Como o dispositivo elétrico da válvula rotativa parcial do tipo Q atinge a tolerância a falhas?

Em indústrias de processo, como petróleo, indústria química e energia elétrica, os dispositivos elétricos da válvula são atuadores -chave para controlar o fluxo e a pressão média. Se a válvula perder o controle sob alta pressão, alta temperatura ou condições inflamáveis ​​e explosivas, poderá causar acidentes catastróficos, como vazamento médio e explosão. Tomar o vazamento do pipeline de etileno como exemplo, o raio de dano de sua explosão de nuvem de vapor (VCE) pode atingir centenas de metros, e a perda econômica direta pode atingir dezenas de milhões de yuan. Portanto, a tolerância a falhas dos dispositivos elétricos da válvula tornou -se um indicador principal da segurança industrial.

O dispositivo elétrico da válvula rotativa parcial do tipo Q (a seguir referido como dispositivo elétrico do tipo Q) atinge a comutação automática de 10ms quando o interruptor principal falha através do projeto redundante coordenado do limite mecânico e feedback elétrico, impedindo com sucesso muitos acidentes importantes. Este artigo analisará profundamente seus princípios técnicos e práticas de engenharia e revelará como atinge o objetivo de "perda de controle zero" através da arquitetura redundante.

A tolerância de falhas de Dispositivo elétrico de válvula rotativa parcial do tipo Q-Type Vem de sua arquitetura de controle de circuito fechado duplo, ou seja, o limite mecânico é usado como limite duro físico e o feedback elétrico é usado como a camada de ajuste dinâmico. Quando o limite mecânico falha devido a vibração ou bloqueio, o sistema de feedback elétrico se torna a última linha de defesa.

O sistema consiste em três partes: o grupo principal, o grupo de troca de backup e o interruptor de corte de emergência:

O grupo principal do Switch: realiza o controle convencional de abertura e fechamento, monitora a posição do came através de micro-contatos e tem uma precisão de ± 0,5 °;

O grupo de troca de backup: é independente do circuito elétrico do interruptor principal, adota um design lógico redundante e o limite de resposta é definido de maneira escalonada com o interruptor principal;

O interruptor de corte de emergência: está diretamente conectado ao sistema de instrumentos de segurança (SIS) e força a desligamento quando são detectadas anormalidades como velocidade excessiva e sobrecarga.

Quando o interruptor principal falha devido à vibração ou oxidação de contato, o processo de comutação do grupo de troca de backup pode ser dividido em três estágios:

Detecção de falhas: o grupo de troca de backup monitora continuamente o status de contato do interruptor principal e identifica anormalidades de resistência ao contato através da análise de impedância dinâmica;

Julgamento lógico: o controlador redundante conclui o diagnóstico de falhas dentro de 1ms e inicia o grupo de troca de backup;

Comutação rápida: os contatos do interruptor de backup são fechados com resistência de contato zero através de molas pré -carregadas e o atraso de transmissão de sinal é inferior a 10ms.

Arquitetura redundante: Implementação de engenharia de proteção quadruplicada

O design redundante do equipamento elétrico do tipo Q não se reflete apenas no nível elétrico, mas também percorre a colaboração multidimensional de mecânica, eletrônica e software.

Em termos de estrutura mecânica, o sistema elétrico do tipo Q adota um design de câmera dupla. A câmera principal e a câmera de backup são acionadas por eixos de transmissão independentes para garantir que uma falha de ponto único não afete o outro sistema. O interruptor de viagem também adota uma estrutura de contato duplo. Mesmo que um único contato falhe, o outro contato ainda poderá manter a transmissão do sinal.

No nível elétrico, o sistema elétrico do tipo Q está equipado com fonte de alimentação dupla (fonte de alimentação de backup de fonte de alimentação principal) e controladores duplos (controlador principal controlador controlador). Quando o controlador principal falha, o controlador redundante assume o controle de 5ms através da detecção de sinal de batimento cardíaco para evitar a interrupção do sinal.

No nível do software, o sistema elétrico Q-Type adota um algoritmo de controle de modo duplo:
Modo principal: controle convencional com base na regulação do PID;
Modo redundante: controle robusto com base na lógica difusa, alternando automaticamente quando o modo principal falhar.
Além disso, o sistema possui um mecanismo de autocura interno. Quando o desgaste do contato ou o contato ruim é detectado, a pressão de contato é ajustada automaticamente ou trocada para o contato de backup para prolongar a vida útil do equipamento.