¿Cuál es el modo a prueba de fallos en la válvula de control?

¿Cuál es el sistema de seguridad en la válvula de control?

Diseño a prueba de fallas de válvulas de control: la piedra angular de la estabilidad del proceso industrial y la seguridad del personal

Resumen

En la automatización industrial moderna, las válvulas de control sirven como los elementos finales de control, asumiendo la responsabilidad crítica de regular con precisión los parámetros clave del proceso, como el caudal de fluido, la presión, el flujo de fluidos, el flujo de fluidos y el flujo de fluidos.temperaturaSin embargo, cualquier sistema puede encontrar fallos repentinos, y en tales momentos,el diseño de válvulas de control "a prueba de fallos" se convierte en el mecanismo de defensa central que garantiza la continuidad de los procesos industrialesEste artículo proporcionará un análisis experto de la definición, la clasificación, los mecanismos de implementación, la seguridad de los equipos y, incluso, la seguridad del personal.y estrategias de aplicación del diseño seguro de válvulas de control en varios escenarios industrialesTambién explorará cómo las tecnologías avanzadas de diagnóstico de fallos mejoran la fiabilidad de las válvulas de control, integrando a la perfección las soluciones de la empresa Xiangjing (¿Qué es esto?) contribuciones destacadas y soluciones innovadoras en este ámbito.El objetivo es proporcionar al sector industrial información completa y profunda para ayudar a construir sistemas automatizados más seguros y eficientes.

Introducción

En los entornos industriales de producción cada vez más complejos de la actualidad, la tecnología de automatización desempeña un papel fundamental.con su estabilidad y fiabilidad de rendimiento que afectan directamente a la eficiencia de la producción, calidad del producto, consumo de energía y medidas de seguridad críticas.

Las válvulas de control: el "corazón" de los procesos industriales

A. Noválvula de controles un tipo de válvula que regula el flujo de fluido al alterar el tamaño del paso del fluido.Recibe señales de un controlador para controlar directamente el flujo e influir indirectamente en variables de proceso como la presiónEn la terminología de control de automatización,

válvulas de controlLos elementos de control final se denominan "elementos de control final" y se encuentran entre los elementos de control final más utilizados en la industria moderna.La selección y el mantenimiento adecuados de las válvulas de control son fundamentales para mejorar la eficiencia, la seguridad, la rentabilidad y la protección del medio ambiente.

En los circuitos de control de procesos, las fábricas modernas consisten en cientos o incluso miles de circuitos de control que están interconectados para garantizar que las variables críticas del proceso (como presión, flujo, nivel,y temperatura) permanecen dentro del rango requerido, garantizando así la calidad del producto final.

Las válvulas de control son el núcleo de estos circuitos, responsables de regular el flujo de fluidos (como gas, vapor, agua,o mezclas químicas) para compensar las perturbaciones de la carga y mantener las variables de proceso controladas lo más cerca posible del punto de ajusteUn conjunto completo de válvulas de control se compone típicamente de un cuerpo de válvula (que contiene pasajes de fluido y elementos de regulación), componentes internos de la válvula (como discos de válvula, placas de válvula, asientos de válvula, etc.).núcleos de válvulas, etc., que entran directamente en contacto con el fluido y regulan el flujo), un actuador (que proporciona la fuerza motriz necesaria para operar la válvula) y varios accesorios de válvula (como posicionadores, convertidores,reguladores de presión de alimentación, interruptores de límite, etc.).

Seguridad: la máxima prioridad en el diseño industrial

En el campo de la automatización industrial, el mero control funcional no es suficiente; también es necesario considerar el comportamiento del sistema en condiciones anormales, es decir, un diseño "a prueba de fallos".La seguridad de fallas se refiere al sistema que entra automáticamente en un sistema predefinido., no peligroso cuando se produce un fallo o se pierde la potencia de accionamiento, evitando o mitigando así los accidentes.

El diseño a prueba de fallos de las válvulas de control es un componente indispensable de la producción industrial, en particular en la producción y procesamiento de materiales peligrosos de alto valor, como el petróleo crudo,gas natural, y productos químicos. Previene eficazmente accidentes graves, como en las tuberías de combustible, donde las válvulas de seguridad se cierran automáticamente al detectar condiciones peligrosas,evitar que el combustible entre en la cámara de combustión y evitar así incendios o explosionesAdemás, al guiar rápidamente el sistema a un estado seguro, se pueden minimizar las pérdidas económicas causadas por daños en el equipo y interrupciones de producción.Mecanismos de seguridad para proteger directamente a los operadores de posibles peligros, que es la consideración más fundamental en todos los diseños industriales.Muchas industrias tienen estrictas regulaciones y estándares de seguridad (como las calificaciones SIL) que requieren que el equipo crítico posea capacidades específicas de seguridad contra fallos, haciendo del diseño a prueba de fallos una condición necesaria para el cumplimiento de la normativa.

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 standardsA través de la innovación tecnológica continua y el estricto control de calidad, Xiangjing tiene como objetivo convertirse en un socio de confianza en la construcción de un futuro industrial seguro y eficiente.Por favor visiteEl sitio oficial de la Compañía Xiangjing.

Primera parte: Fundamentos de la seguridad contra fallas de las válvulas de control

Esta sección explorará los conceptos básicos de seguridad contra fallos de las válvulas de control, incluida su definición precisa, su papel crítico en la seguridad industrial,y su relación con las normas internacionales de seguridad (como SIL).

1¿Qué es el sistema de seguridad de las válvulas de control?

El sistema de seguridad de la válvula de control se refiere al movimiento automático del elemento de apagado de la válvula a una posición predeterminada cuando se interrumpe el suministro de energía de accionamiento (por ejemplo, fallo del suministro de aire del instrumento,fallo de energía)Esta posición preestablecida debe ser el estado "seguro" necesario para proteger el proceso y el equipo. Es una característica inherente diseñada para abordar apagones no planificados o anomalías del sistema.

El diseño a prueba de fallos es un componente fundamental de la seguridad funcional, con el objetivo de reducir los riesgos para el personal, el medio ambiente y la propiedad a un nivel aceptable.si el sistema de refrigeración falla, la válvula de agua de refrigeración debe abrirse automáticamente para evitar el sobrecalentamiento y los peligros potenciales.puede dar lugar a una fuga continua de combustible, lo que conduce a un incendio o una explosión.

La transición oportuna a un estado seguro evita que el equipo continúe funcionando en condiciones de falla y cause daños.los mecanismos de seguridad contra fallos reducen directamente los riesgos a los que se enfrentan los operadores.

El diseño a prueba de fallos está estrechamente relacionado con el SIL (Safety Integrity Level), una calificación discreta utilizada para medir la fiabilidad de las funciones de seguridad y cuantificar el grado de reducción del riesgo.Un solo componente (como una válvula de control) no puede tener una clasificación SIL por sí solo.; sólo un circuito de seguridad completo o un sistema de instrumentos de seguridad (SIS) pueden alcanzar una calificación SIL. Un circuito de seguridad típico incluye sensores, unidades de evaluación y salida (como un PLC de seguridad),Las demás válvulas y válvulas para procesos automatizadosEl diseño a prueba de fallos de las válvulas de control es un componente crítico para lograr una calificación SIL específica.garantizar que las funciones de seguridad puedan ejecutarse de forma fiable en modos de baja demanda (cuando el sistema de seguridad se active no más de una vez al año).

El diseño a prueba de fallos es un aspecto fundamental de la gestión de riesgos.Los sistemas de control tradicionales se centran en la eficiencia y precisión en condiciones de funcionamiento normales.La complejidad y los peligros potenciales de la producción industrial dictan que el comportamiento bajo “condiciones anormales” sea más críticoLa esencia de los mecanismos de seguridad es anticipar y mitigar los peores escenarios durante la fase de diseño, guiando el sistema al estado "menos peligroso".No se trata sólo de una aplicación técnica, sino de una aplicación concreta de la filosofía de la seguridad en la ingeniería., lo que refleja un cambio de paradigma desde “la eficiencia de la producción primero” a “la seguridad primero”.su modo de seguridad no es simplemente un parámetro técnico sino una decisión estratégica tomada después de una evaluación exhaustiva y una comprensión de los riesgos en todo el proceso.Al adquirir e implementar válvulas de control, las empresas deben dar prioridad a la funcionalidad a prueba de fallos tan importante como el rendimiento, y en ciertas aplicaciones críticas,La seguridad tiene prioridad sobre todas las demás consideraciones..

2. Clasificación y selección de los modos de seguridad

Los modos de seguridad de las válvulas de control se clasifican principalmente en tres tipos, cada uno correspondiente a escenarios de aplicación específicos y requisitos de seguridad.La selección del modo de seguridad adecuado es fundamental para garantizar el funcionamiento seguro del sistema.

El valor de las emisiones de CO2 de las emisiones de gases de efecto invernadero se calculará en función de las emisiones de gases de efecto invernadero de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Cuando se interrumpe la energía de accionamiento (como el suministro de aire o la energía), el elemento de apagado de la válvula de control se mueve automáticamente a la posición cerrada.El fluido está bloqueado.Este modo se consigue más comúnmente a través de un actuador de resorte de retorno, donde la fuerza de precarga del resorte empuja la válvula a la posición cerrada cuando se pierde la presión de aire o la potencia.

Los escenarios de aplicación típicos incluyen:

• Las válvulas de gas de combustible: en aplicaciones de quemadores,Las válvulas de cierre de seguridad deberán cerrarse automáticamente cuando se detecten condiciones peligrosas (como una interrupción del suministro eléctrico) para evitar que el combustible (gas o aceite) entre en la cámara de combustión., evitando así el fuego o la explosión.
• Las válvulas de alimentación del reactor: en las reacciones químicas, si la reacción se vuelve incontrolada (como un aumento repentino de la temperatura), la válvula de alimentación debe cerrarse inmediatamente para detener la entrada de material.evitar que la reacción se intensifique aún más.
• Sistemas de alta presión: en los sistemas de fluidos de alta presión, el cierre de fallas evita la fuga accidental de medios de alta presión, reduciendo el riesgo.

Se aplicará el método de ensayo de la prueba de presión.

Cuando se interrumpe la potencia de accionamiento, el elemento de restricción de flujo de la válvula de control se mueve automáticamente a la posición abierta.Este modo también se logra comúnmente a través de actuadores de resorte de retorno, pero la dirección de configuración del muelle es opuesta al modo FC, asegurando que la válvula se empuje a la posición abierta durante un fallo.

Los escenarios de aplicación típicos incluyen:

• Válvulas de agua de refrigeración: en reactores u otros sistemas que requieren refrigeración, si el sistema de refrigeración falla o se interrumpe la alimentación,la válvula de agua de refrigeración debe abrirse automáticamente para garantizar un flujo continuo del medio de refrigeración, evitando el sobrecalentamiento del equipo.
• Válvulas de alivio/válvulas de derivación: cuando la presión del sistema se vuelve excesivamente alta, las válvulas de alivio o válvulas de derivación se abren automáticamente para liberar la presión, protegiendo el equipo y las tuberías.
• Ventilación de emergencia: en ciertos procesos que requieren ventilación de emergencia, el fallo abierto garantiza que el medio pueda descargarse rápidamente.

No-último (FL) / No-en-lugar

Cuando se interrumpa la potencia de accionamiento, la válvula de control permanece en la última posición antes de que se produjera el fallo.Este modo suele requerir mecanismos de bloqueo adicionales o dispositivos de almacenamiento de energía para mantener la posición de la válvulaEsto se logra generalmente mediante posicionadores especiales (con válvulas de bloqueo) o actuadores de doble acción combinados con dispositivos de almacenamiento de energía (como tanques de aire o cerraduras hidráulicas).Para sistemas neumáticos, los tanques de aire pueden proporcionar una fuente de aire de respaldo a corto plazo para los actuadores de doble acción, lo que les permite mantener o completar acciones específicas cuando la fuente de aire principal falla.

Los escenarios de aplicación típicos incluyen:

• Sistemas que requieren intervención manual: En ciertos procesos complejos o sensibles, la apertura o cierre inmediato de las válvulas puede tener consecuencias más graves.El funcionamiento a prueba de fallos permite a los operadores evaluar la situación y intervenir manualmente, poniendo de forma segura el sistema en un estado estable.
• Mantenimiento del estado actual: en escenarios no de emergencia en los que sea necesario mantener el flujo, como cuando las fluctuaciones del flujo tienen un impacto mínimo en los procesos posteriores,el funcionamiento a prueba de fallos puede evitar interrupciones innecesarias del proceso.
• Regulación de alta precisión: en los circuitos que requieren una regulación de alta precisión, el funcionamiento a prueba de fallos evita que las válvulas se abran o cierren repentinamente cuando se pierden las señales,reducción del impacto en el proceso.

Principios de selección

La selección de un modo de seguridad no es arbitraria, sino que se basa en una evaluación exhaustiva del riesgo del proceso específico.o mantenido) puede minimizar el riesgo de lesiones personales.Además, factores como las propiedades del fluido (inflamable, explosivo, corrosivo),la respuesta dinámica del procesoPor ejemplo, para los medios que pueden causar una acumulación peligrosa,la posición predeterminada se selecciona normalmente como cerrada por errorPara los sistemas que requieren enfriamiento continuo o alivio de la presión, la posición predeterminada se selecciona como abierta por defecto.El objetivo de la IEC 61508 es también, ya que estas normas a menudo proporcionan recomendaciones o requisitos obligatorios para los modos de seguridad basados en aplicaciones específicas.

La selección de modos seguros de fallas es la primera línea de defensa en el diseño de seguridad de procesos.Este comportamiento preestablecido debe alinearse con los riesgos inherentes al proceso para garantizar que:, en caso de avería, el sistema entra automáticamente en el estado físico más seguro. Por ejemplo, la válvula de combustible FC evita la combustión incontrolada,mientras que la válvula de enfriamiento FO evita explosiones de sobrecalentamientoEsto encarna el principio de "seguridad desde el diseño" en lugar de depender únicamente de los remedios posteriores a un incidente.Se subraya la importancia de realizar análisis detallados del riesgo y la operabilidad (HAZOP) y evaluaciones del nivel de integridad de la seguridad (SIL) del flujo del proceso durante las primeras etapas de un proyecto.- proveedores de válvulas de control comoCompañía Xiangjingparticipar en discusiones en profundidad con los clientes sobre las características de su proceso al suministrar productos,ofreciendo recomendaciones profesionales para la selección del modo de seguridad en lugar de simplemente vender productos estándar.

Parte dos: Componentes básicos para lograr una funcionalidad a prueba de fallos
Esta sección proporciona una explicación detallada de los componentes clave para el funcionamiento a prueba de fallos de las válvulas de control de accionamiento ‘actuadores y posicionadores de válvulas’ y analiza sus respectivos principios de funcionamiento.Mecanismos de seguridad contra fallos, ventajas y desventajas, y aplicaciones en la industria.

1. Actuadores: Acciones de conducción a prueba de fallos

Los actuadores son los "músculos" de las válvulas de control, responsables de convertir las señales de control en movimiento mecánico para alterar la posición del elemento de restricción de flujo de la válvula.Su diseño determina directamente el comportamiento de la válvula durante una fallaLos actuadores se clasifican típicamente en tres tipos principales: neumáticos, eléctricos e hidráulicos.

Actuaciones neumáticas

Los actuadores neumáticos utilizan presión de aire comprimido (normalmente de aire) para conducir un pistón o un diafragma,que hace que el tallo de la válvula se mueva hacia adelante y hacia atrás (movimiento lineal) o gire a través de un mecanismo de engranajeLa presión del gas puede aplicarse alternativamente a ambos lados del pistón (doble acción) o entrar sólo en un lado y depender de un resorte para el retorno (un solo acto).

Mecanismos de seguridad contra fallos:

• Este es el mecanismo de seguridad más común e inherente en los actuadores neumáticos.la fuerza del resorte precomprimido empuja el actuador a una posición segura preestablecida (totalmente abierta o totalmente cerrada)"Este diseño es simple y fiable, ampliamente utilizado en aplicaciones que requieren un estado seguro claro.
• En el caso de los actuadores neumáticos de doble acción, cuando falle el suministro principal de aire, el depósito de aire conectado puede proporcionar aire comprimido de respaldo.que permita que la válvula continúe funcionando o complete la acción de seguridad predeterminada dentro de un plazo específicoEsto es particularmente útil para mantener las operaciones del proceso o los apagones seguros durante un período prolongado,Por ejemplo, garantizar que una válvula de control continúe funcionando durante un período de tiempo específico después de un fallo del compresor de aire., permitiendo las reparaciones o el cierre seguro.

Ventajas y desventajas:

• Ventajas: estructura sencilla, ligero y relativamente fácil de instalar y mantener. El medio de trabajo es el aire, que es fácil de exhaustar, respetuoso con el medio ambiente y económico.La fuerza de salida y la velocidad de funcionamiento son fácilmente ajustables, con tiempos de respuesta típicamente rápidos. Alta fiabilidad y larga vida útil. A prueba de fuego, a prueba de explosiones y resistente a la humedad, adecuado para entornos de alta temperatura. Puede almacenar energía,permitiendo el suministro de aire centralizado y la transmisión a larga distancia.
• Desventajas: Debido a la compresibilidad del aire, la velocidad de operación se ve fácilmente afectada por los cambios de carga, y la estabilidad a baja velocidad es inferior a los cilindros hidráulicos.La fuerza de salida es generalmente menor que la de los cilindros hidráulicos. velocidad de transmisión de señal neumática lenta, no adecuada para sistemas complejos que requieren transmisión de señal a alta velocidad.Requiere un suministro continuo de aire comprimido y un mantenimiento regular para evitar fugasLos costes iniciales pueden ser más bajos, pero los costes operativos a largo plazo (compresores, tuberías, mantenimiento) pueden ser más elevados.

Aplicaciones industriales: ampliamente utilizado en aplicaciones que requieren movimiento rápido y requisitos de resistencia a la explosión, como el petróleo y el gas natural, productos químicos, alimentos y bebidas,y las industrias de tratamiento de aguas.

Actuadores eléctricos

Los actuadores eléctricos convierten la energía eléctrica en movimiento rotacional o lineal mediante motores (generalmente motores paso a paso y servomotores) para controlar la posición, la velocidad, el par, etc.Los motores paso a paso logran un posicionamiento preciso a través de pulsos, mientras que los servomotores logran una respuesta dinámica a través del control de retroalimentación.

Mecanismos de seguridad contra fallos:

• Potencia de reserva/condensador: en caso de avería de la energía 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 garantiza la última barrera de seguridad en caso de corte de energía.
• Muelle mecánico: Algunos actuadores eléctricos también incorporan muelles mecánicos, que utilizan la fuerza del muelle para empujar la válvula a una posición segura en caso de falla de energía.Este diseño combina el control preciso de la energía eléctrica con las características de seguridad inherentes de los resortes.

Ventajas y desventajas:

• Ventajas: proporciona un posicionamiento preciso y repetible, lo que lo hace ideal para tareas automatizadas. Alta eficiencia energética, especialmente en aplicaciones de carga estática donde se consume menos energía.Bajos requisitos de mantenimiento, menos piezas, y sin sistemas de fluidos involucrados. Alta versatilidad, capaz de adaptarse a diversos entornos, y fácil de programar para patrones de movimiento complejos.Capaces de lograr un posicionamiento de alta precisión y velocidades de movimiento ajustablesLa velocidad de rotación no se ve afectada por las variaciones de carga y es independiente del voltaje y la frecuencia de la fuente de alimentación.
• Desventajas: El costo es típicamente más alto que el de los actuadores neumáticos. Los sistemas de control son complejos, que requieren conocimientos especializados para la instalación y el mantenimiento.impermeabilizaciónLa fuerza de salida es relativamente pequeña y no es adecuada para tareas pesadas.Dependiente de una fuente de alimentación estable y que puede no ser adecuado para entornos explosivos (a menos que esté especialmente diseñado)El tiempo de ciclo puede ser más lento que los sistemas neumáticos.

Aplicaciones industriales: adecuado para escenarios que requieren un control preciso y un funcionamiento flexible, como las unidades de brazo robótico, ajustes de cinta transportadora, líneas de montaje, maquinaria agrícola,sistemas de ventilaciónTambién se utiliza ampliamente en la generación de energía, el tratamiento del agua y las industrias farmacéuticas.

Actuaciones hidráulicas

Los actuadores hidráulicos utilizan fluido hidráulico presurizado (generalmente aceite) para impulsar pistones o palas, convirtiendo la presión del fluido en movimiento mecánico.La incompresividad del fluido hidráulico le permite proporcionar una fuerza enorme.

Mecanismos de seguridad contra fallos:

• Muelle-retorno: Al igual que los sistemas neumáticos, los actuadores hidráulicos también pueden incorporar muelles para empujar la válvula a una posición segura preestablecida utilizando la fuerza del muelle cuando el sistema hidráulico pierde presión.Este método se utiliza comúnmente en aplicaciones de emergencia que requieren un cierre o apertura rápidos.
• Bloqueo hidráulico: Al bloquear el circuito de aceite hidráulico, el actuador permanece en su última posición cuando se pierde la presión.con una capacidad de transmisión superior a 300 W, asegurándose de que la barra de salida del pistón esté bloqueada en su lugar durante las interrupciones de la energía o de la señal para evitar interrupciones del sistema.

Ventajas y desventajas:

• Ventajas: Capaz de producir un par/empujado de salida extremadamente alto, adecuado para el funcionamiento de válvulas grandes, de trabajo pesado o de alta presión.Respuesta rápida a las señales de control, adecuado para aplicaciones de ESD (Sistema de apagado de emergencia) y válvulas que requieren una acción rápida.La incompresividad del fluido hidráulico garantiza un movimiento suave y estable.
• Desventajas: Sistema complejo que requiere bombas hidráulicas, depósitos, tuberías, etc., lo que resulta en altos costes de instalación y mantenimiento.que puedan contaminar el medio ambiente o causar problemas de seguridad- Exigencias elevadas de limpieza de los fluidos; la contaminación de los fluidos puede provocar averías.

Aplicaciones industriales: se utilizan principalmente en tareas pesadas que requieren una gran potencia de fuerza y una respuesta rápida, como plataformas de perforación de petróleo y gas, centrales hidroeléctricas,maquinaria industrial de gran tamaño, y gasoductos.

Las características de seguridad de un actuador son propiedades inherentes, no características adicionales.y las fuentes de alimentación de respaldo no se agregan como extras además de las funciones básicas del actuador, pero son propiedades inherentes que se consideran e integran en el diseño desde el principio.mientras que los depósitos de aire utilizan la compresibilidad del gas para almacenar energíaEstos mecanismos se activan pasivamente en caso de fallo energético, incorporando la filosofía de diseño de "seguridad pasiva".No solo se debe centrar en la capacidad de conducción del actuador, sino también comprender a fondo si sus mecanismos de seguridad incorporados cumplen con los requisitos específicos del proceso..Compañía Xiangjingproporciona explicaciones detalladas de los principios de seguridad de los diferentes actuadores cuando se ofrecen soluciones de válvulas de control,ayudar a los clientes a seleccionar los productos más adecuados para sus escenarios de aplicación y garantizar la fiabilidad en condiciones extremas.

2- Posicionador de válvulas: control preciso y diagnóstico de fallas

Un posicionador de válvula es un accesorio crítico en un conjunto de válvulas de control.No sólo asegura que la válvula responda con precisión a las señales de control, sino que también desempeña un papel clave en la mejora de la fiabilidad de las válvulas de control y permite el diagnóstico avanzado de fallos.

Función e importancia de los posicionadores de válvulas

La función principal de un posicionador es suministrar aire a presión (o electricidad) al actuador de la válvula,garantizar que la posición del tallo de la válvula o del eje de la válvula se alinea con precisión con el punto de ajuste del sistema de controlEl posicionador supera factores tales como la fricción del embalaje del tallo de la válvula, la fricción de la válvula, la fricción de la válvula, la fricción de la válvula, la fricción de la válvula, la fricción de la válvula, la fricción de la válvula, etc.retraso del actuador, y las fuerzas desequilibradas en el tapón de la válvula que afectan el posicionamiento preciso de la válvula, mejorando así

la precisión de control y la velocidad de respuesta de la válvula de control.el posicionador normalmente requiere retroalimentación de la posición del tallo de la válvula o del eje de la válvula y transmite el estado de la posición de la válvula al sistema de nivel superior para el monitoreo del proceso, diagnóstico de fallos o verificación de arranque/parada.

Tipos de señales y mecanismos de retroalimentación

Las válvulas de control reciben señales de los controladores para operar.

• Tipo de señal:

1. Las señales neumáticas: los equipos de proceso tradicionales utilizan señales de presión neumáticas (normalmente de 20,7 a 103 kPa,o 3 a 15 psig) como puntos de ajuste de control para las válvulas de control para mover la válvula de la posición 0% a la posición 100%.
2. Señal de entrada/salida analógica (4-20 mA): La mayoría de los equipos de proceso modernos utilizan una señal de 4 a 20 mA de CC para regular las válvulas de control.El convertidor I / P en el posicionador convierte la señal de corriente electrónica en una señal de presión neumáticaLa ventaja de la señal de 4-20 mA radica en su fuerte inmunidad al ruido, resistencia a las caídas de voltaje y capacidad de autocontrol (la corriente inferior a 3,8 mA o superior a 20,5 mA se considera un fallo).
3. Señal digital: Los controladores de válvulas digitales son instrumentos basados en microprocesadores que se comunican con el sistema de control a través de señales digitales.Los protocolos de comunicación digital comunes incluyen HART® (superpuesto en la señal tradicional de 4-20 mA)La tecnología inalámbrica también proporciona un método alternativo para transmitir información.

• Mecanismo de retroalimentación: Los posicionadores requieren retroalimentación de la posición del tallo o del eje de la válvula para controlar con precisión la válvula.

1. Reacción mecánica: En los posicionadores neumáticos tradicionales,la posición del tallo/eje de la válvula se compara con la posición de los fuelles que reciben la señal de control neumático mediante enlaces mecánicos y camasEste método tiene inconvenientes tales como un alto desgaste, baja precisión y corta vida útil.
2. Retroalimentación electrónica: el microprocesador de un controlador de válvula digital recibe retroalimentación electrónica sobre la posición de la válvula.Los sensores de efecto Hall se utilizan para medir la densidad del campo magnético en una matriz de imanes permanentesEsto elimina problemas como el desgaste, la corrosión y las vibraciones, mejorando significativamente la estabilidad y la fiabilidad.

Tipos de posicionadores de válvulas y su función en el funcionamiento seguro

• Las partidas de los dispositivos de control de velocidad de los motores de las categorías 8A001.a. o 8A001.b.

1. Características: Recibe señales neumáticas y presión de aire de salida para regular el actuador.
2. Función en el funcionamiento seguro de fallas: adecuado para operaciones simples y robustas, especialmente en entornos sin suministro de energía o con riesgos de explosión, ya que no producen chispas.Pueden proporcionar suficiente fuerza para cerrar las válvulas.

• Los demás aparatos para la fabricación de la siguiente clase:

1. Características: Recibe señales eléctricas (normalmente 4-20mA), las convierte en señales neumáticas a través de un convertidor I/P y las emite al actuador.ofrecen una mayor precisión y resolución.
2. Función en el funcionamiento a prueba de fallos: Combinar la precisión del control eléctrico con la robustez y seguridad del funcionamiento neumático.Apto para entornos industriales con infraestructura tanto eléctrica como neumática, así como estrategias de control complejas que requieren una mayor precisión.

• Los dispositivos de posicionamiento digital/inteligente:

1. Características: microprocesador incorporado capaz de recibir señales digitales (por ejemplo, HART, Foundation Fieldbus, Profibus) o señales de 4-20mA.y funciones avanzadas de diagnóstico y comunicación.
2. Papel en la tolerancia a las fallas:

• Diagnóstico avanzado: Capaz de monitorear en tiempo real el rendimiento de la válvula, detectando anomalías como el atasco de la válvula, fugas, desgaste del embalaje y envejecimiento de la primavera.Esto permite pasar del mantenimiento programado al mantenimiento predictivo., mejorando significativamente la fiabilidad general del sistema a prueba de fallos.
• Autocalibración y monitoreo remoto: muchos posicionadores inteligentes cuentan con capacidades de autocalibración y monitoreo remoto, lo que simplifica la instalación y puesta en marcha, reduce los costos de mantenimiento,y permitir una operación segura en zonas peligrosas.
• Tecnología de retroalimentación sin contacto: el uso de tecnologías de retroalimentación sin contacto, como los sensores de efecto Hall, elimina el desgaste, la corrosión, el desgaste y el desgaste.y problemas de vibración asociados con los enlaces mecánicos tradicionales y los potencialómetros de tipo de contactoEsto mejora fundamentalmente la precisión y fiabilidad de la retroalimentación de la posición de la válvula, mejorando aún más el rendimiento a prueba de fallos.

Los posicionadores son clave para la "inteligencia" y la "seguridad predictiva" de las válvulas de control.Los primeros posicionadores abordaron principalmente problemas no lineales en los actuadores para garantizar una respuesta precisa de la válvula a las señales de controlCon los avances tecnológicos, en particular en las tecnologías de microprocesadores y sensores,Los posicionadores digitales no solo logran un control preciso, sino que también monitorean el estado de la válvula en tiempo real a través de algoritmos de diagnóstico integrados y protocolos de comunicaciónEsto permite a los sistemas pasar de "responder pasivamente a las fallas" a "predicar y prevenir activamente las fallas", mejorando significativamente los niveles de seguridad en caso de fallas.Esta evolución del "control" al "diagnóstico" y a la "predicción" representa una tendencia significativa en la gestión de los equipos en el marco de la industria 4.0 marco. Invertir en posicionadores inteligentes no se limita a mejorar la precisión del control de las válvulas de control;es una inversión en el “monitoreo de la salud” y “seguridad preventiva” de todo el flujo de procesosLas soluciones de posicionadores inteligentes proporcionadas por Xiangjing Company pueden ayudar a los clientes a lograr niveles más altos de diagnóstico de fallas y mantenimiento predictivo.Reducir así el riesgo de inactividad no planificada y mejorar la eficiencia y seguridad operativas generales de la fábrica.

Tercera parte: Estrategias y tecnologías avanzadas para evitar fallos

Además del diseño a prueba de fallos de las válvulas de control individuales, se requieren estrategias de seguridad más avanzadas en procesos críticos, como el diseño redundante, el diagnóstico avanzado de fallos,mantenimiento predictivo, y consideraciones relativas a las condiciones de explotación especiales.

1Diseño redundante y circuitos de seguridad

Para mejorar aún más la seguridad y la disponibilidad del sistema, especialmente cuando se manejan medios de alto riesgo o de alto valor, el diseño redundante es una estrategia indispensable.

Tipos de configuraciones redundantes

• Configuración de serie 1oo2 (uno de dos): dos válvulas de control se instalan en serie. Si una válvula o su señal de control falla, todo el sistema se apaga para evitar daños adicionales.Esta configuración mejora significativamente la seguridadSe utiliza comúnmente en líneas de transporte de medios que requieren niveles de seguridad más altos.
• 2oo2 (Dos de dos) Configuración paralela: dos válvulas de control se instalan en paralelo. Si una de las válvulas o su señal de control falla, el sistema permanece activo y continúa funcionando.Esta configuración mejora principalmente la disponibilidad del sistemaSe utiliza comúnmente en escenarios que requieren una alta disponibilidad, como los circuitos de enfriamiento.
• 2oo3 (Dos de cada tres) Configuración de votación: Esta configuración combina una mayor seguridad y disponibilidad.y el sistema sólo ejecuta la acción correspondiente cuando dos de las válvulas envían la misma señalEsto permite probar la funcionalidad de una sola válvula sin activar el actuador, mientras que el sistema puede seguir funcionando de forma segura incluso si una sola válvula falla.El módulo funcional 2oo3 combina la serie y la tecnología NAMUR para proporcionar el más alto nivel de seguridad y fiabilidad, y permite el mantenimiento durante el funcionamiento.

Aplicación en los sistemas de seguridad instrumentada (SIS)

El diseño redundante es un componente crítico de los Sistemas Instrumentados de Seguridad (SIS).y elementos de control finales (como válvulas de control), con el objetivo de poner el proceso en un estado seguro cuando el sistema básico de control de procesos (BPCS) falle.cumplimiento de los requisitos específicos del nivel SIL.

El diseño redundante es un arte de equilibrar la seguridad y la disponibilidad. 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 requirements.1oo2 prioriza la seguridad sobre la disponibilidad, 2oo2 prioriza la disponibilidad sobre la seguridad, mientras que 2oo3 busca el equilibrio óptimo entre ambas.Esta compensación refleja las consideraciones profundas en el diseño de sistemas complejosEn este sentido, la Comisión propone una serie de recomendaciones a los Estados miembros, en particular sobre la gestión de riesgos y la eficiencia operativa.Las empresas deben tener una comprensión clara del nivel de riesgo de sus operaciones de proceso.Xiangjing Company, como proveedor profesional de válvulas de control, puede proporcionar productos y soporte técnico adaptados a diferentes arquitecturas de redundancia,Ayudar a los clientes a diseñar e implementar los bucles de seguridad más adecuados en función de sus necesidades específicas, logrando así el equilibrio óptimo entre seguridad y disponibilidad.

2Diagnóstico de fallas y mantenimiento predictivo

La capacidad de diagnosticar y predecir posibles fallos en tiempo real, interviniendo así antes de que ocurra un fallo.representa un requisito de mayor nivel para mejorar la fiabilidad de los sistemas de válvulas de control.

Funciones de diagnóstico de los posicionadores inteligentes

Los posicionadores de válvulas inteligentes modernos (como los posicionadores digitales) están equipados con microprocesadores y algoritmos avanzados para realizar diagnósticos integrales de válvulas de control.Estas funciones de diagnóstico incluyen::

• Detección de adhesión de la válvula: monitorea la desviación entre la retroalimentación de la posición de la válvula y el punto de ajuste para determinar si se ha producido adhesión.
• Detección de fugas: supervisa la idoneidad de la presión del aire de salida mediante sensores de presión para diagnosticar fugas internas o externas.
• Diagnóstico del desgaste del embalaje: Monitoriza los cambios en la fuerza de fricción máxima para determinar el envejecimiento o el endurecimiento del embalaje de la glándula.
• Envejecimiento/inclinación del resorte: utiliza el diagnóstico del equilibrio de fuerza para detectar condiciones anormales en el resorte del actuador.
• Diagnóstico del circuito de aire: detecta la gravedad de la acumulación de aceite y agua dentro del posicionador.
• Tiempo de funcionamiento/número de ciclos: se registran los datos de funcionamiento de la válvula para evaluar los niveles de desgaste.

La transición del mantenimiento programado al mantenimiento basado en la condición

Los modelos de mantenimiento tradicionales se basan en un mantenimiento programado basado en el tiempo, lo que puede conducir a un mantenimiento excesivo o insuficiente.las fábricas pueden pasar del mantenimiento basado en el tiempo (TBM) al mantenimiento basado en la condición (CBM) y al mantenimiento predictivo (PdM)Esto significa que las intervenciones solo se realizan cuando el estado del equipo indica la necesidad de mantenimiento, lo que optimiza los recursos de mantenimiento, reduce los costes de mantenimiento,y minimizar el tiempo de inactividad no planificadoAdemás, la adopción de tecnologías de retroalimentación de la posición del tallo de la válvula sin contacto, como los sensores de efecto Hall, elimina los problemas relacionados con el desgaste, la corrosión, el desgaste, el desgaste y el desgaste.y vibraciones asociadas con conexiones mecánicas y potencialómetros de tipo de contacto, mejorando fundamentalmente la exactitud y fiabilidad de la retroalimentación y proporcionando una base de datos para diagnósticos precisos.

El mantenimiento predictivo basado en datos representa un salto de la seguridad de fallas reactiva a la seguridad de fallas proactiva.Mientras que las tecnologías de diagnóstico avanzadas utilizan el análisis de datos en tiempo real para emitir advertencias en la etapa “incipiente” de una fallaEsto permite al personal de mantenimiento programar las reparaciones sin interrumpir la producción, transformando eventuales "eventos que provocan fallas en la seguridad" en "eventos de mantenimiento planificados".- evitar así la activación real de los mecanismos de seguridad contra fallos y reducir los riesgos de seguridad y las pérdidas de tiempo de inactividadEn la actualidad, la automatización industrial se ha convertido en un proceso de transformación de los sistemas de posicionamiento inteligente.

El objetivo de este proyecto es mejorar la precisión del control de las válvulas de control, pero también invertir en el "monitoreo de la salud" y la "seguridad preventiva" de todo el proceso.Las soluciones de posicionador inteligente de la compañía Xiangjing ayudan a los clientes a lograr un diagnóstico avanzado de fallas y mantenimiento predictivo, reduciendo así el riesgo de inactividad no planificada y mejorando la eficiencia y seguridad operativas generales de la planta.

3Consideraciones de seguridad en condiciones de funcionamiento especiales

En condiciones de funcionamiento extremas o especiales, el diseño a prueba de fallos de las válvulas de control requiere una consideración adicional para abordar las características de los medios y los desafíos ambientales.

Entornos de alta y baja temperatura

Las temperaturas extremas pueden hacer que los componentes de la válvula se expandan, contraigan, se vuelvan frágiles o se ablanden, lo que afecta el funcionamiento normal de la válvula y el rendimiento de sellado.Las altas temperaturas pueden hacer que el tapón de la válvula se agarre., mientras que las bajas temperaturas pueden afectar el rendimiento del actuador. 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 viscosidad

Los medios corrosivos pueden erosionar los cuerpos de las válvulas y los componentes internos, mientras que los medios de alta viscosidad pueden adherirse a los tallos de las válvulas, haciendo que se atasquen entre el tallo y el cuerpo, lo que dificulta el funcionamiento posterior.Las soluciones incluyen el uso de materiales resistentes a la corrosión (como aleaciones especiales) y la optimización de las estructuras de los componentes internos de la válvula para reducir la adhesión y la escalabilidad del medio.

Las válvulas de control tienen ventajas para manejar sólidos.

Requisitos especiales para las válvulas de apagado de emergencia (válvulas ESD)

Las válvulas de cierre de emergencia (válvulas ESD) son componentes críticos en los sistemas de seguridad instrumentados, con la tarea principal de llevar rápidamente el proceso a un estado seguro durante las emergencias.Las válvulas ESD suelen requerir una fiabilidad extremadamente altaLas válvulas eléctricas están diseñadas con un alto rendimiento, velocidad de cierre rápida y bajas tasas de fuga.Para garantizar la fiabilidad de las válvulas ESD, normalmente se requieren interruptores de verificación del cierre de válvula o sistemas de detección de fugas de válvula. El interruptor de verificación del cierre se activa una vez que la válvula está completamente cerrada,garantizar que la válvula de apagado de seguridad del combustible esté completamente cerrada antes del ciclo de purga y encendidoEl sistema de detección de fugas de válvulas controla las fugas presionando la tubería entre dos válvulas de cierre o determina las fugas de válvulas individuales mediante señales de interruptor de presión.

El diseño de seguridad debe estar profundamente integrado en el entorno operativo.como el entorno de funcionamiento real de la válvula de control (temperaturaPor ejemplo, los medios corrosivos pueden causar fallas en los componentes de las válvulas,que impide el funcionamiento del mecanismo de seguridad contra fallos.

Por lo tanto, el diseño a prueba de fallos debe ser sistemático, teniendo en cuenta los desafíos de las condiciones de funcionamiento desde la selección de materiales, el diseño estructural hasta el mantenimiento de diagnóstico.Esto significa que las válvulas de control estándar pueden no cumplir con los requisitos de seguridad en condiciones de funcionamiento extremas., que requieren soluciones personalizadas o especialmente diseñadas.Compañía Xiangjing, aprovechando su amplia experiencia en válvulas de control, puede proporcionar recomendaciones profesionales de selección y productos personalizados adaptados a diversas condiciones de funcionamiento especiales,garantizar que las válvulas de control cumplan con fiabilidad las funciones de seguridad incluso en los entornos más exigentes.

Cuarta parte: Estudios de casos de aplicaciones de válvulas de control de fallas en la industria

El diseño a prueba de fallos de las válvulas de control desempeña un papel indispensable en muchos campos industriales.

1Industria del petróleo y el gas

En la extracción de petróleo y gas aguas arriba, las válvulas de control en los sistemas de control de cabeza de pozo deben mantener una regulación precisa del caudal y capacidades de apagado de emergencia bajo presión extrema, entornos corrosivos,Las funciones clave de las válvulas de control de cabeza de pozo incluyen el control de estrangulamiento, la regulación de la presión y el apagado de emergencia.

En el transporte de oleoductos y gasoductos, las válvulas de control se utilizan para regular el flujo, la presión y la temperatura.como roturas de tuberías o presión anormal, para evitar la fuga de sustancias de alto valor y peligrosas, evitando así la contaminación del medio ambiente y accidentes de seguridad graves.Las válvulas de gas de combustible requieren normalmente la función de "cierre por fallo" para garantizar que el suministro de combustible se corta inmediatamente en caso de corte de energía o pérdida de señal.Las normas de la industria suelen exigir la instalación de dos válvulas de cierre directamente conectadas para proporcionar una protección redundante.

2Industria química y farmacéutica

El control preciso de la temperatura y la presión es fundamental en los reactores químicos.Las válvulas de agua de refrigeración a menudo están diseñadas como "abertas por fallo" para garantizar que el agua de refrigeración continúe fluyendo en caso de fallo del sistema de refrigeración.Las válvulas de alimentación a menudo están diseñadas como "cerradas por fallo" para cortar inmediatamente el suministro de material en caso de una reacción desenfrenada.

Las industrias químicas y farmacéuticas a menudo manejan materiales corrosivos, inflamables, explosivos o tóxicos.El diseño a prueba de fallos de las válvulas de control garantiza que los medios peligrosos puedan aislarse de forma segura o dirigirse a un área segura en caso de fugaPor ejemplo, las válvulas de control utilizadas para medios de alta viscosidad requieren un diseño especial para evitar que la adhesión del medio cause el pegado de la válvula,que puedan afectar al funcionamiento a prueba de fallosEn la producción farmacéutica, el control preciso del flujo y la capacidad de apagado de emergencia son críticos para la calidad del producto y la seguridad de la producción.Las características de seguridad de las válvulas de control aseguran la precisión y la repetibilidad en procesos como la mezcla, control de las condiciones de reacción y llenado del producto.

3Tratamiento de aguas y industria eléctrica

En las plantas de tratamiento de agua, presas y redes de riego, las válvulas de control se utilizan para regular el flujo de agua, la presión y el nivel del líquido.Las válvulas de seguridad garantizan que en caso de anomalías en el sistema de suministro de aguaPor ejemplo, en el proyecto del oleoducto de suministro de agua de Harbin Mudanshan, el agua de las aguas del sur de China se ha convertido en una fuente de agua de gran valor para la industria.Se instalaron válvulas de pistón DN1600 VAG para controlar la presión y el caudal del agua y compensar las diferencias de presión de altitud.

En las centrales eléctricas, las válvulas de control se utilizan para regular procesos críticos como el flujo de vapor, el agua de enfriamiento y el suministro de combustible.Las válvulas de control en los sistemas de refrigeración están diseñadas típicamente como "abiertas por fallo" para garantizar un flujo continuo de agua de refrigeración en caso de falla de la bomba o bloqueo de la tubería.Los actuadores hidráulicos, con su alto par de salida y su capacidad de respuesta rápida, se utilizan comúnmente para operar válvulas grandes, de gran capacidad o de alta presión.como en centrales hidroeléctricas y gasoductos.

Las características de la industria determinan el enfoque de las estrategias de seguridad contra fallos.Las diferentes industrias tienen diferencias significativas en sus requisitos y prioridades para la seguridad de fallosPor ejemplo, la industria del petróleo y el gas da prioridad a la prevención de explosiones y fugas, por lo que las válvulas FC y los sistemas de apagado redundantes son fundamentales;la industria del tratamiento de aguas puede dar prioridad a la continuidad del suministro de agua y la prevención de inundacionesEn el caso de las válvulas de control, las válvulas FO y las válvulas de control de flujo son más importantes.Esto significa que la venta y la aplicación de válvulas de control no son un enfoque único, sino que requieren una comprensión profunda de los antecedentes industriales del cliente y los requisitos específicos del proceso.Como proveedor profesional de soluciones de válvulas de control,La compañía Xiangjing debe hacer hincapié en su amplia experiencia y capacidades personalizadas en múltiples sectores industriales para proporcionar a los clientes soluciones personalizadas a prueba de fallos, mejorando así su competitividad en el mercado.

Parte cinco: Contribuciones y soluciones de la empresa Xiangjing en el campo de la tecnología de seguridad contra fallos de válvulas de control

Xiangjing Company, sitio web oficial, como una empresa líder en la industria de válvulas de control, siempre se ha adherido a la filosofía de la seguridad primero, impulsada por la innovación,- dedicado a proporcionar a los clientes industriales de todo el mundo excelentes productos de válvulas de control y soluciones integrales de seguridad contra fallos.

La empresa Xiangjing ha estado profundamente involucrada en la industria de válvulas de control durante muchos años, con un equipo profesional compuesto por ingenieros experimentados, personal de I + D y expertos de la industria.La empresa se centra en el diseño, fabricación, ensayo y aplicación de válvulas de control, acumulando una profunda experiencia técnica y una amplia experiencia práctica.Xiangjing Company entiende el papel crítico de las válvulas de control en la fabricación moderna y las considera un componente esencial para mejorar la eficiencia, seguridad, rentabilidad y capacidad de protección del medio ambiente.

La empresa Xiangjing ofrece una gama completa de productos de válvulas de control, incluidos varios cuerpos de válvulas, componentes internos de válvulas, actuadores y accesorios de válvulas,para satisfacer las diversas necesidades de las aplicaciones industrialesLos productos de la empresa incorporan desde el principio principios de diseño a prueba de fallos:

• Actuadores diversificados: la compañía Xiangjing proporcion