Comment les fonctionnalités défaillantes fonctionnent-elles dans des vannes actionnées par l'air?
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Dans le domaine de l'automatisation industrielle moderne, le contrôle des fluides est un lien crucial. Les vannes actionnées par l'air ont été largement utilisées dans de nombreuses industries telles que la pétrochimie, la puissance électrique, le traitement de l'eau, la nourriture et la médecine, etc. en raison de leur structure simple, de leur réponse rapide et de leur sécurité élevée. Cependant, dans les environnements industriels, des interruptions inattendues pour contrôler les systèmes ou les fournitures d'énergie se produisent souvent. Afin de s'assurer que le processus de production peut être dans un état prédéfini dans des circonstances inattendues et éviter les dommages à l'équipement, la pollution de l'environnement et même les victimes, les vannes actionnées par l'air sont généralement conçues avec une fonction "sécurisée". Cet article se plongera dans les concepts de base et les principes de travail de la fonction de sécurité des vannes actionnés par l'air et son importance pour assurer la sécurité industrielle.
Qu'est-ce que la sécurité de l'échec?
Le soi-disant «sécurisé» signifie que lorsque le système rencontre la défaillance des composants clés (tels que les signaux de contrôle et les sources d'alimentation), il peut automatiquement passer à un état préréglé sûr qui peut minimiser les risques sans intervention externe. Pour les soupapes actionnées par l'air, cet «état sûr» fait généralement référence à la valve complètement ouverte (défaillance, FO) ou entièrement fermée (ferme, FC). Quel état est sélectionné dépend des exigences de sécurité de la vanne dans le processus spécifique.
Par exemple, l'état de sécurité d'une vanne utilisée pour l'alimentation de l'urgence de carburant doit être "défaillant" pour empêcher le carburant de continuer à s'écouler en cas de perte de contrôle; Bien que l'état de l'échec d'une soupape utilisée pour le refroidissement en eau puisse être réglé sur «l'ouvre-open» pour s'assurer que l'équipement critique peut continuer à être refroidi lorsque le contrôle n'évite pas de surchauffer les dommages. Le but de la conception de l'échec est de s'appuyer sur le mécanisme interne pour forcer la valve à atteindre cette position prérégure sûre lorsque des capacités de contrôle normales sont perdues.
Mécanisme de sécurité
Le moyen le plus courant pour les soupapes actionnées par l'air d'atteindre les fonctions de sécurité est d'utiliser des vannes actionnées à action à action unique avec des fonctions de retour à ressort (actionneur de retour à ressort à action unique). Cet actionneur contient une chambre à air et un ressort de retour. Son principe de travail peut être divisé en deux étapes: pendant le fonctionnement normal, le système de contrôle passe de l'air comprimé dans la chambre à air de l'actionneur, et la pression de gaz agit sur le piston ou le diaphragme. La poussée générée surmonte la force de précharge du ressort et la frottement et la force moyenne de l'opération de la valve, entraînant le déplacement de la tige de soupape, de sorte que la valve atteint la position requise pour le travail (par exemple, s'il s'agit d'un type "défaillant", la ventilation provoque l'ouverture de la valve pendant le fonctionnement normal).
Au cours de ce processus, le ressort est comprimé ou étiré, stockant l'énergie potentielle. Une fois qu'une défaillance se produit, comme une interruption de l'alimentation à air comprimé (comme une rupture du pipeline de la source d'air, l'arrêt du compresseur d'air) ou une perte de puissance dans la clandestin solénoïde contrôlant le circuit d'air, provoquant la coupe rapidement du circuit d'air. À ce stade, l'énergie potentielle stockée du ressort précédemment comprimé ou étiré est libéré, poussant le piston ou le diaphragme en mouvement inverse, entraînant la tige de la valve pour conduire la valve vers une position préréglante à défaut (par exemple, une valve "défaillance" fera automatiquement). L'ensemble du processus repose entièrement sur la force mécanique du ressort et ne dépend pas de l'énergie ou des signaux externes, assurant ainsi la fiabilité opérationnelle en cas de défaillance.
Déclencheur de sécurité
Dans les systèmes d'automatisation industrielle modernes, la fonction "sécurisée" des soupapes actionnées d'air est généralement déclenchée par deux raisons principales: l'interruption de l'alimentation réelle de l'air comprimé et la défaillance ou l'interruption du signal de contrôle.
Premièrement, du point de vue de la source d'air, la perte d'alimentation à air comprimé est le déclencheur le plus courant. Pendant le fonctionnement, si le compresseur d'air cesse de fonctionner, la pression du réservoir de gaz tombe à la limite inférieure définie, il y a une fuite évidente dans le pipeline principal, ou les ruptures du pipeline d'alimentation en gaz en raison de la corrosion, des vibrations, etc., l'actionneur ne pourra pas se déplacer suffisant pour pousser le piston ou le diaphragme pour se déplacer. De plus, il existe plusieurs composants auxiliaires clés dans le circuit d'air de contrôle, tels que les filtres à air, les régulateurs de pression, les lubricateurs, etc. Si ces composants provoquent une baisse de la pression en aval due à la contamination, au blocage ou à la défaillance du vieillissement, cela entraînera également une pression d'air insuffisante réellement reçue par le joueur de rôle. Lorsque la pression tombe à un point critique qui ne peut pas surmonter le frottement du corps de la valve ou la précharge du ressort, l'actionneur libérera automatiquement la pression d'air d'origine, et le mécanisme de ressort interviendra pour initier une action sécurisée par l'échec.
Deuxièmement, la perte de signaux de contrôle de la pièce de contrôle électronique est également un chemin de déclenchement qui ne peut pas être ignoré. Dans la plupart des systèmes de contrôle pneumatique, l'ouverture et la fermeture de la source d'air de l'actionneur sont contrôlées par une valve solénoïde. Lorsque le solénoïde fonctionne, il s'appuie sur le courant pour conduire la bobine pour générer un champ magnétique, de sorte que le noyau de soupape est dans un état ouvert ou inversant pour contrôler si l'air comprimé entre dans la chambre de travail de l'actionneur. Une fois que l'électrovanne perd l'énergie due à une panne de courant dans le système de contrôle, un fonctionnement anormal de relais, un mauvais contact avec des câbles ou une défaillance du module, son ressort de retour interne obligera le noyau de la vanne à revenir à la position par défaut. À l'heure actuelle, le solénoïde fera non seulement fermer le canal d'entrée d'air, mais peut également ouvrir le canal d'échappement, ce qui fait baisser rapidement la pression interne de l'actionneur. Dans cet état, la chambre de travail de l'actionneur perd la pression et le ressort à l'origine à l'intérieur il libère l'énergie stockée, repousse le piston et conduit la valve à la "position de sécurité de l'échec pré-conçue.
