Qual é o dispositivo de segurança na válvula de controle?

Qual é o sistema de segurança na válvula de controlo?

Projeto à prova de falhas da válvula de comando: a pedra angular da estabilidade dos processos industriais e da segurança do pessoal

Resumo

Na automação industrial moderna, as válvulas de controlo servem como elementos de controlo finais, assumindo a responsabilidade crítica de regular com precisão parâmetros-chave do processo, tais como a taxa de fluxo do fluido, pressão,temperaturaNo entanto, qualquer sistema pode encontrar falhas súbitas, e em tais momentos,A concepção de válvulas de controlo "a prova de falhas" torna-se o mecanismo de defesa central que garante a continuidade dos processos industriais.Este artigo fornecerá uma análise especializada da definição, classificação, mecanismos de implementação,e estratégias de aplicação do projeto de segurança de válvulas de comando em vários cenários industriaisO projecto irá igualmente explorar a forma como as tecnologias avançadas de diagnóstico de falhas aumentam a fiabilidade das válvulas de controlo, integrando perfeitamente as soluções da empresa Xiangjing (www.shgongboshi.com) contribuições excepcionais e soluções inovadoras neste domínio.O objectivo é fornecer ao sector industrial insights abrangentes e profundos para ajudar a construir sistemas automatizados mais seguros e eficientes.

Introdução

No atual ambiente industrial de produção cada vez mais complexo, a tecnologia de automação desempenha um papel fundamental.Entre estas tecnologias, as válvulas de controlo servem como o "coração" dos processos industriais.com a sua estabilidade de desempenho e fiabilidade que afetam directamente a eficiência da produção, qualidade do produto, consumo de energia e medidas de segurança críticas.

Válvulas de controle: o “coração” dos processos industriais

Aválvula de controloé um tipo de válvula que regula o fluxo de fluido alterando o tamanho da passagem do fluido.Ele recebe sinais de um controlador para controlar diretamente o fluxo e influenciar indiretamente as variáveis do processo, como a pressão, temperatura e nível do líquido.

válvulas de controlosão referidos como "elementos de controlo final" e estão entre os elementos de controlo final mais utilizados na indústria moderna.A escolha e a manutenção adequadas das válvulas de controlo são fundamentais para aumentar a eficiência, segurança, rentabilidade e protecção do ambiente.

Nos circuitos de controlo de processos, as fábricas modernas consistem em centenas ou mesmo milhares de circuitos de controlo que estão interligados para garantir que as variáveis críticas do processo (tais como pressão, fluxo, nível,e temperatura) permanecem dentro do intervalo exigido, garantindo assim a qualidade do produto final.

As válvulas de controlo constituem o núcleo destes circuitos, responsáveis pela regulação do fluxo de fluidos (como gás, vapor, água,ou misturas químicas) para compensar perturbações de carga e manter as variáveis de processo controladas o mais próximas possível do ponto de referênciaUm conjunto completo de válvulas de comando consiste tipicamente num corpo de válvula (contendo passagens de fluido e elementos de regulação), componentes internos da válvula (tais como discos de válvula, placas de válvula, bancos de válvula,Núcleos de válvulas, etc., que entram em contacto directo com o fluido e regulam o fluxo), um actuador (que fornece a força motriz necessária para operar a válvula) e vários acessórios de válvula (como posicionadores, conversores,Reguladores de pressão de alimentação, interruptores de limite, etc.).

Segurança contra falhas: a maior prioridade no desenho industrial

No domínio da automação industrial, não é suficiente apenas obter um controlo funcional; é também necessário considerar o comportamento do sistema em condições anormais, ou seja, um projecto "fail-safe".A segurança de falha refere-se ao sistema que entra automaticamente num sistema predefinido., no estado não perigoso em caso de falha ou perda da potência motriz, evitando ou atenuando assim acidentes.

O projecto à prova de falhas das válvulas de controlo é um componente indispensável da produção industrial, em especial na produção e transformação de materiais perigosos de alto valor, como o petróleo bruto,gás natural, e produtos químicos, previne eficazmente acidentes graves, como nos gasodutos de combustível, onde as válvulas de desligamento de segurança se fecham automaticamente quando detectam condições perigosas,evitar que o combustível entre na câmara de combustão e, assim, evitar incêndios ou explosõesAlém disso, ao guiar prontamente o sistema para um estado seguro, as perdas económicas causadas por danos ao equipamento e interrupções de produção podem ser minimizadas.Mecanismos de segurança para proteger diretamente os operadores de riscos potenciais, que é a consideração mais fundamental em todos os desenhos e modelos industriais.Muitas indústrias têm regulamentos e padrões de segurança rigorosos (como classificações SIL) que exigem que os equipamentos críticos possuam capacidades de segurança específicas., tornando o projecto à prova de falhas uma condição necessária para o cumprimento da regulamentação.

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 standardsAtravés da inovação tecnológica contínua e do rigoroso controlo da qualidade, a Xiangjing pretende tornar-se um parceiro de confiança na construção de um futuro industrial seguro e eficiente.Por favor, visiteSite oficial da empresa Xiangjing.

Primeira parte: Fundamentos da segurança contra falhas da válvula de controlo

Esta secção irá explorar os conceitos fundamentais da segurança de falha das válvulas de controlo, incluindo a sua definição precisa, o seu papel crítico na segurança industrial,e a sua relação com as normas internacionais de segurança (como a SIL).

1O que é a segurança de falha da válvula de controlo?

O sistema de segurança de falha da válvula de comando refere-se ao movimento automático do elemento de desligamento da válvula para uma posição pré-determinada quando o fornecimento de energia de acionamento é interrompido (por exemplo, falha do fornecimento de ar do instrumento,falha de alimentação)Esta posição pré-estabelecida deve ser o estado "seguro" necessário para proteger o processo e o equipamento.

O projecto à prova de falhas é um componente essencial da segurança funcional, com o objectivo de reduzir os riscos para o pessoal, o ambiente e os bens a um nível aceitável.se o sistema de arrefecimento falhar, a válvula de água de arrefecimento deve abrir-se automaticamente para evitar o sobreaquecimento e os potenciais perigos.Pode provocar uma fuga contínua de combustível., levando a incêndio ou explosão.

A transição oportuna para um estado seguro impede que os equipamentos continuem a funcionar em condições de falha e causem danos.Mecanismos de segurança para reduzir diretamente os riscos enfrentados pelos operadores.

O design à prova de falhas está intimamente relacionado com o SIL (Safety Integrity Level), uma classificação discreta usada para medir a confiabilidade das funções de segurança e quantificar a extensão da redução de riscos.Um único componente (como uma válvula de controlo) não pode ter uma classificação SIL por si só.; apenas um circuito de segurança completo ou um sistema de instrumentos de segurança (SIS) pode obter uma classificação SIL. Um circuito de segurança típico inclui sensores, unidades de avaliação e saída (como um PLC de segurança),de potência não superior a 50 W, mas não superior a 150 WA concepção à prova de falhas das válvulas de comando é um componente crítico para alcançar uma classificação específica SIL,Assegurar que as funções de segurança possam ser executadas de forma fiável em modos de baixa procura (quando o sistema de segurança não é activado mais de uma vez por ano).

O projecto à prova de falhas é um aspecto essencial da gestão dos riscos.Os sistemas de controlo tradicionais concentram-se na eficiência e na precisão em condições normais de funcionamento.A complexidade e os perigos potenciais da produção industrial determinam que o comportamento sob “condições anormais” seja mais críticoA essência dos mecanismos de segurança é antecipar e mitigar os piores cenários durante a fase de concepção, orientando o sistema para o estado "menos perigoso".Esta não é apenas uma implementação técnica, mas uma aplicação concreta da filosofia de segurança na engenharia, reflexo de uma mudança de paradigma de “ eficiência de produção em primeiro lugar ” para “ segurança em primeiro lugar ”.o seu modo de segurança não é apenas um parâmetro técnico, mas uma decisão estratégica tomada após uma avaliação completa e compreensão dos riscos em todo o processo;- ao adquirir e implementar válvulas de controlo, as empresas devem priorizar a funcionalidade de segurança de falhas, tão importante como o desempenho, e em determinadas aplicações críticas,A segurança tem prioridade sobre todas as outras considerações..

2. Classificação e selecção dos modos de segurança

Os modos de segurança das válvulas de comando são principalmente classificados em três tipos, cada um correspondendo a cenários de aplicação específicos e requisitos de segurança.A selecção do modo de segurança adequado é fundamental para garantir o funcionamento seguro do sistema.

Fechado por falha (FC) / Fechado por perda de ar (fechado por falha)

Quando a energia de accionamento (como o fornecimento de ar ou de energia) é interrompida, o elemento de desligamento da válvula de controlo muda automaticamente para a posição fechada.O fluido está bloqueado.Este modo é mais comumente alcançado através de um atuador de retorno de mola, onde a força de pré-carga da mola empurra a válvula para a posição fechada quando a pressão do ar ou a potência são perdidas.

Os cenários de aplicação típicos incluem:

• Válvulas de gás combustível: em aplicações de queimadores,As válvulas de desligamento de segurança devem fechar-se automaticamente quando forem detectadas condições perigosas (como falha de alimentação) para impedir que o combustível (gás ou óleo) entre na câmara de combustão., evitando assim incêndio ou explosão.
• Válvulas de alimentação do reator: nas reações químicas, se a reação ficar descontrolada (como um aumento repentino da temperatura), a válvula de alimentação deve fechar-se imediatamente para parar a entrada de material,evitar que a reação se intensifique ainda mais.
• Sistemas de alta pressão: em sistemas de fluidos de alta pressão, o fechamento de falhas impede a fuga acidental de meios de alta pressão, reduzindo o risco.

A partir de 1 de janeiro de 2014, a taxa de produção deve ser igual ou superior a:

Quando a potência de acionamento é interrompida, o elemento de restrição de fluxo da válvula de controle se move automaticamente para a posição aberta, o que significa que, durante uma falha, a passagem do fluido é totalmente aberta.Este modo também é comumente alcançado através de atuadores de retorno de mola, mas a direção da configuração da mola é oposta ao modo FC, garantindo que a válvula seja empurrada para a posição aberta durante uma falha.

Os cenários de aplicação típicos incluem:

• Válvulas de água de arrefecimento: em reatores ou outros sistemas que necessitem de arrefecimento, em caso de avaria do sistema de arrefecimento ou de interrupção de alimentação,A válvula de água de arrefecimento deve abrir-se automaticamente para assegurar um fluxo contínuo do meio de arrefecimento., evitando o sobreaquecimento do equipamento.
• Válvulas de relevo/válvulas de desvio: quando a pressão do sistema se torna excessivamente elevada, as válvulas de relevo ou as válvulas de desvio abrem-se automaticamente para liberar a pressão, protegendo os equipamentos e as tubulações.
• Ventilação de emergência: em certos processos que exigem ventilação de emergência, a abertura por falha garante que o meio possa ser descarregado rapidamente.

Falha-última (FL) / Falha-em-lugar

Quando a potência de accionamento for interrompida, a válvula de controlo permanece na última posição antes da ocorrência da falha.Este modo normalmente requer mecanismos de bloqueio adicionais ou dispositivos de armazenamento de energia para manter a posição da válvulaEsta função é geralmente conseguida através de posicionadores especiais (com válvulas de bloqueio) ou actuadores de dupla ação combinados com dispositivos de armazenamento de energia (como tanques de ar ou fechaduras hidráulicas).Para sistemas pneumáticos, os tanques de ar podem fornecer uma fonte de ar de reserva a curto prazo para atuadores de dupla ação, permitindo-lhes manter ou completar ações específicas quando a fonte de ar principal falha.

Os cenários de aplicação típicos incluem:

• Sistemas que exigem intervenção manual: em certos processos complexos ou sensíveis, a abertura ou fechamento imediato das válvulas pode ter consequências mais graves.A operação à prova de falhas permite que os operadores tenham tempo para avaliar a situação e intervir manualmente, levando o sistema a um estado estável de forma segura.
• Manutenção do estado atual: em cenários não de emergência em que a manutenção do fluxo é necessária, como quando as flutuações do fluxo têm um impacto mínimo nos processos a jusante,operação de segurança pode evitar interrupções desnecessárias do processo.
• Regulação de alta precisão: nos circuitos que exigem regulação de alta precisão, a operação de segurança impede que as válvulas se abram ou fechem repentinamente quando os sinais são perdidos,Reduzindo assim o impacto no processo.

Princípios de selecção

A selecção de um modo de segurança não é arbitrária, mas baseia-se numa avaliação completa dos riscos do processo específico.ou mantido) pode minimizar o risco de lesõesAlém disso, factores como as propriedades dos fluidos (inflamáveis, explosivos, corrosivos),A resposta dinâmica do processoPor exemplo, para os meios que podem causar acúmulo perigoso, a utilização de materiais que possam causar acúmulo de substâncias perigosas deve ser considerada.A posição por defeito é normalmente selecionada como fechada por falhaPara sistemas que necessitam de arrefecimento contínuo ou de alívio da pressão, a posição por defeito é selecionada como "fail-open".IEC 61508) também é crítica., uma vez que estas normas fornecem frequentemente recomendações ou requisitos obrigatórios para os modos de segurança baseados em aplicações específicas.

A seleção de modos de segurança contra falhas é a primeira linha de defesa no projeto de segurança de processos.Este comportamento pré-definido deve alinhar-se com os perigos inerentes ao processo para garantir que:, em caso de avaria, o sistema entra automaticamente no estado físico mais seguro.enquanto a válvula de arrefecimento FO impede explosões de superaquecimentoIsto incorpora o princípio da "segurança por conceção", em vez de depender apenas de medidas correctivas pós-incidente.Sublinha a importância da realização de análises detalhadas de risco e operabilidade (HAZOP) e avaliações do nível de integridade de segurança (SIL) do fluxo de processo durante as fases iniciais de um projetoFornecedores de válvulas de controlo, tais comoEmpresa XiangjingEnvolver-se em discussões aprofundadas com os clientes sobre as suas características de processo ao fornecer produtos,oferecer recomendações profissionais para a seleção do modo de segurança em vez de apenas vender produtos padrão.

Parte dois: componentes essenciais para a realização de funcionalidades à prova de falhas
Esta secção fornecerá uma explicação pormenorizada dos componentes-chave para a operação à prova de falhas das válvulas de controlo de accionamento e dos posicionadores de válvulas e analisará os respetivos princípios de funcionamento.Mecanismos de segurança, vantagens e desvantagens e aplicações na indústria.

1. Actuadores: Ações de condução à prova de falhas

Os atuadores são os "músculos" das válvulas de controle, responsáveis por converter os sinais de controle em movimento mecânico para alterar a posição do elemento de restrição de fluxo da válvula.Seu design determina diretamente o comportamento da válvula durante uma falhaOs atuadores são tipicamente classificados em três tipos principais: pneumáticos, elétricos e hidráulicos.

Acionadores pneumáticos

Os atuadores pneumáticos utilizam pressão de ar comprimido (normalmente de ar) para acionar um pistão ou um diafragma,que faça com que a haste da válvula se mova para a frente e para trás (movimento linear) ou gire através de um mecanismo de engrenagemA pressão do gás pode ser aplicada alternadamente a ambos os lados do pistão (de dupla ação) ou entrar apenas de um lado e depender de uma mola para retornar (de ação única).

Mecanismos de segurança contra falhas:

• Quando a fonte de ar de acionamento é perdida, o motor é desligado.A força da mola pré-comprimida empurra o atuador para uma posição segura pré-estabelecida (totalmente aberta ou totalmente fechada)"Este projecto é simples e fiável, amplamente utilizado em aplicações que exigem um estado de segurança claro.
• Tanque de ar/acumuladores: para atuadores pneumáticos de dupla ação, quando o fornecimento principal de ar falhar, o tanque de ar ligado pode fornecer ar comprimido de reserva,permitindo que a válvula continue a funcionar ou complete a ação de segurança pré-estabelecida num prazo específicoIsto é particularmente útil para manter operações de processo ou paradas seguras durante um período prolongado,como assegurar que uma válvula de controlo continua a funcionar durante um período de tempo específico após uma avaria no compressor de ar, permitindo reparações ou desligamento seguro.

Vantagens e desvantagens:

• Vantagens: estrutura simples, leve e relativamente fácil de instalar e manter.Força de saída e velocidade de funcionamento são facilmente ajustáveis, com tempos de resposta tipicamente rápidos. Alta fiabilidade e longa vida útil. À prova de fogo, à prova de explosão e à resistência à umidade, adequado para ambientes de alta temperatura.permitindo o abastecimento de ar centralizado e a transmissão de longa distância.
• Desvantagens: Devido à compressibilidade do ar, a velocidade de operação é facilmente afetada por mudanças de carga e a estabilidade em baixa velocidade é inferior aos cilindros hidráulicos.A força de saída é geralmente inferior à dos cilindros hidráulicosVelocidade de transmissão de sinal pneumática lenta, inadequada para sistemas complexos que exigem transmissão de sinal de alta velocidade.Requer um fornecimento contínuo de ar comprimido e manutenção regular para evitar fugasOs custos iniciais podem ser mais baixos, mas os custos operacionais a longo prazo (compressores, tubulações, manutenção) podem ser mais elevados.

Aplicações industriais: Amplamente utilizadas em aplicações que exigem um movimento rápido e requisitos de resistência a explosões, tais como petróleo e gás natural, produtos químicos, alimentos e bebidas,e indústrias de tratamento de águas.

Acionadores elétricos

Os atuadores elétricos convertem a energia elétrica em movimento rotacional ou linear utilizando motores (geralmente motores passo a passo e servomotores) para controlar a posição, velocidade, binário, etc.Os motores passo a passo conseguem um posicionamento preciso através de pulsos, enquanto os servomotores obtêm uma resposta dinâmica através do controlo de feedback.

Mecanismos de segurança contra falhas:

• Potência de reserva/condensador: em caso de falha de alimentação principal, 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)Este mecanismo assegura a barreira de segurança final em caso de interrupção de energia.
• Primavera mecânica: Alguns atuadores elétricos também incorporam molas mecânicas, que usam a força da mola para empurrar a válvula para uma posição segura em caso de falha de energia.Este projeto combina o controlo preciso da energia elétrica com as características inerentes de segurança de falha das molas.

Vantagens e desvantagens:

• Vantagens: fornece posicionamento preciso e repetível, tornando-o ideal para tarefas automatizadas. Alta eficiência energética, especialmente em aplicações de carga estática onde é consumida menos energia.Baixos requisitos de manutenção, menos peças e sem sistemas de fluidos envolvidos. Alta versatilidade, capaz de se adaptar a vários ambientes, e fácil de programar para padrões de movimento complexos. Operação silenciosa.Capazes de obter posicionamento de alta precisão e velocidades de movimento ajustáveisA velocidade de rotação não é afectada por variações de carga e é independente da tensão e frequência da fonte de alimentação.
• Desvantagens: o custo é tipicamente maior do que os atuadores pneumáticos.impermeabilizaçãoA força de saída é relativamente pequena e não é adequada para tarefas pesadas.Dependentes de uma fonte de alimentação estável e não adequados para ambientes explosivos (a menos que especialmente concebidos)O tempo de ciclo pode ser mais lento do que os sistemas pneumáticos.

Aplicações industriais: adequado para cenários que exijam controlo preciso e operação flexível, tais como acionamentos de braços robóticos, ajustes de cintas transportadoras, linhas de montagem, máquinas agrícolas,sistemas de ventilação, sistemas solares, manipulação de materiais e equipamentos de limpeza. Também amplamente utilizado na geração de energia, tratamento de água e indústrias farmacêuticas.

Acções hidráulicas

Os atuadores hidráulicos usam fluido hidráulico pressurizado (geralmente óleo) para impulsionar pistões ou lâminas, convertendo a pressão do fluido em movimento mecânico.A incompressibilidade do fluido hidráulico permite-lhe fornecer uma força enorme.

Mecanismos de segurança contra falhas:

• Primavera-retorno: semelhante aos sistemas pneumáticos, os atuadores hidráulicos também podem incorporar molas para empurrar a válvula para uma posição segura pré-definida usando a força da mola quando o sistema hidráulico perde pressão.Este método é comumente utilizado em aplicações de emergência que exigem desligamento ou abertura rápidos.
• Bloqueio hidráulico: bloqueando o circuito de óleo hidráulico, o atuador permanece em sua última posição quando a pressão é perdida.válvulas eletromagnéticas bidirecionais), assegurando que a haste de saída do pistão está bloqueada no local durante interrupções de energia ou de sinal para evitar interrupções do sistema.

Vantagens e desvantagens:

• Vantagens: Capaz de produzir um binário/empurrão de saída extremamente elevado, adequado para a operação de válvulas grandes, pesadas ou de alta pressão.Resposta rápida aos sinais de controlo, adequado para ESD (Sistema de Desligamento de Emergência) e aplicações de válvulas que exijam uma acção rápida.A incompressibilidade do fluido hidráulico garante um movimento suave e estável.
• Desvantagens: Sistema complexo que requer bombas hidráulicas, reservatórios, tubulações, etc., resultando em custos elevados de instalação e manutenção.que possam contaminar o ambiente ou causar problemas de segurançaExigências elevadas de limpeza dos fluidos; a contaminação dos fluidos pode provocar avarias.

Aplicações industriais: Usadas principalmente em tarefas pesadas que exigem uma elevada potência e uma resposta rápida, como plataformas de perfuração de petróleo e gás, centrais hidrelétricas,grandes máquinas industriais, e gasodutos.

As características de segurança de um atuador são propriedades inerentes, não características adicionais.e fontes de alimentação de reserva não são adicionadas como extras para além das funções básicas do atuador, mas são propriedades inerentes que são consideradas e integradas no projeto desde o início.enquanto os reservatórios de ar utilizam a compressibilidade do gás para armazenar energiaEstes mecanismos são activados passivamente em caso de falha de energia, incorporando a filosofia de concepção de "segurança passiva".Não se deve concentrar apenas na capacidade de condução do atuador, mas também compreender completamente se os seus mecanismos de segurança de falha integrados cumprem os requisitos específicos do processo.Empresa XiangjingFornece explicações pormenorizadas dos princípios de segurança dos diferentes atuadores ao oferecer soluções de válvulas de comando,ajudar os clientes a selecionar os produtos mais adequados para os seus cenários de aplicação e garantir a fiabilidade em condições extremas.

2- Posicionador de válvulas: controlo preciso e diagnóstico de falhas

Um posicionador de válvula é um acessório crítico num conjunto de válvulas de controlo.Não só garante que a válvula responda com precisão aos sinais de controlo, mas também desempenha um papel fundamental na melhoria da fiabilidade das válvulas de controlo e permite o diagnóstico avançado de falhas.

Função e importância dos posicionadores de válvulas

A função principal de um posicionador é fornecer ar pressurizado (ou eletricidade) ao atuador da válvula,assegurar que a posição do caule da válvula ou do eixo da válvula esteja precisamente alinhada com o ponto de ajuste do sistema de controloO posicionador ultrapassa fatores como o atrito do caule da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula, o atrito da válvula e o atrito da válvula.atraso do actuador, e forças desequilibradas no tampão da válvula que afetam o posicionamento preciso da válvula, melhorando assim

A precisão de controlo e a velocidade de resposta da válvula de controlo.O posicionador normalmente requer um feedback de posição da haste da válvula ou do eixo da válvula e transmite o estado da posição da válvula para o sistema de nível superior para monitoramento do processo., diagnóstico de falhas ou verificação de arranque/paragem.

Tipos de sinais e mecanismos de retroalimentação

As válvulas de controlo recebem sinais dos controladores para operar.

• Tipos de sinal:

1. Sinais pneumáticos: os equipamentos de processo tradicionais utilizam sinais de pressão pneumática (normalmente de 20,7 a 103 kPa,ou 3 a 15 psig) como pontos de regulação para as válvulas de regulação para mover a válvula da posição 0% para 100%.
2. Sinais de entrada/saída analógicos (4-20 mA): a maioria dos equipamentos de processo modernos usa um sinal de CC de 4 a 20 mA para regular as válvulas de controle.O conversor I / P no posicionador converte o sinal de corrente eletrônica em um sinal de pressão pneumáticaA vantagem do sinal de 4-20 mA reside na sua forte imunidade ao ruído, resistência a quedas de tensão e capacidade de auto-monitorização (a corrente inferior a 3,8 mA ou superior a 20,5 mA é considerada uma falha).
3. Sinais digitais: Controladores de válvulas digitais são instrumentos baseados em microprocessadores que se comunicam com o sistema de controle através de sinais digitais.Os protocolos de comunicação digital comuns incluem o HART® (superpostos no sinal tradicional de 4-20 mA)A tecnologia sem fio também fornece um método alternativo para a transmissão de informações.

• Mecanismo de retroalimentação: os posicionadores requerem retroalimentação de posição do caule da válvula ou do eixo da válvula para controlar com precisão a válvula.

1. Reacção mecânica: nos posicionadores pneumáticos tradicionais,A posição do caule/eixo da válvula é comparada com a posição dos fuzis que recebem o sinal de controlo pneumático através de ligações mecânicas e camas.Este método tem desvantagens como o desgaste elevado, baixa precisão e curta vida útil.
2. Feedback eletrónico: o microprocessador num controlador de válvula digital recebe um feedback eletrónico sobre a posição da válvula.Os sensores de efeito Hall são usados para medir a densidade do campo magnético em uma matriz de ímãs permanentes, permitindo a retroalimentação da posição da haste da válvula sem contato, eliminando problemas como desgaste, corrosão e vibração, melhorando significativamente a estabilidade e a confiabilidade.

Tipos de posicionadores de válvulas e seu papel na operação segura de falhas

• Pneumáticos:

1. Características: Recepção de sinais pneumáticos e pressão de ar de saída para regular o atuador.
2. Função na operação à prova de falhas: adequado para operações simples e robustas, especialmente em ambientes sem fonte de alimentação ou com riscos de explosão, uma vez que não produzem faíscas.Eles podem fornecer força suficiente para fechar as válvulas.

• Equipamento de posicionamento elétrico-pneumático / posicionadores I/P analógicos:

1. Características: Receber sinais elétricos (normalmente 4-20mA), convertê-los em sinais pneumáticos através de um conversor I/P e enviá-los para o atuador.oferecem maior precisão e resolução.
2. Função na operação à prova de falhas: combinar a precisão do comando elétrico com a robustez e segurança da operação pneumática.Adequado para ambientes industriais com infra-estruturas elétricas e pneumáticas, bem como estratégias de controlo complexas que exigem uma maior precisão.

• Dispositivos de posicionamento digitais/inteligentes:

1. Características: microprocessador integrado capaz de receber sinais digitais (por exemplo, HART, Foundation Fieldbus, Profibus) ou sinais de 4-20mA. Oferece alta precisão, alta resolução, alta confiabilidade,e funções avançadas de diagnóstico e comunicação.
2. Papel na tolerância a falhas:

• Diagnóstico avançado: Capaz de monitorar em tempo real o desempenho da válvula, detectando anomalias como aderência da válvula, vazamento, desgaste da embalagem e envelhecimento da mola.Isto permite uma mudança da manutenção programada para a manutenção preditiva, melhorando significativamente a fiabilidade global do sistema à prova de falhas.
• Auto-calibração e monitorização remota: muitos posicionadores inteligentes possuem capacidades de auto-calibração e monitorização remota, simplificando a instalação e o comissionamento, reduzindo os custos de manutenção,e permitir uma operação segura em zonas perigosas.
• Tecnologia de feedback sem contacto: a utilização de tecnologias de feedback sem contacto, tais como sensores de efeito Hall, elimina o desgaste, a corrosão, o desgaste e a corrosão.e problemas de vibração associados às ligações mecânicas tradicionais e aos potencialómetros de contactoIsto melhora fundamentalmente a precisão e a fiabilidade do feedback da posição da válvula, melhorando ainda mais o desempenho à prova de falhas.

Os posicionadores são essenciais para a "inteligência" e a "segurança preditiva" das válvulas de controlo.Os primeiros posicionadores abordaram principalmente problemas não-lineares em atuadores para garantir uma resposta precisa da válvula aos sinais de controleCom os avanços tecnológicos, em especial nos microprocessadores e nas tecnologias de sensores,Os posicionadores digitais não só conseguem um controle preciso, mas também monitoram a saúde da válvula em tempo real através de algoritmos de diagnóstico e protocolos de comunicação embutidosIsto permite que os sistemas passem de "responder passivamente a falhas" para "prever e prevenir falhas de forma activa", melhorando significativamente os níveis de segurança.Esta evolução do "controle" para o "diagnóstico" para a "previsão" representa uma tendência significativa na gestão de equipamentos no âmbito do Industrial 4.0 enquadramento.O investimento em posicionadores inteligentes não consiste apenas em melhorar a precisão de controlo das válvulas de controlo;É um investimento no "monitoramento da saúde" e na "segurança preventiva" de todo o processoAs soluções de posicionador inteligente fornecidas pela empresa Xiangjing podem ajudar os clientes a alcançar níveis mais elevados de diagnóstico de falhas e manutenção preditiva.Reduzindo assim o risco de paralisações não planeadas e melhorando a eficiência e segurança operacionais gerais da fábrica.

Terceira parte: Estratégias e tecnologias avançadas de segurança contra falhas

Para além da concepção à prova de falhas para as válvulas de controlo individuais, são necessárias estratégias de segurança mais avançadas em processos críticos, tais como a concepção redundante, o diagnóstico avançado de falhas,manutenção preditiva, e considerações relativas às condições de exploração especiais.

1. Projeto redundante e circuitos de segurança

Para melhorar ainda mais a segurança e a disponibilidade do sistema, especialmente quando se trata de meios de comunicação de alto risco ou de alto valor, a concepção redundante é uma estratégia indispensável.

Tipos de configurações redundantes

• Configuração de série: duas válvulas de controlo são instaladas em série.Esta configuração aumenta significativamente a segurançaÉ comumente utilizado em linhas de transporte de meios que exigem níveis de segurança mais elevados.
• 2oo2 (Dois-de-Dois) Configuração paralela: Duas válvulas de controlo são instaladas em paralelo.Esta configuração aumenta principalmente a disponibilidade do sistemaÉ geralmente utilizado em cenários que exigem alta disponibilidade, tais como circuitos de arrefecimento.
• 2oo3 (Dois em cada Três) Configuração de Votação: Esta configuração combina maior segurança e disponibilidade.e o sistema só executa a ação correspondente quando duas das válvulas enviam o mesmo sinalIsto permite testar a funcionalidade de uma única válvula sem activar o atuador, enquanto o sistema pode continuar a funcionar com segurança mesmo se uma única válvula falhar.O módulo funcional 2oo3 combina série e tecnologia NAMUR para proporcionar o mais alto nível de segurança e fiabilidade, e permite a manutenção durante o funcionamento.

Aplicação em sistemas de segurança instrumentada (SIS)

O projecto redundante é um componente crítico dos Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS).e elementos de controlo finais (tais como válvulas de controlo), visando colocar o processo num estado seguro em caso de falha do sistema básico de controlo de processos (BPCS).satisfazer os requisitos específicos do nível SIL.

O design redundante é uma arte de equilibrar segurança e disponibilidade. 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 requirementsA segurança é priorizada sobre a disponibilidade, a disponibilidade sobre a segurança e o equilíbrio entre as duas.Este compromisso reflete as considerações profundas no projeto de sistemas complexosO objectivo do projecto é o seguinte: "Como conseguir uma gestão de risco e uma eficiência operacional ótimas com recursos limitados".As empresas devem ter uma compreensão clara do nível de risco das suas operações de processoA empresa Xiangjing, como fornecedora profissional de válvulas de controlo, pode fornecer produtos e apoio técnico adaptados a diferentes arquiteturas de redundância,Ajudar os clientes a conceber e implementar os circuitos de segurança mais adequados com base nas suas necessidades específicas, alcançando assim o melhor equilíbrio entre segurança e disponibilidade.

2Diagnóstico de falhas e manutenção preditiva

A capacidade de diagnosticar e prever falhas potenciais em tempo real, intervenindo assim antes de ocorrer uma falha,Representa um requisito de nível mais elevado para melhorar a fiabilidade dos sistemas de válvulas de comando.

Funções de diagnóstico dos posicionadores inteligentes

Os posicionadores de válvulas inteligentes modernos (como os posicionadores digitais) são equipados com microprocessadores e algoritmos avançados para realizar diagnósticos abrangentes de válvulas de controle.Estas funções de diagnóstico incluem::

• Detecção de aderência da válvula: monitora o desvio entre a retroalimentação da posição da válvula e o ponto de referência para determinar se ocorreu aderência.
• Detecção de fugas: monitora a adequação da pressão do ar de saída através de sensores de pressão para diagnosticar fugas internas ou externas.
• Diagnóstico do desgaste da embalagem: Monitora as alterações da força de atrito máxima para determinar o envelhecimento ou endurecimento da embalagem da glândula.
• Envelhecimento/inclinação da mola: utiliza o diagnóstico do balanço de força para detectar condições anormais na mola do atuador.
• Diagnóstico do circuito de ar: detecta a gravidade da acumulação de óleo e água no interior do posicionador.
• Tempo de funcionamento/contagem de ciclos: registar os dados de funcionamento da válvula para avaliar os níveis de desgaste.

Transição da manutenção programada para a manutenção baseada na condição

Os modelos tradicionais de manutenção baseiam-se na manutenção programada baseada no tempo, o que pode levar a manutenção excessiva ou insuficiente.As fábricas podem fazer a transição da manutenção baseada no tempo (TBM) para a manutenção baseada na condição (CBM) e a manutenção preditiva (PdM)Isto significa que as intervenções só são realizadas quando o estado do equipamento indica a necessidade de manutenção, otimizando assim os recursos de manutenção, reduzindo os custos de manutenção,e minimizar o tempo de inatividade não planeadoAlém disso, a adopção de tecnologias de retroalimentação da posição da haste da válvula sem contacto, tais como sensores de efeito Hall, elimina problemas relacionados com desgaste, corrosão,e vibrações associadas a ligações mecânicas e a potenciaisômetros de contacto, melhorando fundamentalmente a precisão e a fiabilidade dos feedback e fornecendo uma base de dados para diagnósticos precisos.

A manutenção preditiva orientada por dados representa um salto da segurança de falha “reativa” para “proativa”.enquanto as tecnologias de diagnóstico avançadas utilizam a análise de dados em tempo real para emitir alertas na fase inicial de uma falhaIsto permite ao pessoal de manutenção agendar as reparações sem perturbar a produção, transformando eventuais "eventos que desencadeiam falhas de segurança" em "eventos de manutenção planeados".- evitar assim a activação real dos mecanismos de segurança de falhas e reduzir os riscos de segurança e as perdas de tempo de inatividadeO projecto de tecnologia de ponta para a automação industrial é um passo importante para a transformação da automação industrial, que passa de uma abordagem "reativa" para uma abordagem "proativa".

A Comissão propõe que a Comissão adopte um plano de acção para melhorar a precisão do controlo das válvulas de controlo, mas também para investir na "monitorização da saúde" e na "segurança preventiva" de todo o processo.As soluções de posicionador inteligente da empresa Xiangjing ajudam os clientes a alcançar diagnósticos avançados de falhas e manutenção preditiva, reduzindo assim o risco de paralisações não planeadas e aumentando a eficiência operacional e a segurança globais da instalação.

3Considerações de segurança em condições de funcionamento especiais

Em condições de funcionamento extremas ou especiais, a concepção à prova de falhas das válvulas de controlo requer uma consideração adicional para abordar as características dos meios e os desafios ambientais.

Ambientes de alta e baixa temperatura

Temperaturas extremas podem fazer com que os componentes da válvula se expandam, contraam, se tornem frágeis ou amoleçam, afetando o funcionamento normal da válvula e o desempenho de vedação.As altas temperaturas podem fazer com que o tampão da válvula se aperte, enquanto baixas temperaturas podem prejudicar o desempenho do atuador. 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.

Medios corrosivos de alta viscosidade

Os meios corrosivos podem corroer os corpos das válvulas e os componentes internos, enquanto os meios de alta viscosidade podem aderir aos caules das válvulas, fazendo com que eles se atassem entre o caule e o corpo, dificultando a operação posterior.As soluções incluem o uso de materiais resistentes à corrosão (como ligas especiais) e a otimização das estruturas dos componentes internos da válvula para reduzir a adesão e a escalagem dos meios.

As válvulas de controlo têm vantagens no tratamento de sólidos.

Requisitos especiais aplicáveis às válvulas de desligamento de emergência (válvulas ESD)

As válvulas de desligamento de emergência (válvulas ESD) são componentes críticos dos sistemas de segurança equipados com instrumentos, com a principal tarefa de trazer rapidamente o processo para um estado seguro durante as emergências.As válvulas ESD exigem tipicamente uma fiabilidade extremamente elevadaEles são geralmente projetados como "fechados por falha" ou "seguros de falha" para garantir o corte imediato do fluido quando a energia do acionamento é interrompida.Para assegurar a fiabilidade das válvulas ESD, são normalmente necessários interruptores de verificação do fechamento da válvula ou sistemas de detecção de fugas da válvula. O interruptor de verificação do fechamento é activado após a válvula estar completamente fechada,assegurar que a válvula de desligamento de segurança do combustível esteja completamente fechada antes do ciclo de depuração e igniçãoO sistema de detecção de fugas de válvula monitora as fugas através da pressurização da tubulação entre duas válvulas de desligamento ou determina as fugas de válvulas individuais através de sinais de interruptor de pressão.

O projecto de segurança deve ser profundamente integrado no ambiente operacional.como o ambiente de funcionamento real da válvula de controlo (temperaturaPor exemplo, os meios corrosivos podem causar falhas nos componentes das válvulas,tornar o mecanismo de segurança inoperante.

Por conseguinte, a concepção à prova de falhas deve ser sistemática, tendo em conta os desafios das condições de funcionamento, desde a selecção de materiais, a concepção estrutural até à manutenção de diagnóstico.Isto significa que as válvulas de controlo normalizadas podem não cumprir os requisitos de segurança em condições de funcionamento extremas., necessitando de soluções personalizadas ou especialmente concebidas.Empresa Xiangjing, aproveitando a sua vasta experiência em válvulas de controlo, pode fornecer recomendações profissionais de selecção e produtos personalizados adaptados a várias condições de funcionamento especiais,assegurar que as válvulas de controlo desempenham de forma fiável funções de segurança mesmo nos ambientes mais exigentes.

Quarta parte: Estudos de casos de aplicações de válvulas de controlo de falha na indústria

A concepção à prova de falhas das válvulas de controlo desempenha um papel indispensável em muitos domínios industriais.

1Indústria do petróleo e do gás

Na extracção de petróleo e gás a montante, as válvulas de controlo dos sistemas de controlo da cabeça de poço devem manter uma regulação precisa do caudal e capacidades de desligamento de emergência sob pressão extrema, ambientes corrosivos,As principais funções das válvulas de controlo da cabeça de poço incluem o controlo de estrangulamento, a regulação da pressão e a desligamento de emergência.

No transporte de oleodutos e gasodutos, as válvulas de controle são usadas para regular o fluxo, a pressão e a temperatura.tais como rupturas de tubulações ou pressão anormal, para evitar a fuga de substâncias de alto valor e perigosas, evitando assim a poluição ambiental e acidentes graves de segurança.As válvulas de gás de combustível requerem normalmente a funcionalidade de "fechamento por falha" para garantir que o abastecimento de combustível seja imediatamente cortado em caso de interrupção de energia ou perda de sinal.As normas da indústria exigem tipicamente a instalação de duas válvulas de desligamento directamente ligadas para proporcionar uma protecção redundante.

2Indústria química e farmacêutica

O controlo preciso da temperatura e da pressão é fundamental nos reatores químicos.As válvulas de água de refrigeração são frequentemente concebidas como "abertas por falha" para garantir que a água de refrigeração continue a fluir em caso de falha do sistema de refrigeraçãoAs válvulas de alimentação são frequentemente concebidas como "fechadas por falha" para cortar imediatamente o fornecimento de material em caso de uma reação em fuga.

As indústrias químicas e farmacêuticas geralmente lidam com meios corrosivos, inflamáveis, explosivos ou tóxicos.A concepção à prova de falhas das válvulas de controlo garante que os meios perigosos possam ser isolados de forma segura ou direccionados para uma área segura em caso de vazamentoPor exemplo, as válvulas de controlo utilizadas para meios de alta viscosidade requerem um projecto especial para evitar que a adesão do meio provoque a aderência da válvula,que possam prejudicar a operação à prova de falhasNa produção farmacêutica, o controlo preciso do fluxo e a capacidade de desligamento de emergência são fundamentais para a qualidade do produto e a segurança da produção.As características à prova de falhas das válvulas de controlo garantem a precisão e a repetibilidade em processos como a mistura, controlo das condições de reacção e preenchimento do produto.

3Tratamento de águas e indústria energética

Em usinas de tratamento de água, barragens e redes de irrigação, as válvulas de controle são usadas para regular o fluxo de água, a pressão e o nível do líquido.As válvulas à prova de falhas garantem que, em caso de anomalias no sistema de abastecimento de água,Por exemplo, no projeto do gasoduto de abastecimento de água de Harbin Mudanshan, a utilização de tubulações de água para a produção de água e de água potável é muito importante.Foram instaladas válvulas de pistão DN1600 VAG para controlar a pressão e o caudal da água e compensar as diferenças de pressão de altitude.

Nas usinas de energia, as válvulas de controle são usadas para regular processos críticos, como fluxo de vapor, água de resfriamento e abastecimento de combustível.As válvulas de controlo dos sistemas de arrefecimento são tipicamente concebidas como "fail-open" para assegurar um fluxo contínuo de água de arrefecimento em caso de avaria da bomba ou bloqueio da tubulação.Os atuadores hidráulicos, com o seu elevado binário de saída e capacidade de resposta rápida, são comumente utilizados para operar válvulas grandes, de grande carga ou de alta pressão,como nas centrais hidroeléctricas e gasodutos.

As características da indústria determinam o foco das estratégias de segurança contra falhas.As diferentes indústrias têm diferenças significativas nos seus requisitos e prioridades em matéria de segurançaPor exemplo, a indústria do petróleo e do gás dá prioridade à prevenção de explosões e fugas, pelo que as válvulas de FC e os sistemas de desligamento redundantes são essenciais;A indústria de tratamento de águas pode dar prioridade à continuidade do abastecimento de água e à prevenção de inundaçõesEsta variabilidade exige que os fornecedores de válvulas de controle possuam conhecimento técnico transversal e capacidades de solução personalizadas.Isto significa que a venda e a aplicação de válvulas de controlo não são uma abordagem única, mas exigem uma compreensão profunda do contexto industrial do cliente e dos requisitos específicos do processo.Como fornecedor profissional de soluções de válvulas de controlo,A empresa Xiangjing deve enfatizar sua vasta experiência e capacidades personalizadas em vários setores industriais para fornecer aos clientes soluções adaptadas à segurança de falhas, reforçando assim a sua competitividade no mercado.

Quinta parte: Contribuições e soluções da empresa Xiangjing no domínio da tecnologia de segurança contra falhas de válvulas de controlo

Empresa Xiangjing, site oficial, como uma empresa líder na indústria de válvulas de controle, sempre aderiram à filosofia de “segurança em primeiro lugar, impulsionada pela inovação,¢ dedicado a fornecer aos clientes industriais globais produtos de válvulas de controlo excepcionais e soluções integrais de segurança contra falhas.

A empresa Xiangjing está profundamente envolvida na indústria de válvulas de controle há muitos anos, com uma equipe profissional composta por engenheiros experientes, pessoal de P&D e especialistas do setor.A empresa concentra-se no design, fabricação, ensaio e aplicação de válvulas de controlo, acumulando um profundo conhecimento técnico e uma vasta experiência prática.A empresa Xiangjing entende o papel crítico das válvulas de controlo na fabricação moderna e vê-las como um componente essencial para melhorar a eficiência, segurança, rentabilidade e capacidades de protecção do ambiente.

A empresa Xiangjing oferece uma gama abrangente de produtos de válvulas de comando, incluindo vários corpos de válvulas, componentes internos de válvulas, atuadores e acessórios de válvulas,para satisfazer as diversas necessidades de aplicações industriaisOs produtos da empresa incorporam desde o início princípios de concepção à prova de falhas:

• Actuadores diversificados: a empresa Xiangjing fornece atuadores pneumáticos, elétricos e hidráulicos de alto desempenho e oferece várias opções de segurança, como o retorno de mola integrado,fonte de alimentação de reserva, ou bloqueio hidráulico, adaptado a diferentes cenários de aplicação, garantindo que as válvulas possam mover-se de forma fiável para posições seguras pré-definidas em caso de falha de energia.
• Dispositivos de posicionamento de válvulas inteligentes: 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, tais como a detecção de aderência de válvulas, fugas ou desgaste da embalagem. Isto permite aos clientes implementar a manutenção preditiva, abordando problemas potenciais antes que eles aumentem,o que aumenta significativamente a fiabilidade do sistema à prova de falhas.
• Valves internas personalizadas: Para condições de funcionamento especiais, tais como alta temperatura, baixa temperatura, corrosivos e de alta