Kuinka Q-tyypin osittainen kiertoventtiilin sähkölaite saavuttaa vikatoleranssin?

Prosessiteollisuudessa, kuten öljy, kemianteollisuus ja sähkövoima, venttiilin sähkölaitteet ovat avaintoimilaitteita keskipitkän virtauksen ja paineen hallitsemiseksi. Jos venttiili menettää hallinnan korkean paineen, korkean lämpötilan tai palavien ja räjähtävien olosuhteiden alla, se voi aiheuttaa katastrofaalisia onnettomuuksia, kuten keskipitkän vuotojen ja räjähdyksen. Eteeniputken vuotamisen esimerkkinä sen höyryn pilvisen räjähdyksen (VCE) vahinkojen säde voi saavuttaa satoja metrejä, ja suora taloudellinen menetys voi saavuttaa kymmeniä miljoonia juania. Siksi venttiilin sähkölaitteiden vikatoleranssista on tullut ydinturvallisuuden ydinindikaattori.

Q-tyypin osittainen kiertoventtiilin sähkölaite (jäljempänä nimellä Q-tyyppinen sähkölaite) saavuttaa 10 ms: n automaattisen kytkimen, kun pääkytkin epäonnistuu mekaanisen rajan ja sähköisen palautteen koordinoidun redundanssin suunnittelun kautta estäen onnistuneesti monia suuria onnettomuuksia. Tämä artikkeli analysoi syvästi sen teknisiä periaatteita ja tekniikkakäytäntöjä ja paljastaa, kuinka se saavuttaa "nolla hallinnan menetyksen" tavoitteen redundanssin arkkitehtuurin kautta.

Vikasietoisuus Q-tyypin osittainen kiertoventtiilin sähkölaite tulee sen kaksois suljetun silmukan ohjausarkkitehtuurista, toisin sanoen mekaanista rajaa käytetään fyysisenä kovana rajana, ja dynaamisena säätökerroksena käytetään sähköistä palautetta. Kun mekaaninen raja epäonnistuu värähtelyn tai häiritsemisen vuoksi, sähköisestä palautejärjestelmästä tulee viimeinen puolustuslinja.

Järjestelmä koostuu kolmesta osasta: pääkytkimen ryhmä, varmuuskopiokytkimen ryhmä ja hätäkatkaisukytkin:

Pääkytkinryhmä: sitoutuu tavanomaiseen avautumiseen ja sulkemisohjaukseen, tarkkailee CAM-asemaa mikrokontaktien kautta ja sen tarkkuus on ± 0,5 °;

Varmuuskopiokytkinryhmä: on riippumaton pääkytkimen sähköpiiristä, hyväksyy redundantin logiikan suunnittelun ja vasteasarja asetetaan porrastetulla tavalla pääkytkimellä;

Hätäkatkaisukytkin: on kytketty suoraan turvallisuuslaitejärjestelmään (SIS) ja pakottaa virran pois päältä, kun havaitaan poikkeavuudet, kuten ylinopeus ja ylikuormitus.

Kun pääkytkin epäonnistuu värähtelyn tai kosketushapetuksen takia, varmuuskopiokytkimen ryhmän kytkentäprosessi voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen:

Vian havaitseminen: Varmuuskopiokytkinryhmä tarkkailee jatkuvasti pääkytkimen kosketustilaa ja tunnistaa kosketusvastuksen poikkeavuudet dynaamisen impedanssianalyysin avulla;

Logiikan arviointi: Redundantti ohjain täydentää vikadiagnoosia 1 ms: n sisällä ja käynnistää varmuuskopiokytkimen ryhmän;

Nopea kytkentä: Varmuuskopiokytkimen koskettimet suljetaan nolla -kosketuskestävyydellä preloadoitujen lähteiden kautta ja signaalin lähetysviive on alle 10 ms.

Ulkonaarinen arkkitehtuuri: Neljänneksen suojauksen tekniikan toteutus

Q-tyyppisen sähkölaitteen tarpeeton suunnittelu ei heijastu vain sähkötasolla, vaan se kulkee myös mekaniikan, elektroniikan ja ohjelmistojen moniulotteisen yhteistyön läpi.

Mekaanisen rakenteen kannalta Q-tyypin sähköjärjestelmä omaksuu kaksois-cam-suunnittelun. Pääkamera ja varmuuskopio CAM -yhdisteet ohjaavat riippumattomat siirto -akselit sen varmistamiseksi, että yhden pisteen vika ei vaikuta toiseen järjestelmään. Matkakytkin omaksuu myös kaksoiskontaktirakenteen. Vaikka yksi kosketus epäonnistuu, toinen kosketus voi silti ylläpitää signaalin lähetystä.

Sähkötasolla Q-tyyppinen sähköjärjestelmä on varustettu kaksoisvirtalähteillä (päävoiman päätehtävät varmuuskopiot) ja kaksoisohjaimilla (pääohjaimen redundanttiohjain). Kun pääohjain epäonnistuu, redundantti ohjain ottaa haltuunsa 5 ms: n sisällä syke -signaalin havaitsemisen kautta signaalin keskeytymisen välttämiseksi.

Ohjelmistotasolla Q-tyyppinen sähköjärjestelmä omaksuu kaksisuuntaisen ohjausalgoritmin:
Päätila: PID -säätelyyn perustuva tavanomainen ohjaus;
Redundantti -tila: Vahva ohjaus, joka perustuu sumeaan logiikkaan, vaihtamalla automaattisesti, kun päätila epäonnistuu.
Lisäksi järjestelmässä on sisäänrakennettu itseparannusmekanismi. Kun kontaktin kuluminen tai huono kosketus havaitaan, kosketuspaine säädetään automaattisesti tai vaihdetaan varmuuskopiointikosketukseen pidentääksesi laitteen käyttöikää.