ООО НПП «ТЭК». Николаев П.И. Интеллектуальный электропривод РэмТЭК «91» с функцией безопасного состояния для надежного и энергоэффективного управления трубопроводной арматурой

Система безопасности должна быть надежной и всегда работоспособной, так как сбой функции безопасности приводит к значительному повышению риска возникновения опасной ситуации для людей и окружающей среды.

Величина, характеризующая способность системы обеспечить функцию безопасности согласно ГОСТ Р МЭК 61508, определяется как Safety Integrity Level (SIL) и имеет 4 уровня полноты безопасности: SIL 1, SIL 2, SIL 3 и SIL 4, где SIL 4 соответствует самым высоким требованиям безопасности, а SIL 1 – самым низким.

Для каждого уровня определены различные степени вероятности отказа, которые не должны превышать способность системы выполнять функции безопасности.

Электропривод РэмТЭК «91» с функцией безопасного состояния, НО/НЗ разработан R&D центром ООО НПП «ТЭК» специально для применения в системах безопасности, в системах пожаротушения и противоаварийной защиты (ПАЗ), имеет высокие сертифицированные показатели отказоустойчивости, соответствующие уровню полноты безопасности SIL 2. При дублировании устройств управления может быть достигнут уровень SIL 3.

Назначение

Электропривод РэмТЭК «91» предназначен для управления запорной, отсечной или регулирующей трубопроводной арматурой с переводом положения затвора арматуры в безопасное состояние при снятии силового питания либо по команде перевода в «Безопасное состояние».

Электропривод РэмТЭК «91» применяется для следующих типов арматуры: шаровые краны DN 25- 500 мм, задвижки DN 25-300 мм, клапаны DN 25-700 мм с PN от 1,6 до 25 МПа в химической, нефтяной, газовой, энергетической и других отраслях промышленности.

Использование современных технических решений в электроприводе РэмТЭК позволяет реализовать режим штатного управления арматурой на малой скорости с обеспечением высокой точности позиционирования и поддержания технологического параметра.

При этом при вызове функции безопасности переход в безопасное состояние может быть сделан на максимально доступной скорости движения, что обеспечивает быстрое приведение установки в безопасное состояние. Параметры движения доступны для настройки при проведении пусконаладочных работ.

Энергоэффективность электропривода РэмТЭК «91» достигается применением в его составе редуктора с высоким КПД (волновые или циклоидальные передачи), вентильного синхронного высокоэффективного электродвигателя с постоянными магнитами, а также встроенного частотного преобразователя с алгоритмом векторного управления.

Принцип работы

Входное переменное сетевое напряжение выпрямляется звеном постоянного тока. Постоянное напряжение поступает на встроенный частотный преобразователь для управления синхронным двигателем.

После подачи входной сети электропривод сразу готов к работе благодаря схеме байпаса силового питания. С шины постоянного тока при помощи понижающего преобразователя происходит заряд накопителя энергии – суперконденсаторов. В случае пропадания входного питания энергия, накопленная в энергонакопителе, обеспечивает питание частотного преобразователя и обеспечивает работу электродвигателя. Привод получает команду на движение и переводит выходное звено в безопасное положение, НО/НЗ.

Применение в технологическом процессе

Электропривод РэмТЭК «91» в состоянии ДУ (дистанционное управление) может работать в следующих режимах по управлению:

• основной режим;
• безопасное состояние.

Электропривод РэмТЭК «91» имеет несколько функций безопасности, которые могут быть использованы при проектировании и эксплуатации систем безопасности.

Переход в безопасное состояние

Активация функции безопасности может быть выполнена посредством нескольких управляющих воздействий:

• выделенный дискретный вход для активации функции перевода в безопасное состояние;
• срабатывание функции при снятии или обрыве силового питания;
• срабатывание функции при обрыве сигнала управления;
• пользователь с помощью программной настройки определяет необходимое положение безопасности, задержку и фильтрацию событий, по которым выполняется перевод в положение безопасности, задает требуемую скорость движения;
• программная уставка задержки по срабатыванию функции безопасности обеспечивает фильтрацию ложных условий срабатывания и повышает надежность системы безопасности.

Диагностика

В электроприводе РэмТЭК реализован тест частичного хода клапана (PVST-Partial valve stroke test) для проверки функции безопасности. Он является признанной методикой повышения готовности отдельных элементов функции безопасности.

Тест предназначен для проверки функционирования комплекта «привод – арматура» и запускается с заданной периодичностью для тестирования и диагностики всех элементов контура управления, участвующих в функции безопасности, включая контроллер, кабельные линии, электропривод и саму арматуру.

Для оценки текущего и прогнозирования будущего состояния энергонакопителя РэмТЭК производится постоянный мониторинг основных параметров: электрическая емкость SOC, внутреннее сопротивление, уровень SOH. Для электронных модулей накопителя реализован тест основных электронных узлов с применением встроенного диагностического программного обеспечения. На основании измеренных данных реализован предиктивный анализ основных параметров энергонакопителя с учетом количества циклов заряд – разряд, температуры и токов разряда. Эти меры позволяют получить полную информацию о состоянии накопителя электрической энергии и служат основой для принятия своевременных мер по обеспечению надежности.

Особенности и преимущества электропривода РэмТЭК «91»:

• вентильный синхронный двигатель с постоянными магнитами и высоким КПД;
• встроенный частотный преобразователь;
• циклоидальные редукторы и редукторы с ПТК;
• алгоритм векторного управления двигателем;
• высокоточный датчик положения выходного звена;
• встроенный в оболочку электропривода блок суперконденсаторов с вторичным источником питания и разряда;
• накопление энергии происходит в надежных суперконденсаторах с двойным слоем диэлектрика, с гарантированным количеством циклов заряда и разряда – 50000, малым временем готовности к выполнению команды, широким температурным диапазоном заряда и разряда;
• запас энергии от 1 до 10 циклов перемещения выходного звена в зависимости от исполнения электропривода и применяемой арматуры;
• возможность оснащения блоком «НО_НЗ» стандартного исполнения прямоходного или неполнооборотного электропривода;
• не требуется обслуживание энергонакопителя в течение всего срока службы;
• полная диагностика состояния и готовности к выполнению технологической операции;
• наличие встроенного Wi-Fi-интерфейса и сервисного программного обеспечения;
• соответствие требованиям СТО ГАЗПРОМ 2-4.1- 212-2008 по времени перекрытия арматуры, а также соответствие требованиям по времени перекрытия для технологических блоков I категории взрывобезопасности согласно ОПБ (Ф3 №96 от 11.03.2013);
• соответствие стандартам функциональной безопасности по ГОСТ Р МЭК 61508-2012 и ГОСТ Р МЭК 61511-2018 по уровню SIL2;
• наличие заключения Минпромторга РФ для электроприводов РэмТЭК о подтверждении производства промышленной продукции на территории Российской Федерации № 719.

Интеллектуальный электропривод РэмТЭК «91» с функцией безопасного состояния является надежным решением в управлении трубопроводной арматурой. Реализация предиктивного анализа и применение специального диагностического программного обеспечения дают возможность в полной мере прогнозировать будущее поведение электропривода. Наличие высоких сертифицированных показателей отказоустойчивости, соответствующих уровню полноты безопасности SIL 2, при дублировании устройств управления уровню SIL 3 позволяет применять электропривод РэмТЭК «91» на объектах повышенной опасности.

Приоритетной задачей ООО НПП «ТЭК» является разработка высокоинтеллектуального, надежного и энергоэффективного промышленного оборудования. Постоянное стремление к инновациям и внедрение новых технологий позволяют компании ООО НПП «ТЭК» создавать промышленное оборудование, соответствующее всем современным мировым стандартам.

Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, № 4 (66)