ฟีเจอร์ที่ไม่ปลอดภัยล้มเหลวทำงานได้อย่างไรในวาล์วที่มีการกระตุ้นทางอากาศ?
ฝากข้อความ
ในด้านระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมที่ทันสมัยการควบคุมของเหลวเป็นลิงค์ที่สำคัญ วาล์วที่มีการกระตุ้นทางอากาศมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมเช่นปิโตรเคมีพลังงานไฟฟ้าการบำบัดน้ำอาหารและการแพทย์ ฯลฯ เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายการตอบสนองที่รวดเร็วและความปลอดภัยสูง อย่างไรก็ตามในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมการหยุดชะงักที่ไม่คาดคิดในการควบคุมระบบหรือแหล่งพลังงานมักเกิดขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการผลิตสามารถอยู่ในสถานะที่ปลอดภัยที่ตั้งไว้ล่วงหน้าภายใต้สถานการณ์ที่ไม่คาดคิดและหลีกเลี่ยงความเสียหายของอุปกรณ์มลพิษทางสิ่งแวดล้อมและแม้กระทั่งการบาดเจ็บล้มตายวาล์วที่มีการกระตุ้นอากาศมักได้รับการออกแบบด้วยฟังก์ชั่น "ไม่ปลอดภัย" บทความนี้จะเจาะลึกแนวคิดพื้นฐานและหลักการการทำงานของฟังก์ชั่นที่ไม่ปลอดภัยของวาล์วอากาศที่ไม่ปลอดภัยและความสำคัญในการสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยของอุตสาหกรรม
ความล้มเหลวคืออะไร?
สิ่งที่เรียกว่า "ล้มเหลวอย่างปลอดภัย" หมายความว่าเมื่อระบบพบความล้มเหลวของส่วนประกอบสำคัญ (เช่นสัญญาณควบคุมและแหล่งพลังงาน) มันสามารถเปลี่ยนเป็นสถานะปลอดภัยที่ตั้งไว้ล่วงหน้าโดยอัตโนมัติซึ่งสามารถลดความเสี่ยงได้โดยไม่ต้องแทรกแซงจากภายนอก สำหรับวาล์วที่มีการกระตุ้นทางอากาศ "สถานะที่ปลอดภัย" นี้มักจะหมายถึงวาล์วที่เปิดเต็มที่ (Fail-Open, FO) หรือปิดเต็มที่ (Fail-Close, FC) สถานะใดที่เลือกขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของวาล์วในกระบวนการเฉพาะ
ตัวอย่างเช่นสถานะความล้มเหลวที่ไม่ปลอดภัยของวาล์วที่ใช้ในการตัดการจัดหาเชื้อเพลิงฉุกเฉินควรเป็น "ล้มเหลวใกล้" เพื่อป้องกันเชื้อเพลิงจากการไหลอย่างต่อเนื่องในกรณีที่สูญเสียการควบคุม ในขณะที่สถานะความล้มเหลวที่ปลอดภัยของวาล์วที่ใช้สำหรับการระบายความร้อนของน้ำประปาอาจต้องตั้งค่าเป็น "ล้มเหลวเปิด" เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ที่สำคัญสามารถเย็นลงได้เมื่อการควบคุมล้มเหลวเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่ร้อนเกินไป วัตถุประสงค์ของการออกแบบที่ไม่ปลอดภัยคือการพึ่งพากลไกภายในเพื่อบังคับให้วาล์วไปถึงตำแหน่งที่ปลอดภัยที่ตั้งไว้ล่วงหน้านี้เมื่อความสามารถในการควบคุมปกติหายไป
กลไกที่ไม่ปลอดภัย
วิธีที่พบบ่อยที่สุดสำหรับวาล์วที่มีการกระตุ้นทางอากาศเพื่อให้ได้ฟังก์ชั่นที่ไม่ปลอดภัยคือการใช้วาล์วที่ออกฤทธิ์อากาศแบบเดียวกับฟังก์ชั่นการส่งคืนสปริง แอคทูเอเตอร์นี้มีห้องแอร์และสปริงกลับ หลักการทำงานของมันสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ในระหว่างการดำเนินการปกติระบบควบคุมจะผ่านอากาศบีบอัดเข้าไปในห้องอากาศของแอคทูเอเตอร์และแรงดันก๊าซทำหน้าที่กับลูกสูบหรือไดอะแฟรม แรงผลักดันที่สร้างขึ้นจะเอาชนะแรงโหลดล่วงหน้าของสปริงและแรงเสียดทานและแรงกลางของการทำงานของวาล์วขับก้านวาล์วเพื่อเคลื่อนที่เพื่อให้วาล์วมาถึงตำแหน่งที่จำเป็นสำหรับการทำงาน (ตัวอย่างเช่นหากเป็นประเภท "ล้มเหลว" การระบายอากาศทำให้วาล์วเปิดในระหว่างการดำเนินการปกติ)
ในระหว่างกระบวนการนี้สปริงถูกบีบอัดหรือยืดออกเก็บพลังงานที่มีศักยภาพ เมื่อเกิดความล้มเหลวเช่นการหยุดชะงักในการจ่ายอากาศอัด (เช่นการแตกของท่อส่งอากาศปิดเครื่องอัดอากาศ) หรือการสูญเสียพลังงานในวาล์วโซลินอยด์ที่ควบคุมวงจรอากาศทำให้วงจรอากาศถูกตัดออก ณ จุดนี้พลังงานที่อาจเกิดขึ้นที่เก็บไว้ของสปริงที่ถูกบีบอัดหรือยืดก่อนหน้านี้จะถูกปล่อยออกมาผลักดันลูกสูบหรือไดอะแฟรมในการเคลื่อนไหวย้อนกลับขับก้านวาล์วเพื่อขับวาล์วไปยังตำแหน่งที่ไม่ปลอดภัยที่ตั้งไว้ล่วงหน้า (ตัวอย่างเช่นวาล์ว กระบวนการทั้งหมดขึ้นอยู่กับแรงทางกลของฤดูใบไม้ผลิและไม่พึ่งพาพลังงานภายนอกหรือสัญญาณดังนั้นจึงมั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือในการดำเนินงานในกรณีที่เกิดความล้มเหลว
ทริกเกอร์ไม่ปลอดภัย
ในระบบระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมที่ทันสมัยฟังก์ชั่น "ไม่ปลอดภัย" ของวาล์วที่มีการกระตุ้นอากาศมักถูกกระตุ้นด้วยเหตุผลหลักสองประการ: การหยุดชะงักของการจัดหาอากาศอัดจริงและความล้มเหลวหรือการหยุดชะงักของสัญญาณควบคุม
ครั้งแรกจากมุมมองของแหล่งอากาศการสูญเสียการจัดหาอากาศอัดเป็นทริกเกอร์ที่พบมากที่สุด ในระหว่างการดำเนินการหากเครื่องอัดอากาศหยุดทำงานแรงดันถังก๊าซจะลดลงไปที่ขีด จำกัด ล่างของชุดจะมีการรั่วไหลอย่างชัดเจนในท่อหลักหรือท่อส่งก๊าซแตกเนื่องจากการกัดกร่อนการสั่นสะเทือน ฯลฯ แอคชูเอเตอร์จะไม่สามารถรับแรงดันอากาศที่เพียงพอ นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบเสริมที่สำคัญหลายประการในวงจรอากาศควบคุมเช่นตัวกรองอากาศตัวควบคุมความดันน้ำมันหล่อลื่น ฯลฯ หากส่วนประกอบเหล่านี้ทำให้เกิดแรงดันดาวน์สตรีมลดลงเนื่องจากการปนเปื้อนการอุดตันหรือความล้มเหลวของความชรา เมื่อความดันลดลงไปยังจุดวิกฤติที่ไม่สามารถเอาชนะความเสียดทานของร่างกายวาล์วหรือการโหลดล่วงหน้าของสปริงแอคทูเอเตอร์จะปล่อยแรงดันอากาศดั้งเดิมโดยอัตโนมัติและกลไกสปริงจะเข้าไปแทรกแซงเพื่อเริ่มต้นการกระทำที่ไม่ปลอดภัย
ประการที่สองการสูญเสียสัญญาณควบคุมจากส่วนควบคุมอิเล็กทรอนิกส์เป็นเส้นทางทริกเกอร์ที่ไม่สามารถละเว้นได้ ในระบบควบคุมนิวเมติกส่วนใหญ่การเปิดและการปิดของแหล่งอากาศแอคทูเอเตอร์ถูกควบคุมโดยวาล์วโซลินอยด์ เมื่อวาล์วโซลินอยด์ใช้งานได้มันต้องอาศัยกระแสในการขับขดลวดเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กเพื่อให้แกนวาล์วอยู่ในสถานะเปิดหรือย้อนกลับเพื่อควบคุมว่าอากาศบีบอัดเข้าสู่ห้องทำงานของแอคทูเอเตอร์ เมื่อวาล์วโซลินอยด์สูญเสียพลังงานเนื่องจากการหยุดทำงานในระบบควบคุมการทำงานของรีเลย์ที่ผิดปกติการสัมผัสสายไฟที่ไม่ดีหรือโมดูลล้มเหลวสปริงกลับภายในจะบังคับให้แกนวาล์วกลับไปยังตำแหน่งเริ่มต้น ในเวลานี้วาล์วโซลินอยด์จะไม่เพียง แต่ปิดช่องทางอากาศ แต่ยังอาจเปิดช่องไอเสียทำให้เกิดแรงดันภายในของแอคทูเอเตอร์ที่จะลดลงอย่างรวดเร็ว ในสถานะนี้ห้องทำงานในแอคทูเอเตอร์จะสูญเสียแรงกดดันและสปริงที่ถูกบีบอัดไว้ภายในนั้นจะปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ผลักดันลูกสูบกลับและขับวาล์วไปยัง "ตำแหน่งที่ไม่ปลอดภัย" ที่ออกแบบไว้ล่วงหน้า
