Плешков А. С. Повышение надежности ТПА. Резервирование элементов управления пневмоприводом

Техногенные катастрофы, произошедшие на промышленных объектах по всему миру в конце 20 века и повлекшие десятки тысяч жертв и миллионы пострадавших, потрясли человечество. Печально известные Чернобыть, Бхопал, Пайпер Альфа стали, по сути, нарицательными именами техногенных катастроф, произошедших в атомной, химической, нефтяной промышленности с тяжелейшими экологическими последствиями и жертвами как среди работников предприятий, так и среди людей, проживавших на прилегающих территориях.

Именно в это время, а правильнее сказать, после данных событий вопросы промышленной безопасности и повышения надежности в технологическом процессе стали выходить на первоочередные позиции при проектировании новых и модернизации существующих технологических установок. Был принят ряд технических стандартов, направленных на упорядочивание классификации, введение обязательных требований к оборудованию, применяемому на установках, в системах обеспечения технологической безопасности на опасных производственных объектах.

По результатам мониторинга и анализа причин аварий на объектах экспертами был сделан вывод о том, что порядка 40 % аварий происходит из-за отказа оборудования. Примерно 60 % случается из-за неверных действий персонала в штатном или нештатном режиме работы технологической установки.

Технические мероприятия по повышению надежности и увеличению степени безопасности при эксплуатации технологической установки можно условно разделить на две группы.

Первая группа – это непосредственно повышение надежности оборудования, технической единицы технологического процесса. Оно включает в себя технические мероприятия, направленные на конструктивные изменения непосредственно арматуры, привода, дополнительных элементов автоматики, а также системы управления технической единицы.

Вторая группа – это повышение надежности путем уменьшения влияния человеческого фактора на безопасность технологического процесса. Данные мероприятия направлены на автоматическую блокировку неверных действий оператора, автоматический (безоператорский) ввод резерва, автоматическое переключение на другую технологическую схему. Данный комплекс административных и технических мероприятий позволил повысить уровень надежности промышленного оборудования, применяемого на современных промышленных объектах.

В данном материале будет рассмотрен пример реализации схемы управления пневмоприводом одностороннего действия ТПА. Арматура эксплуатируется в запорном режиме, и пневмоприводом управляют 3/2 нормально закрытых распределителя. Реализация данной пневматической схемы направлена на увеличение надежности работы единицы ТПА путем дублирования в пневматической схеме управляющих элементов-пневмораспределителей.

Особенность реализации данного дублирования пневматических элементов заключается в следующем: управляющий сигнал (напряжение) подается одновременно на катушки (соленоиды) штатного и дублирующего распределителя. Катушки распределителей подключены к системе управления параллельно. Пневматические порты пневмораспределителя соединены таким образом, что при срабатывании хотя бы одного из распределителей воздух КИП поступит в беспружинную полость пневмопривода и привод сработает.

Большим техническим плюсом реализации данной пневматической схемы является отсутствие необходимости отслеживания АСУ факта отказа одного из распределителей и подачи команды на ввод в эксплуатацию дублирующего при отказе основного. Ввод в работу дублирующего распределителя происходит автоматически при отказе основного, и за счет данного автоматизма пневматическая система управления продолжает выполнять свою функцию.

Принцип работы данной системы управления проиллюстрирован ниже.

Разумеется, рассмотренная схема пневматического управления пневмоприводам трубопроводной арматуры – лишь одно из звеньев, из которых складывается общая надежность изделия. Применение данной схемы ни в коем случае не подразумевает возможность отказа от иных конструктивных, технических, технологических мероприятий, направленных на повышение надежности трубопроводной арматуры при эксплуатации.

В следующих материалах автор планирует осветить еще несколько технических решений в системах управления приводами ТПА. Данные материалы будут полезны и востребованы при проектировании новых и эксплуатации текущих объектов с ТПА.

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 4 (53) 2019