta all'anno).

La progettazione a prova di guasto è un aspetto fondamentale della gestione dei rischi.la complessità e i potenziali rischi della produzione industriale impongono che il comportamento in condizioni anormali sia più criticoL'essenza dei meccanismi di sicurezza è quella di anticipare e mitigare gli scenari peggiori durante la fase di progettazione, guidando il sistema allo stato "meno pericoloso".Non si tratta di una semplice realizzazione tecnica, ma di un'applicazione concreta della filosofia della sicurezza nell'ingegneria, riflettendo un cambiamento di paradigma da “ efficienza della produzione in primo luogo ” a “ sicurezza in primo luogo ”.la loro modalità di sicurezza non è solo un parametro tecnico, ma una decisione strategica presa dopo una valutazione approfondita e una comprensione dei rischi in tutto il processoL'acquisto e l'implementazione di valvole di controllo richiedono che le aziende attribuiscano priorità alle funzioni di sicurezza altrettanto importanti delle prestazioni e, in alcune applicazioni critiche,la sicurezza ha la precedenza su tutte le altre considerazioni.

2. Classificazione e selezione delle modalità di sicurezza

Le modalità di sicurezza delle valvole di controllo sono principalmente classificate in tre tipi, ognuno dei quali corrisponde a scenari di applicazione specifici e requisiti di sicurezza.La selezione della modalità di sicurezza appropriata è fondamentale per garantire il funzionamento sicuro del sistema.

Fermo a fallimento (FC) / chiuso a perdita d'aria (chiuso a fallimento)

Quando l'energia di trasmissione (come l'alimentazione dell'aria o l'alimentazione) viene interrotta, l'elemento di spegnimento della valvola di controllo si sposta automaticamente nella posizione chiusa.il passaggio del fluido è bloccatoQuesta modalità è più comunemente raggiunta attraverso un attuatore di ritorno a molla, in cui la forza di preload della molla spinge la valvola alla posizione chiusa quando la pressione dell'aria o la potenza viene persa.

Gli scenari di applicazione tipici includono:

• Valvole per gas combustibile: in applicazioni per bruciatori,Le valvole di chiusura di sicurezza devono chiudersi automaticamente quando vengono rilevate condizioni non sicure (come un guasto di corrente) per impedire al combustibile (gas o olio) di entrare nella camera di combustione., evitando così incendi o esplosioni.
• Valvole di alimentazione del reattore: nelle reazioni chimiche, se la reazione diventa incontrollata (come un improvviso aumento della temperatura), la valvola di alimentazione deve chiudersi immediatamente per interrompere l'immissione di materiale,prevenire un'ulteriore escalation della reazione.
• Sistemi ad alta pressione: nei sistemi fluidi ad alta pressione, la chiusura di guasto previene le perdite accidentali di supporti ad alta pressione, riducendo il rischio.

Dispositivi di controllo della pressione

Quando l'alimentazione viene interrotta, l'elemento di limitazione del flusso della valvola di controllo si sposta automaticamente nella posizione aperta, il che significa che durante un guasto il passaggio del fluido si apre completamente.Questa modalità è anche comunemente raggiunta attraverso attuatori di ritorno a molla, ma la direzione di configurazione della molla è opposta alla modalità FC, assicurando che la valvola sia spinta alla posizione aperta in caso di guasto.

Gli scenari di applicazione tipici includono:

• Valvole per l'acqua di raffreddamento: nei reattori o in altri sistemi che richiedono il raffreddamento, in caso di guasto del sistema di raffreddamento o di interruzione dell'alimentazionela valvola dell'acqua di raffreddamento deve aprirsi automaticamente per garantire un flusso continuo del mezzo di raffreddamento, impedendo il surriscaldamento delle apparecchiature.
• Valvole di sollievo/valvole di bypass: quando la pressione del sistema diventa eccessivamente elevata, le valvole di sollievo o le valvole di bypass si aprono automaticamente per rilasciare la pressione, proteggendo le apparecchiature e le tubazioni.
• Ventilazione d'emergenza: in alcuni processi che richiedono una ventilazione d'emergenza, l'apertura a guasto garantisce che il mezzo possa essere scaricato rapidamente.

Fallo-last (FL) / Fail-in-place

Quando la potenza di trasmissione viene interrotta, la valvola di controllo rimane nell'ultima posizione prima che si verifichi il guasto.Questa modalità richiede in genere meccanismi di blocco aggiuntivi o dispositivi di stoccaggio dell'energia per mantenere la posizione della valvolaQuesto è di solito ottenuto mediante posizionatori speciali (con valvole di blocco) o attuatori a doppia azione combinati con dispositivi di stoccaggio dell'energia (come serbatoi d'aria o serrature idrauliche).per sistemi pneumatici, i serbatoi d'aria possono fornire una fonte d'aria di riserva a breve termine per gli attuatori a doppia azione, consentendo loro di mantenere o completare azioni specifiche in caso di guasto della fonte d'aria principale.

Gli scenari di applicazione tipici includono:

• Sistemi che richiedono un intervento manuale: in alcuni processi complessi o sensibili, l'apertura o la chiusura immediata delle valvole può comportare conseguenze più gravi.Il funzionamento a prova di errore consente agli operatori di valutare la situazione e di intervenire manualmente, portando in sicurezza il sistema in uno stato stabile.
• Mantenimento dello stato attuale: in scenari non di emergenza in cui è necessario mantenere il flusso, ad esempio quando le fluttuazioni di flusso hanno un impatto minimo sui processi a valle,il funzionamento a prova di errore può impedire inutili interruzioni del processo.
• Regolazione ad alta precisione: nei circuiti che richiedono una regolazione ad alta precisione, il funzionamento a prova di guasto impedisce alle valvole di aprirsi o chiudersi improvvisamente completamente in caso di perdita di segnali,riducendo così l'impatto sul processo.

Principi di selezione

La selezione di una modalità di sicurezza non è arbitraria, ma si basa su una valutazione completa del rischio del processo specifico.(o mantenuto) può ridurre al minimo il rischio di lesioni personali, danni alle attrezzature e inquinamento ambientale in caso di guasto energetico.la risposta dinamica del processoPer esempio, per i supporti che possono causare un accumulo pericoloso,la posizione predefinita è in genere selezionata come chiusa in caso di guastoPer i sistemi che richiedono un raffreddamento continuo o un sollievo della pressione, la posizione predefinita è selezionata come "fail-open".IEC 61508) è anche critico., poiché tali norme forniscono spesso raccomandazioni o requisiti obbligatori per le modalità di sicurezza basate su applicazioni specifiche.

La selezione delle modalità a prova di guasto è la prima linea di difesa nella progettazione della sicurezza dei processi.Questo comportamento preimpostato deve essere allineato ai rischi inerenti al processo per garantire che:, in caso di guasto, il sistema entra automaticamente nello stato fisico più sicuro.mentre la valvola di raffreddamento FO impedisce le esplosioni di surriscaldamentoCiò incarna il principio della "sicurezza per progettazione" piuttosto che basarsi esclusivamente su rimedi post-incidente.Esso sottolinea l'importanza di condurre analisi dettagliate del rischio e dell'operabilità (HAZOP) e valutazioni del livello di integrità della sicurezza (SIL) del flusso di processo durante le prime fasi di un progetto.- fornitori di valvole di controllo qualiSocietà Xiangjingpartecipare a discussioni approfondite con i clienti sulle loro caratteristiche di processo quando forniscono prodotti,offrendo raccomandazioni professionali per la selezione del modo di sicurezza piuttosto che vendere semplicemente prodotti standard.

Seconda parte: componenti fondamentali per il raggiungimento di una funzionalità a prova di guasto
Questa sezione fornisce una spiegazione dettagliata dei componenti chiave per il funzionamento sicuro delle valvole di controllo dell'azionamento ‘attuatori e posizionatori di valvole’ e analizza i rispettivi principi di funzionamento,meccanismi di sicurezza, vantaggi e svantaggi e applicazioni nell'industria.

1. Attuatori: Azioni di sicurezza contro il guasto

Gli attuatori sono i muscoli delle valvole di controllo, responsabili della conversione dei segnali di controllo in movimento meccanico per modificare la posizione dell'elemento di limitazione del flusso della valvola.Il loro design determina direttamente il comportamento della valvola durante un guastoGli attuatori sono in genere classificati in tre tipi principali: pneumatici, elettrici e idraulici.

Attuatori pneumatici

Attuatori pneumatici utilizzano aria compressa (in genere aria) a pressione per azionare un pistone o un diaframma,con una lunghezza massima di 20 mm o più ma non superiore a 30 mm,La pressione del gas può essere applicata alternativamente su entrambi i lati del pistone (doppia azione) o entrare solo da un lato e fare affidamento su una molla per il ritorno (singola azione).

Meccanismi di sicurezza:

• Quando la fonte d'aria dell'azionamento viene persa, il sistema di accumulo di aria viene bloccato.la forza di molla precompressa spinge l'attuatore in una posizione di sicurezza preimpostata (completamente aperta o completamente chiusa)"Questo progetto è semplice e affidabile, ampiamente utilizzato in applicazioni che richiedono un chiaro stato di sicurezza.
• Serbatoio/accumulatore d'aria: per gli attuatori pneumatici a doppia azione, quando l'approvvigionamento d'aria principale non funziona, il serbatoio d'aria collegato può fornire aria compressa di riserva,consentire alla valvola di continuare a funzionare o di completare l'azione di sicurezza predefinita entro un determinato lasso di tempoQuesto è particolarmente utile per mantenere le operazioni di processo o gli spegnimenti sicuri per un periodo prolungato,come garantire che una valvola di controllo continui a funzionare per un determinato periodo di tempo in seguito a un guasto del compressore d'aria, consentendo le riparazioni o lo spegnimento sicuro.

Vantaggi e svantaggi:

• Vantaggi: struttura semplice, peso leggero e relativamente facile da installare e mantenere.Forza di uscita e velocità di funzionamento facilmente regolabili, con tempi di risposta tipicamente veloci. Alta affidabilità e lunga durata di vita.A prova di fuoco, a prova di esplosione e resistente all'umidità, adatto per ambienti ad alta temperatura.abilitando l'approvvigionamento centralizzato di aria e la trasmissione a lunga distanza.
• Svantaggi: A causa della compressibilità dell'aria, la velocità di funzionamento è facilmente influenzata dai cambiamenti di carico e la stabilità a bassa velocità è inferiore ai cilindri idraulici.La forza di uscita è generalmente inferiore a quella dei cilindri idraulici. velocità di trasmissione del segnale pneumatico lenta, inadatta a sistemi complessi che richiedono trasmissione del segnale ad alta velocità.Richiede un'approvvigionamento continuo di aria compressa e una manutenzione regolare per evitare perditeI costi iniziali possono essere inferiori, ma i costi operativi a lungo termine (compressori, tubazioni, manutenzione) possono essere più elevati.

Applicazioni industriali: ampiamente utilizzate in applicazioni che richiedono un movimento veloce e requisiti di resistenza all'esplosione, come il petrolio e il gas naturale, la chimica, gli alimenti e le bevande,e delle industrie del trattamento delle acque.

Attuatori elettrici

Gli attuatori elettrici convertono l'energia elettrica in movimento rotazionale o lineare utilizzando motori (comunemente motori passo a passo e servomotori) per controllare posizione, velocità, coppia, ecc.I motori passo a passo raggiungono un posizionamento preciso attraverso impulsi, mentre i servomotori ottengono una risposta dinamica attraverso il controllo del feedback.

Meccanismi di sicurezza:

• Potenza di riserva/condensatore: in caso di interruzione dell'alimentazione principale, electric actuators can be equipped with a backup battery pack or supercapacitor to provide temporary power to complete pre-set fail-safe actions (such as driving the valve to the fully open or fully closed position)Questo meccanismo garantisce l'ultima barriera di sicurezza in caso di interruzione di corrente.
• Primavera meccanica: alcuni attuatori elettrici incorporano anche molle meccaniche, che utilizzano la forza della molla per spingere la valvola in una posizione sicura in caso di guasto di corrente.Questa progettazione combina il controllo preciso dell'energia elettrica con le caratteristiche inerenti di sicurezza dei molle.

Vantaggi e svantaggi:

• Vantaggi: fornisce un posizionamento accurato e ripetibile, che lo rende ideale per compiti automatizzati.Bassi requisiti di manutenzione, meno parti e nessun sistema fluido coinvolto. Alta versatilità, in grado di adattarsi a vari ambienti e facile programmazione per modelli di movimento complessi.di una lunghezza superiore a 50 mm,La velocità di rotazione non è influenzata dalle variazioni di carico ed è indipendente dalla tensione e dalla frequenza dell'alimentazione.
• Svantaggi: il costo è in genere più elevato rispetto agli attuatori pneumatici.impermeabilizzazioneLa forza di uscita è relativamente piccola, inadatta per compiti pesanti.Dipende da un alimentatore stabile e può non essere adatto per ambienti esplosivi (a meno che non sia appositamente progettato)Il tempo di ciclo può essere più lento rispetto ai sistemi pneumatici.

Applicazioni industriali: adatte a scenari che richiedono un controllo preciso e un funzionamento flessibile, come i motori a braccio robotico, le regolazioni a nastro trasportatore, le linee di montaggio, i macchinari agricoli,sistemi di ventilazione, sistemi solari, attrezzature per la movimentazione dei materiali e per la pulizia.

Azionatori idraulici

Gli attuatori idraulici utilizzano fluido idraulico pressurizzato (di solito olio) per azionare pistoni o pale, convertendo la pressione del fluido in movimento meccanico.L'incompressibilità del fluido idraulico gli consente di produrre una forza enorme.

Meccanismi di sicurezza:

• Primavera-ritorno: Simile ai sistemi pneumatici, gli attuatori idraulici possono anche incorporare molle per spingere la valvola in una posizione sicura prestabilita utilizzando la forza della molla quando il sistema idraulico perde pressione.Questo metodo è comunemente utilizzato in applicazioni di emergenza che richiedono una rapida chiusura o apertura.
• Blocco idraulico: bloccando il circuito idraulico dell'olio, l'attuatore rimane nella sua ultima posizione quando la pressione viene persa.Valvole elettromagnetiche bidirezionali), assicurando che la barra di uscita del pistone sia bloccata in posizione durante interruzioni di alimentazione o di segnale per evitare interruzioni del sistema.

Vantaggi e svantaggi:

• Vantaggi: in grado di produrre una coppia/spinta estremamente elevata, adatta per il funzionamento di valvole di grandi dimensioni, ad alta pressione o ad alta pressione.Risposta rapida ai segnali di controllo, adatto per applicazioni ESD (Sistema di arresto di emergenza) e valvole che richiedono un'azione rapida.L'incompressibilità del fluido idraulico garantisce un movimento regolare e stabile.
• Svantaggi: sistema complesso che richiede pompe idrauliche, serbatoi, tubazioni, ecc., con conseguenti elevati costi di installazione e manutenzione.che possono contaminare l'ambiente o causare problemi di sicurezza- elevati requisiti per la pulizia dei fluidi; la contaminazione dei fluidi può causare malfunzionamenti.

Applicazioni industriali: utilizzate principalmente in compiti pesanti che richiedono una potenza elevata e una risposta rapida, come piattaforme di perforazione di petrolio e gas, centrali idroelettriche,macchine industriali di grandi dimensioni, e gasdotti.

Le caratteristiche di sicurezza di un attuatore sono proprietà intrinseche, non caratteristiche aggiuntive.e le fonti di alimentazione di riserva non sono aggiunte come accessori in aggiunta alle funzioni di base dell'attuatore, ma sono proprietà intrinseche che vengono prese in considerazione e integrate nella progettazione fin dall'inizio.mentre i serbatoi d'aria utilizzano la compressibilità del gas per immagazzinare energiaQuesti meccanismi vengono attivati passivamente in caso di guasto di energia, incorporando la filosofia di progettazione della "sicurezza passiva".non si deve concentrare solo sulla capacità di guida dell'attuatore, ma anche comprendere a fondo se i suoi meccanismi di sicurezza integrati soddisfano i requisiti specifici del processo.Società Xiangjingfornisce spiegazioni dettagliate dei principi di sicurezza dei diversi attuatori quando si offrono soluzioni di valvole di comando,aiutare i clienti a selezionare i prodotti più adatti ai loro scenari di applicazione e garantire l'affidabilità in condizioni estreme.

2- Posizionatore di valvole: controllo preciso e diagnosi dei guasti

Un posizionatore di valvola è un accessorio critico in un gruppo di valvole di controllo.Non solo garantisce che la valvola risponda con precisione ai segnali di controllo, ma svolge anche un ruolo chiave nel migliorare l'affidabilità delle valvole di controllo e consentire una diagnosi avanzata dei guasti.

La funzione e l'importanza dei posizionatori

La funzione principale di un posizionatore è di fornire aria pressurizzata (o elettricità) all'attuatore della valvola,assicurare che la posizione del fusto della valvola o dell'albero della valvola sia esattamente allineata al punto di impostazione del sistema di controlloIl posizionatore supera fattori quali l'attrito del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamento del pacco della valvola, il rigidamentoritardo dell'attuatore, e forze squilibrate sul tappo della valvola che influenzano il posizionamento preciso della valvola, migliorando così

la precisione di controllo e la velocità di risposta della valvola di controllo.il posizionatore richiede in genere un feedback sulla posizione dal fusto o dall'albero della valvola e trasmette lo stato della posizione della valvola al sistema di livello superiore per il monitoraggio del processo, diagnosi del guasto o verifica di avvio/arresto.

Tipi di segnale e meccanismi di feedback

Le valvole di controllo ricevono segnali da parte dei controller per funzionare.

• Tipo di segnale:

1. Segnali pneumatici: le attrezzature di processo tradizionali utilizzano segnali pneumatici di pressione (in genere da 20,7 a 103 kPa,o da 3 a 15 psig) come valori di regolazione per le valvole di controllo per spostare la valvola dalla posizione 0% alla posizione 100%.
2. Segnale di ingresso/uscita analogo (4-20 mA): la maggior parte delle moderne apparecchiature di processo utilizza un segnale di corrente continua da 4 a 20 mA per regolare le valvole di controllo.Il convertitore I/P nel posizionatore converte il segnale di corrente elettronica in un segnale di pressione pneumaticaIl segnale da 4 a 20 mA ha il suo vantaggio nella sua forte immunità al rumore, nella sua resistenza ai cali di tensione e nella sua capacità di autocontrollo (una corrente inferiore a 3,8 mA o superiore a 20,5 mA è considerata un guasto).
3. Segnale digitale: i controllori di valvola digitali sono strumenti basati su microprocessori che comunicano con il sistema di controllo tramite segnali digitali.I protocolli comuni di comunicazione digitale includono HART® (superposto sul segnale tradizionale da 4 a 20 mA)La tecnologia wireless fornisce anche un metodo alternativo per la trasmissione di informazioni.

• Meccanismo di feedback: i posizionatori richiedono un feedback di posizione dal fusto o dall'albero della valvola per controllare con precisione la valvola.

1. Per i posizionatori pneumatici tradizionali,la posizione dello stem/albero della valvola è confrontata con la posizione dei soffi che ricevono il segnale di controllo pneumatico tramite collegamenti meccanici e cammeQuesto metodo presenta svantaggi quali un'elevata usura, una scarsa precisione e una breve durata.
2. Feedback elettronico: il microprocessore di un controller digitale di valvola riceve feedback elettronico sulla posizione della valvola.I sensori dell'effetto Hall vengono utilizzati per misurare la densità del campo magnetico su un array di magneti permanenti, che consente un feedback della posizione dello stelo della valvola senza bastone e senza contatto.

Tipi di posizionatori di valvole e loro ruolo nel funzionamento sicuro

• a. apparecchiature per il controllo delle emissioni di carbonio;

1. Caratteristiche: riceve segnali pneumatici e emette la pressione dell'aria per regolare l'attuatore.
2. Ruolo nell'operazione a rischio di guasto: adatto a operazioni semplici e robuste, specialmente in ambienti senza alimentazione elettrica o con rischi di esplosione, in quanto non producono scintille.Possono fornire una forza sufficiente per chiudere le valvole.

• Dispositivi di posizionamento elettro-pneumatici/dispositivi di posizionamento I/P analogici:

1. Caratteristiche: riceve segnali elettrici (in genere da 4 a 20 mA), li converte in segnali pneumatici tramite un convertitore I/P e li emette all'attuatore.offrono una maggiore precisione e risoluzione.
2. Ruolo nel funzionamento sicuro: combinare la precisione del controllo elettrico con la robustezza e la sicurezza del funzionamento pneumatico.Adatto per ambienti industriali con infrastrutture elettriche e pneumatiche, nonché strategie di controllo complesse che richiedono una maggiore precisione.

• Dispositivi di posizionamento digitali/intelligenti:

1. Caratteristiche: microprocessore integrato in grado di ricevere segnali digitali (ad esempio, HART, Foundation Fieldbus, Profibus) o segnali da 4 a 20 mA. Offre alta precisione, alta risoluzione, alta affidabilità,e funzioni avanzate di diagnostica e comunicazione.
2. Ruolo nella tolleranza ai difetti:

• Diagnostica avanzata: in grado di monitorare in tempo reale le prestazioni delle valvole, rilevando anomalie come il blocco delle valvole, perdite, usura dell'imballaggio e invecchiamento delle molle.Ciò consente di passare dalla manutenzione pianificata alla manutenzione predittiva, migliorando significativamente l'affidabilità complessiva del sistema.
• Autocalibrazione e monitoraggio remoto: molti posizionatori intelligenti sono dotati di capacità di autocalibrazione e monitoraggio remoto, semplificando l'installazione e la messa in servizio, riducendo i costi di manutenzione,e consentire un funzionamento sicuro in zone pericolose.
• Tecnologia di feedback senza contatto: l'utilizzo di tecnologie di feedback senza contatto, come i sensori dell'effetto Hall, elimina l'usura, la corrosione, lae problemi di vibrazione associati ai collegamenti meccanici tradizionali e ai potenziometri a contattoQuesto migliora fondamentalmente l'accuratezza e l'affidabilità del feedback della posizione della valvola, migliorando ulteriormente le prestazioni a prova di errore.

I posizionatori sono fondamentali per l'intelligenza e la sicurezza predittiva delle valvole di controllo.I primi posizionatori hanno principalmente affrontato problemi non lineari negli attuatori per garantire una risposta precisa delle valvole ai segnali di controlloCon i progressi tecnologici, in particolare nelle tecnologie dei microprocessori e dei sensori,I posizionatori digitali non solo ottengono un controllo preciso, ma monitorano anche lo stato della valvola in tempo reale attraverso algoritmi di diagnostica e protocolli di comunicazione integratiCiò consente ai sistemi di passare da "rispondere passivamente ai guasti" a "prevedere e prevenire attivamente i guasti", migliorando notevolmente i livelli di sicurezza.Questa evoluzione da "controllo" a "diagnosi" a "previsione" rappresenta una tendenza significativa nella gestione delle attrezzature nell'ambito dell'Industrial 4L'investimento in posizionatori intelligenti non si limita al miglioramento della precisione di controllo delle valvole di controllo;si tratta di un investimento nel "monitoraggio della salute" e nella "sicurezza preventiva" dell'intero flusso di processoLe soluzioni di posizionamento intelligente fornite dalla società Xiangjing possono aiutare i clienti a raggiungere livelli più elevati di diagnosi dei guasti e manutenzione predittiva.riducendo così il rischio di fermi non pianificati e migliorando l'efficienza operativa e la sicurezza complessiva della fabbrica.

Terza parte: strategie e tecnologie avanzate di sicurezza contro i guasti

Oltre alla progettazione a prova di guasto per singole valvole di controllo, sono necessarie strategie di sicurezza più avanzate nei processi critici, come la progettazione ridondante, la diagnosi avanzata dei guasti,manutenzione predittiva, e considerazioni per le condizioni di esercizio particolari.

1. Disegno ridondante e cicli di sicurezza

Per migliorare ulteriormente la sicurezza e la disponibilità del sistema, in particolare quando si tratta di supporti ad alto rischio o ad alto valore, la progettazione ridondante è una strategia indispensabile.

Tipi di configurazioni ridondanti

• 1oo2 (uno su due) Configurazione di serie: due valvole di controllo sono installate in serie.Questa configurazione aumenta significativamente la sicurezza, poiché qualsiasi guasto della valvola innesca una chiusura sicura.
• 2oo2 (Due su due) Configurazione parallela: due valvole di controllo sono installate in parallelo.Questa configurazione migliora principalmente la disponibilità del sistema, che garantisce che il processo non venga interrotto in caso di guasto di un singolo componente.
• 2oo3 (Due su tre) Configurazione di voto: questa configurazione combina una maggiore sicurezza e disponibilità.e il sistema esegue l'azione corrispondente solo quando due delle valvole inviano lo stesso segnaleCiò consente di testare la funzionalità di una singola valvola senza attivare l'attuatore, mentre il sistema può continuare a funzionare in modo sicuro anche se una singola valvola fallisce.Il modulo funzionale 2oo3 combina serie e tecnologia NAMUR per garantire il più alto livello di sicurezza e affidabilità, e consente la manutenzione durante il funzionamento.

Applicazione nei sistemi strumentali di sicurezza (SIS)

La progettazione ridondante è una componente fondamentale dei sistemi di sicurezza strumentalizzati (SIS).e elementi di controllo finali (come le valvole di controllo), volto a portare il processo in uno stato sicuro in caso di guasto del sistema di controllo di base dei processi (BPCS).soddisfacendo i requisiti specifici del livello SIL.

La progettazione ridondante è un'arte di bilanciare sicurezza e disponibilità. and 2oo3 are not simply about increasing the number of devices but involve strategic choices between “safety” (preventing hazards) and “availability” (maintaining operation) based on different process requirements. 1oo2 dà la priorità alla sicurezza rispetto alla disponibilità, 2oo2 dà la priorità alla disponibilità rispetto alla sicurezza, mentre 2oo3 cerca di trovare l'equilibrio ottimale tra le due.Questo compromesso riflette le profonde considerazioni nella progettazione di sistemi complessiIn questo contesto, la Commissione ha adottato una serie di proposte di orientamenti per la gestione dei rischi e l'efficienza operativa.le imprese devono avere una chiara comprensione del livello di rischio delle loro operazioni di processoLa società Xiangjing, in qualità di fornitore professionale di valvole di controllo, può fornire prodotti e assistenza tecnica su misura per le diverse architetture di ridondanza,aiutare i clienti a progettare e implementare i circuiti di sicurezza più adatti in base alle loro esigenze specifiche, raggiungendo così l'equilibrio ottimale tra sicurezza e disponibilità.

2. Diagnosi dei difetti e manutenzione predittiva

La capacità di diagnosticare e prevedere potenziali guasti in tempo reale, intervenendo così prima che si verifichi un guasto,rappresenta un requisito di livello superiore per migliorare l'affidabilità dei sistemi di valvole di controllo.

Funzioni diagnostiche dei posizionatori intelligenti

I moderni posizionatori di valvole intelligenti (come i posizionatori digitali) sono dotati di microprocessori e algoritmi avanzati per eseguire una diagnosi completa delle valvole di controllo.Queste funzioni diagnostiche includono::

• Determinazione dell'adesione della valvola: monitora la deviazione tra il feedback della posizione della valvola e il punto di impostazione per determinare se si è verificato l'adesione.
• Detezione di perdite: controlla l'adeguatezza della pressione dell'aria di uscita tramite sensori di pressione per diagnosticare perdite interne o esterne.
• Diagnostica dell'usura dell'imballaggio: monitorizza i cambiamenti della forza massima di attrito per determinare l'invecchiamento o il indurimento dell'imballaggio della ghiandola.
• Invecchiamento/inclinazione della molla: utilizza la diagnosi del bilanciamento della forza per rilevare condizioni anormali nella molla dell'attuatore.
• Diagnosi del circuito dell'aria: rileva la gravità dell'accumulo di olio e acqua all'interno del posizionatore.
• Tempo di funzionamento/conteggio dei cicli: registra i dati di funzionamento della valvola per valutare i livelli di usura.

Trasferimento dalla manutenzione pianificata alla manutenzione basata sulle condizioni

I modelli di manutenzione tradizionali si basano su una manutenzione programmata basata sul tempo, che può portare a manutenzioni eccessive o insufficienti.le fabbriche possono passare dalla manutenzione basata sul tempo (TBM) alla manutenzione basata sulla condizione (CBM) e alla manutenzione predittiva (PdM)Ciò significa che gli interventi vengono eseguiti solo quando lo stato dell'apparecchiatura indica la necessità di manutenzione, ottimizzando così le risorse di manutenzione, riducendo i costi di manutenzione,e ridurre al minimo i tempi di inattività non pianificatiInoltre, l'adozione di tecnologie di feedback della posizione del fusto della valvola senza contatto, come i sensori dell'effetto Hall, elimina i problemi di usura, corrosione,e vibrazioni associate a collegamenti meccanici e potenziometri a contatto, migliorando radicalmente l'accuratezza e l'affidabilità del feedback e fornendo una base di dati per una diagnosi precisa.

La manutenzione predittiva basata sui dati rappresenta un salto da “reattiva” a “proattiva” sicurezza dei guasti.mentre le tecnologie di diagnostica avanzate utilizzano l'analisi dei dati in tempo reale per emettere avvertimenti nella fase "incipiente" di un guastoCiò consente al personale di manutenzione di pianificare le riparazioni senza interrompere la produzione, trasformando i potenziali eventi di "risoluzione di un guasto" in "eventi di manutenzione pianificati".- evitando così l'attivazione effettiva dei meccanismi di sicurezza e riducendo i rischi per la sicurezza e le perdite di tempi di fermoQuesto rappresenta un importante progresso nell'automazione industriale, passando da un approccio "reattivo" a un approccio "proattivo".

Infine, la Commissione ritiene che il sistema di controllo delle valvole di controllo non sia solo un sistema di controllo accurato, ma anche un sistema di investimento nel "monitoraggio della salute" e nella "sicurezza preventiva" dell'intero processo.Le soluzioni di posizionamento intelligente della società Xiangjing aiutano i clienti a raggiungere diagnosi avanzata di guasti e manutenzione predittiva, riducendo in tal modo il rischio di fermi non pianificati e migliorando l'efficienza operativa e la sicurezza complessiva dell'impianto.

3Considerazioni di sicurezza in condizioni di funzionamento particolari

In condizioni di funzionamento estreme o speciali, la progettazione a prova di guasto delle valvole di controllo richiede ulteriori considerazioni per affrontare le caratteristiche dei supporti e le sfide ambientali.

Ambienti ad alta e bassa temperatura

Le temperature estreme possono causare l'espansione, la contrazione, la fragilità o la morbidezza dei componenti della valvola, influenzando il normale funzionamento della valvola e le prestazioni di tenuta.le alte temperature possono causare la presa della spina della valvola, mentre le basse temperature possono compromettere le prestazioni dell'attuatore. Solutions include using an extended valve bonnet to protect the valve stem packing from extreme temperatures and selecting special high-temperature or low-temperature resistant materials to ensure reliability within the design temperature range.

Medi corrosivi ad alta viscosità

I supporti corrosivi possono erodere i corpi delle valvole e i componenti interni, mentre i supporti ad alta viscosità possono aderire ai gambi della valvola, causando loro di bloccarsi tra il gambo e il corpo, rendendo difficile un ulteriore funzionamento.Le soluzioni includono l'uso di materiali resistenti alla corrosione (come leghe speciali) e l'ottimizzazione delle strutture dei componenti interni della valvola per ridurre l'adesione e la scalabilità dei media.

Le valvole di controllo hanno dei vantaggi nella manipolazione dei solidi.

Requisiti speciali per le valvole di arresto di emergenza (valvole ESD)

Le valvole di arresto di emergenza (valvole ESD) sono componenti critici dei sistemi di sicurezza strumentalizzati, con il compito primario di portare rapidamente il processo in uno stato sicuro in caso di emergenza.Le valvole ESD richiedono in genere un'affidabilità estremamente elevataSono spesso progettati come "fail-closed" o "fail-safe" per garantire il taglio immediato del fluido quando l'energia motrice viene interrotta.Per garantire l'affidabilità delle valvole ESD, sono generalmente richiesti interruttori di verifica della chiusura della valvola o sistemi di rilevamento delle perdite della valvola.garantire che la valvola di spegnimento della sicurezza del carburante sia completamente chiusa prima del ciclo di depurazione e accensioneIl sistema di rilevamento delle perdite delle valvole monitora le perdite pressurizzando la condotta tra due valvole di chiusura o determina le perdite delle singole valvole tramite segnali degli interruttori di pressione.

La progettazione a prova di guasto deve essere profondamente integrata con l'ambiente operativo.come ambiente di funzionamento effettivo della valvola di controllo (temperatura, proprietà del mezzo, pressione, ecc.) possono avere un impatto decisivo sulle sue prestazioni di sicurezza.rendendo inutilizzabile il meccanismo di sicurezza.

Pertanto, la progettazione a prova di guasto deve essere sistematica, tenendo conto delle sfide delle condizioni di funzionamento dalla selezione dei materiali, dalla progettazione strutturale alla manutenzione diagnostica.Ciò significa che le valvole di controllo standard possono non soddisfare i requisiti di sicurezza in condizioni di funzionamento estreme, che richiede soluzioni personalizzate o appositamente progettate.Società Xiangjing, sfruttando la sua vasta esperienza nelle valvole di controllo, può fornire raccomandazioni di selezione professionali e prodotti personalizzati su misura per varie condizioni di funzionamento speciali,assicurare che le valvole di controllo svolgano in modo affidabile le funzioni di sicurezza anche negli ambienti più esigenti.

Quarta parte: Studi di casi di applicazioni di valvole di controllo di sicurezza in industria

La progettazione a prova di guasto delle valvole di controllo svolge un ruolo indispensabile in molti settori industriali.

1Industria petrolifera e del gas

Nell'estrazione a monte di petrolio e di gas, le valvole di controllo dei sistemi di controllo della testata devono mantenere una regolazione precisa del flusso e una capacità di spegnimento di emergenza sotto pressione estrema, ambienti corrosivi,Le funzioni chiave delle valvole di controllo della testa del pozzo includono il controllo del throttling, la regolazione della pressione e lo spegnimento di emergenza.

Nel trasporto di oleodotti e gasdotti, le valvole di controllo sono utilizzate per regolare il flusso, la pressione e la temperatura.come rotture di condotte o pressione anormale, per prevenire le perdite di sostanze di grande valore e pericolose, evitando in tal modo l'inquinamento ambientale e gli incidenti di sicurezza gravi.le valvole del gas combustibile richiedono in genere la funzione di "chiusura in caso di guasto" per garantire che l'approvvigionamento di carburante venga immediatamente interrotto in caso di interruzione di corrente o perdita di segnale;Le norme del settore richiedono in genere l'installazione di due valvole di chiusura direttamente collegate per fornire una protezione ridondante.

2Industria chimica e farmaceutica

Il controllo preciso della temperatura e della pressione è fondamentale nei reattori chimici.Le valvole per l'acqua di raffreddamento sono spesso progettate in modo da garantire che l'acqua di raffreddamento continui a fluire in caso di guasto del sistema di raffreddamento.Le valvole di alimentazione sono spesso progettate come "fail-closed" per interrompere immediatamente l'approvvigionamento di materiale in caso di reazione di fuga.

Le industrie chimiche e farmaceutiche si occupano spesso di sostanze corrosive, infiammabili, esplosive o tossiche.La progettazione a prova di guasto delle valvole di controllo garantisce che i mezzi pericolosi possano essere isolati in modo sicuro o indirizzati in un'area sicura in caso di perditaPer esempio, le valvole di controllo utilizzate per mezzi ad alta viscosità richiedono una progettazione speciale per evitare che l'adesione del mezzo provochi il blocco della valvola,che potrebbero compromettere il funzionamento sicuroNella produzione farmaceutica, il controllo preciso del flusso e la capacità di spegnimento di emergenza sono fondamentali per la qualità del prodotto e la sicurezza della produzione.Le caratteristiche di sicurezza delle valvole di controllo garantiscono l'accuratezza e la ripetibilità in processi quali la miscelazione, controllo delle condizioni di reazione e riempimento del prodotto.

3Trattamento dell'acqua e industria energetica

Negli impianti di trattamento delle acque, dighe e reti di irrigazione, le valvole di controllo sono utilizzate per regolare il flusso d'acqua, la pressione e il livello del liquido.Le valvole a prova di guasto assicurano che in caso di anomalie nel sistema di approvvigionamento idricoPer esempio, nel progetto del gasdotto per l'approvvigionamento idrico di Harbin MudanshanSono state installate valvole a pistoni DN1600 VAG per controllare la pressione e il flusso dell'acqua e compensare le differenze di pressione di altitudine.

Nelle centrali elettriche, le valvole di controllo vengono utilizzate per regolare processi critici come il flusso di vapore, l'acqua di raffreddamento e l'approvvigionamento di combustibile.Le valvole di controllo nei sistemi di raffreddamento sono in genere progettate come “fail-open” per garantire un flusso continuo di acqua di raffreddamento in caso di guasto della pompa o di blocco della condottaGli attuatori idraulici, con la loro elevata coppia di uscita e la loro capacità di risposta rapida, sono comunemente utilizzati per azionare valvole di grandi dimensioni, di grande carico o ad alta pressione.come nelle centrali idroelettriche e nei gasdotti.

Le caratteristiche del settore determinano l'obiettivo delle strategie di sicurezza.Le diverse industrie hanno differenze significative nei loro requisiti e priorità per la sicurezzaPer esempio, l'industria petrolifera e del gas dà la priorità alla prevenzione delle esplosioni e delle perdite, quindi le valvole FC e i sistemi di spegnimento ridondanti sono fondamentali;l'industria del trattamento delle acque può dare la priorità alla continuità dell'approvvigionamento idrico e alla prevenzione delle inondazioni, quindi le valvole FO e le valvole di controllo del flusso sono più importanti.Ciò significa che la vendita e l'applicazione di valvole di controllo non sono un approccio unico, ma richiedono una profonda conoscenza del background del cliente nel settore e delle specifiche esigenze di processo.Come fornitore professionale di soluzioni per valvole di controllo,La società Xiangjing dovrebbe mettere in risalto la sua vasta esperienza e le sue capacità personalizzate in diversi settori industriali per fornire ai clienti soluzioni su misura e sicure da guasti, rafforzando così la sua competitività sul mercato.

Quinta parte: Contributi e soluzioni della società Xiangjing nel campo della tecnologia di sicurezza contro il guasto delle valvole di controllo

Xiangjing Company, sito ufficiale, come azienda leader nel settore delle valvole di controllo, ha sempre aderito alla filosofia della “sicurezza prima di tutto, guidata dall'innovazione,- dedicato a fornire ai clienti industriali di tutto il mondo eccellenti prodotti per valvole di controllo e soluzioni complete di sicurezza.

La società Xiangjing è stata profondamente coinvolta nel settore delle valvole di controllo per molti anni, vantando un team professionale composto da ingegneri esperti, personale di ricerca e sviluppo ed esperti del settore.L'azienda si concentra sul design, produzione, sperimentazione e applicazione di valvole di controllo, accumulando una profonda competenza tecnica e una vasta esperienza pratica.La società Xiangjing comprende il ruolo fondamentale delle valvole di controllo nella produzione moderna e le considera un componente essenziale per migliorare l'efficienza, sicurezza, redditività e capacità di protezione dell'ambiente.

La società Xiangjing offre una gamma completa di prodotti per valvole di controllo, inclusi vari corpi di valvole, componenti interni di valvole, attuatori e accessori di valvole,per soddisfare le diverse esigenze di applicazioni industrialiI prodotti dell'azienda incorporano fin dall'inizio principi di progettazione a prova di errore:

• Attuatori diversificati: la società Xiangjing fornisce attuatori pneumatici, elettrici e idraulici ad alte prestazioni e offre varie opzioni a prova di guasto come il ritorno a molla integrato,alimentazione di riserva, o blocco idraulico, su misura per diversi scenari di applicazione, che garantisce che le valvole possano spostarsi in modo affidabile in posizioni di sicurezza prestabilite in caso di interruzione dell'alimentazione.
• Posizionatori di valvole intelligenti: Xiangjing Company provides advanced digital/smart valve positioners that not only ensure precise control of control valves but also integrate comprehensive diagnostic functions to monitor valve health in real time, come il rilevamento di attaccamenti delle valvole, perdite o usura dell'imballaggio.migliorando in tal modo in modo significativo l'affidabilità del sistema a prova di guasto.
• Valvole interne personalizzate: per condizioni operative speciali quali alte temperature, basse temperature, corrosivi e di alta viscosità,Xiangjing Company fornisce design interno della valvola personalizzato e selezione del materialePer esempio, le valvole di controllo rotative a V-port presentano vantaggi significativi nella manipolazione dei solidi.garantire che le valvole di controllo mantengano prestazioni stabili e un funzionamento affidabile a prova di errore anche in ambienti difficili.

I vantaggi tecnologici di sicurezza della società Xiangjing si riflettono in:

• Rispetto delle norme internazionali di sicurezza: alcuni prodotti e soluzioni di valvole di controllo della societ