Obiekty wytwarzania energii polegają na zaworach elektrycznych do sterowania wodą chłodzącą, systemami podtrzymania paliwa, liniami wentylacyjnymi i procesami uzdatniania wody. W przypadku awarii zewnętrznego zasilania, standardowy siłownik elektryczny może zatrzymać się w ostatniej pozycji. Jeśli ta pozycja nie odpowiada wymaganiom procesu, może to wpłynąć na izolację, chłodzenie sprzętu lub odzyskiwanie systemu.
Bezpieczny siłownik elektryczny wykorzystuje zmagazynowaną energię do przesunięcia zaworu do predefiniowanej pozycji po wykryciu awarii zasilania. Jednak prawidłowa pozycja bezpieczeństwa może być w pełni otwarta, w pełni zamknięta lub ostatnia zadana pozycja. Należy to określić w drodze oceny ryzyka procesu, a nie stosując jedną zasadę do każdego zaworu.
Zamknięcie w przypadku awarii jest odpowiednie dla wielu zadań izolacyjnych, ale nie jest uniwersalnym wymogiem w elektrowni.
Typowe przykłady obejmują:
-
Zawory izolujące niebezpieczne media mogą wymagać zamknięcia w przypadku awarii;
-
Zawory wody chłodzącej lub wody gaśniczej mogą wymagać otwarcia w przypadku awarii;
-
Niektóre zawory modulujące powinny pozostać w miejscu, aby uniknąć nagłej zmiany procesu;
-
Przepustnice wentylacyjne mogą wymagać różnych pozycji do wyciągu, kontroli dymu lub chłodzenia sprzętu.
Specyfikacja projektu powinna zatem określać otwarcie w przypadku awarii, zamknięcie w przypadku awarii lub pozostawienie w miejscu przed wyborem modelu siłownika i systemu magazynowania energii.
Podczas normalnej pracy wewnętrzny obwód sterowania ładuje superkondensator lub baterię. Po wykryciu odłączenia zasilania zewnętrznego, przełącza zasilanie silnika na urządzenie magazynujące energię i przesuwa zawór do ustawionej pozycji bezpieczeństwa.
Moduł bezpieczeństwa DCL działa z zasilaniem DC24V. W zależności od rozmiaru siłownika, mniejsze modele wykorzystują superkondensator, podczas gdy modele o wyższym momencie obrotowym wykorzystują baterię. Dokumentacja produktu określa zmagazynowaną energię do co najmniej czterech pełnych cykli pracy.
Po powrocie zasilania zewnętrznego siłownik wychodzi ze stanu bezpieczeństwa i wznawia normalny tryb pracy. To, czy zawór automatycznie powróci do poprzedniego polecenia, powinno być określone przez logikę sterowania i blokady zakładu.
Konstrukcja DCL wykorzystuje superkondensator lub baterię do zasilania silnika elektrycznego. Nie jest to mechaniczny siłownik ze sprężyną powrotną. Technologie te różnią się czasem powrotu, dostępnym momentem obrotowym, wymaganiami konserwacyjnymi i metodą magazynowania energii, dlatego "sprężyna powrotna" i "zasilanie awaryjne bateryjne" nie powinny być używane zamiennie.
Systemy magazynowania energii wymagają również inspekcji napięcia baterii, zapisów wyzwalaczy i stanu magazynowania energii. Bezpieczny siłownik nie zastępuje awaryjnego systemu zasilania zakładu, logiki blokad ani projektu systemu bezpieczeństwa.
Podczas awarii zasilania system magazynowania energii musi nadal pokonać rzeczywisty moment obrotowy zaworu. Wymiarowanie powinno uwzględniać maksymalny moment obrotowy producenta zaworu i brać pod uwagę ciśnienie różnicowe, konstrukcję uszczelnienia, osady i wyższy moment obrotowy przy rozruchu po długich okresach bezczynności.
Dokumentacja DCL zaleca wybór około 1,1 do 1,3 razy większego momentu obrotowego testowego zaworu. Czas pracy siłownika musi również spełniać wymagania reakcji procesu. Sam wyższy moment obrotowy nie potwierdza, że zawór osiągnie pozycję bezpieczeństwa w wymaganym czasie.
Konfiguracja bezpieczeństwa włącz/wyłącz może wykorzystywać pasywne sygnały przełączające do poleceń otwarcia i zamknięcia oraz zapewniać pasywne styki dla stanu pełnego otwarcia i pełnego zamknięcia. Konfiguracje modulujące obsługują wejście i wyjście 4-20 mA, z dostępem 2-10 VDC lub 1-5 VDC w wybranych wersjach.
Modbus RTU może obsługiwać monitorowanie pozycji zaworu, raportowanie napięcia baterii i zapisy wyzwalaczy bezpieczeństwa. Inżynierowie powinni nadal określać, które sygnały pozostają dostępne podczas całkowitej awarii zasilania w zakładzie.
Zewnętrzne systemy wody chłodzącej, pompowania i uzdatniania mogą wykorzystywać gamę DCL odporną na warunki atmosferyczne, która standardowo ma stopień ochrony IP67, z IP68 dostępnym w wybranych konfiguracjach. Obszary obsługi paliwa lub miejsca zawierające łatwopalne gazy wymagają oddzielnej oceny stref zagrożonych. Gama DCL przeciwwybuchowa obejmuje obudowę IP68 i konfiguracje klasy I, dywizji 1.
Ochrona przed wnikaniem, ochrona przeciwwybuchowa i działanie bezpieczeństwa to oddzielne wymagania wyboru. Jedno nie zastępuje drugiego.
Gama DCL odporna na warunki atmosferyczne obejmuje standardowy moment obrotowy wyjściowy od 16 do 3000 Nm, podczas gdy gama przeciwwybuchowa obejmuje od 50 do 3000 Nm. Obie rodziny produktów mogą być konfigurowane z powrotem bezpieczeństwa, sterowaniem włącz/wyłącz, modulacją 4-20 mA i Modbus RTU, w zależności od wybranego modelu.
Moduł bezpieczeństwa zawiera również ochronę przeciwprzepięciową 1 kV i interfejs EFT 4 kV. Parametry te opisują funkcje odporności elektrycznej, ale nie stanowią certyfikatu SIL ani zatwierdzenia do użycia jako element końcowy systemu bezpieczeństwa.
Wybór bezpiecznego siłownika elektrycznego dla elektrowni powinien rozpocząć się od wymaganej pozycji bezpieczeństwa, a następnie momentu obrotowego zaworu, czasu pracy, metody magazynowania energii, sygnałów sterujących, stopnia ochrony środowiskowej i planu konserwacji. Siłownik może wspierać strategię bezpieczeństwa zakładu tylko wtedy, gdy te wymagania są zdefiniowane wspólnie.