Triconex SIS и електромагнитни клапани Emerson ASCO: практическа интеграция за системи за аварийно изключване

Какво представлява електромагнитният клапан в система с приборна защита?

Електромагнитният клапан (SOV) в система с приборна защита (SIS) управлява подаването на въздух или хидравлична течност към автоматизирани клапани за включване/изключване и аварийни отсекателни клапани (EBV). Когато защитният PLC открие опасно състояние, той изключва захранването на електромагнитния клапан. Това освобождава налягането от задвижващия механизъм и кара клапана да премине в безопасното си отказоустойчиво положение. Това поведение се нарича изключване на захранването при задействане.

В повечето нефтогазови и химически предприятия SIS работи независимо от базовата система за управление на процеса (BPCS). Защитният контролер Triconex (на Schneider Electric) и електромагнитните клапани ASCO на Emerson са стандартна за индустрията комбинация в тази архитектура.

Подробни изисквания към SIS електромагнитните клапани (IEC 61511 / ISA-84)

Стандартът IEC 61511 поставя строги изисквания към електромагнитните клапани в SIS. Първо, SOV трябва да е сертифициран за съответното ниво на интегритет на безопасността (SIL). Второ, клапанът трябва да е с директно действие (със силова пружина), за да гарантира отказоустойчиво поведение при отпадане на захранването. Трето, вероятността за отказ при поискване (PFD) трябва да отговаря на целевото ниво SIL.

За приложение със SIL 2 комбинираният PFD на трансмитера, защитния PLC и SOV трябва да остане под 0,01. При SIL 3 целевият PFD спада под 0,001. Клапаните Emerson ASCO от сериите 8210 и 8260 обикновено се използват за контури SIL 2, когато са правилно проектирани.

Освен това трябва да отделите окабеляването на SIS от окабеляването на BPCS. Използвайте отделни кабелни скари. Използвайте екраниран кабел за веригата на SOV, за да предотвратите електрически шум, който може да предизвика нежелани задействания.

Окабеляване и конфигуриране стъпка по стъпка

Ето практическата процедура на място за свързване на електромагнитен клапан Emerson ASCO към изходен модул на контролер Triconex:

• Стъпка 1 — Идентифицирайте изходния канал. Намерете дискретния изходен модул Triconex. Уверете се, че каналът е предназначен за 24 VDC и има номинален ток ≥ 500 mA за бобината ASCO. Изходният модул DO3401 Invensys Triconex DO и цифровият изходен модул Triconex 3625 са доказани решения за вериги на SIS SOV.
• Стъпка 2 — Свържете бобината на SOV. Свържете положителния проводник към положителната клема на DO канала. Свържете отрицателния проводник към шината за връщане на 24 VDC. Монтирайте диод за гасене на обратната ЕДН паралелно на клемите на бобината, за да потиснете индуктивния импулс.
• Стъпка 3 — Конфигурирайте изхода в TriStation 1131. Задайте режима на изхода на „Изключване на захранването при задействане“ за отказоустойчива работа. Програмирайте зададената точка за задействане в логиката на защитния PLC. Присвоете канала към съответния елемент за задействане (например високо-високо налягане PSAHH).
• Стъпка 4 — Добавете резервираност (гласуване 1oo2). За по-високи целеви нива SIL използвайте два последователно свързани SOV (1oo2). Двуизходният модул Triconex управлява едновременно и двете бобини. Отказът на който и да е SOV в отворено положение предизвиква задействане. Панелът за терминиране на изходи Triconex 9662-810 DO поддържа 16-точково окабеляване на 24 VDC за конфигурации с множество SOV.
• Стъпка 5 — Валидирайте веригата. Извършете тест с принудителна симулация. Подайте сигнал за задействане от защитния PLC. Уверете се, че SOV се обеззахранва и EBV се затваря в рамките на зададеното време за безопасно спиране (SST), обикновено ≤ 2 секунди за защита на турбомашини.

Как да увеличите експлоатационния живот на SIS електромагнитния клапан на място

Повредата на електромагнитен клапан е една от водещите причини за нежелани задействания в системите с приборна защита. Едно нежелано задействане струва на рафинерия с капацитет 100 000 барела дневно приблизително 500 000 щатски долара на събитие. Следователно удължаването на експлоатационния живот на SOV пряко подобрява надеждността и рентабилността на предприятието.

Първо, подавайте към бобината 85% от номиналното напрежение вместо пълното напрежение. Това намалява нагряването на бобината с приблизително 28% и удвоява термичния живот на намотката. Второ, монтирайте SOV на място, където околната температура остава под 55 °C. Трето, използвайте филтрирано захранване, за да предотвратите пикове на налягането над номиналното налягане на клапана. Четвърто, извършвайте два пъти годишно частично изпитване на хода (PST) на EBV, за да проверите реакцията на клапана, без да извеждате контура от експлоатация.

Отстраняване на често срещани повреди на SOV в SIS контури Triconex

Когато защитният PLC задейства спиране, но клапанът не реагира, техниците трябва да извършат следните проверки последователно. Първо, измерете 24 VDC на клемата на SOV с мултиметър. Ако има напрежение, бобината е прекъснала — сменете бобината. Второ, ако няма напрежение, проверете светодиода на изходния модул Triconex. Постоянно светещ зелен светодиод означава, че модулът е под напрежение; кехлибарен светодиод показва повреда на полевата верига. Трето, проверете целостта на кабела с тестер за непрекъснатост. Прекъснат дренажен проводник на екранировката в екранирания кабел може да причини прекъсваща работа. Четвърто, проверете ръчното управление на SOV. Ако след техническо обслужване ръчното нулиране не е върнато в автоматичен режим, клапанът няма да реагира на електрически команди.

Заключение и съвети за действие

Интегрирането на електромагнитни клапани Emerson ASCO със защитни PLC системи Triconex е основата на системите за аварийно спиране в преработвателната промишленост. Правилното окабеляване, проверката на SIL и дисциплинираният график за техническо обслужване с частично изпитване на хода са задължителни за безопасната и надеждна работа на предприятието.

Съвет за действие: Прегледайте схемите за окабеляване на вашите SOV още тази седмица. Уверете се, че всички SIS електромагнитни клапани са свързани към отделни изходи на защитния PLC. Ако някой SOV споделя верига с BPCS, незабавно инициирайте заявка за управление на промените. Нежеланите задействания могат да бъдат предотвратени.