Các cơ sở sản xuất điện dựa vào van điện để điều khiển nước làm mát, hệ thống hỗ trợ nhiên liệu, đường ống thông gió và các quy trình xử lý nước. Khi nguồn điện bên ngoài bị ngắt, bộ truyền động điện tiêu chuẩn có thể dừng ở vị trí cuối cùng của nó. Nếu vị trí đó không khớp với yêu cầu của quy trình, việc cô lập, làm mát thiết bị hoặc phục hồi hệ thống có thể bị ảnh hưởng.
Bộ truyền động điện an toàn khi mất điện sử dụng năng lượng dự trữ để di chuyển van đến một vị trí định trước sau khi phát hiện mất điện. Tuy nhiên, vị trí an toàn chính xác có thể là mở hoàn toàn, đóng hoàn toàn hoặc vị trí được lệnh cuối cùng. Nó phải được xác định thông qua đánh giá rủi ro quy trình thay vì áp dụng một quy tắc cho mọi van.
Đóng khi mất điện phù hợp cho nhiều nhiệm vụ cô lập, nhưng nó không phải là yêu cầu phổ biến trong nhà máy điện.
Các ví dụ điển hình bao gồm:
-
Các van cô lập phương tiện nguy hiểm có thể cần đóng khi mất điện;
-
Các van nước làm mát hoặc nước chữa cháy có thể cần mở khi mất điện;
-
Một số van điều chỉnh có thể cần giữ nguyên vị trí để tránh thay đổi quy trình đột ngột;
-
Các van thông gió có thể yêu cầu các vị trí khác nhau cho việc thoát khí, kiểm soát khói hoặc làm mát thiết bị.
Do đó, đặc tả dự án nên xác định mở khi mất điện, đóng khi mất điện hoặc giữ nguyên vị trí trước khi chọn mẫu bộ truyền động và hệ thống lưu trữ năng lượng.
Trong quá trình hoạt động bình thường, mạch điều khiển bên trong sẽ sạc siêu tụ điện hoặc pin. Khi phát hiện nguồn điện bên ngoài bị ngắt kết nối, nó sẽ chuyển nguồn cấp cho động cơ sang thiết bị lưu trữ năng lượng và điều khiển van đến vị trí an toàn đã đặt.
Mô-đun an toàn khi mất điện DCL hoạt động với nguồn cấp DC24V. Tùy thuộc vào kích thước bộ truyền động, các mẫu nhỏ hơn sử dụng siêu tụ điện trong khi các mẫu có mô-men xoắn cao hơn sử dụng pin. Tài liệu sản phẩm quy định năng lượng dự trữ cho ít nhất bốn lần vận hành toàn hành trình.
Khi nguồn điện bên ngoài được khôi phục, bộ truyền động sẽ thoát khỏi trạng thái an toàn khi mất điện và tiếp tục chế độ hoạt động bình thường. Việc van có tự động quay về lệnh trước đó hay không nên được xác định bởi logic điều khiển và các khóa liên động của nhà máy.
Thiết kế DCL sử dụng siêu tụ điện hoặc pin để vận hành động cơ điện. Nó không phải là bộ truyền động hồi vị bằng lò xo cơ học. Các công nghệ này khác nhau về thời gian hồi vị, mô-men xoắn có sẵn, yêu cầu bảo trì và phương pháp lưu trữ năng lượng, do đó "hồi vị bằng lò xo" và "sạc dự phòng bằng pin" không nên được sử dụng thay thế cho nhau.
Hệ thống năng lượng dự trữ cũng yêu cầu kiểm tra điện áp pin, hồ sơ kích hoạt và tình trạng lưu trữ năng lượng. Bộ truyền động an toàn khi mất điện không thay thế hệ thống nguồn khẩn cấp của nhà máy, logic khóa liên động hoặc thiết kế hệ thống an toàn được thiết kế.
Trong trường hợp mất điện, hệ thống năng lượng dự trữ vẫn phải khắc phục mô-men xoắn hoạt động thực tế của van. Việc định cỡ nên sử dụng mô-men xoắn tối đa của nhà sản xuất van và xem xét áp suất chênh lệch, thiết kế đệm, cặn bẩn và mô-men xoắn khởi động cao hơn sau thời gian dài không hoạt động.
Tài liệu DCL khuyến nghị chọn khoảng 1,1 đến 1,3 lần mô-men xoắn kiểm tra của van. Thời gian hoạt động của bộ truyền động cũng phải đáp ứng yêu cầu phản ứng của quy trình. Mô-men xoắn cao hơn một mình không xác nhận rằng van sẽ đạt đến vị trí an toàn trong thời gian yêu cầu.
Cấu hình an toàn khi mất điện bật-tắt có thể sử dụng tín hiệu chuyển mạch thụ động cho các lệnh mở và đóng và cung cấp các tiếp điểm thụ động cho trạng thái mở hoàn toàn và đóng hoàn toàn. Cấu hình điều chỉnh hỗ trợ đầu vào và đầu ra 4–20 mA, với 2–10 VDC hoặc 1–5 VDC có sẵn trên các phiên bản được chọn.
Modbus RTU có thể hỗ trợ giám sát vị trí van, báo cáo điện áp pin và hồ sơ kích hoạt an toàn khi mất điện. Các kỹ sư vẫn nên xác định tín hiệu nào còn khả dụng trong trường hợp mất điện toàn bộ địa điểm.
Các hệ thống nước làm mát, bơm và xử lý ngoài trời có thể sử dụng dòng sản phẩm chống chịu thời tiết DCL, tiêu chuẩn là IP67 với IP68 có sẵn trên các cấu hình được chọn. Các khu vực xử lý nhiên liệu hoặc các địa điểm chứa khí dễ cháy yêu cầu đánh giá khu vực nguy hiểm riêng biệt. Dòng sản phẩm chống cháy nổ DCL bao gồm vỏ IP68 và cấu hình Loại I, Phân khu 1.
Khả năng chống xâm nhập, chống cháy nổ và hoạt động an toàn khi mất điện là các yêu cầu lựa chọn riêng biệt. Một cái không thay thế cái kia.
Dòng sản phẩm chống chịu thời tiết DCL bao phủ mô-men xoắn đầu ra tiêu chuẩn từ 16 đến 3000 Nm, trong khi dòng sản phẩm chống cháy nổ bao phủ từ 50 đến 3000 Nm. Cả hai dòng sản phẩm đều có thể được cấu hình với hồi vị an toàn khi mất điện, điều khiển bật-tắt, điều chỉnh 4–20 mA và Modbus RTU, tùy thuộc vào mẫu được chọn.
Mô-đun an toàn khi mất điện cũng liệt kê khả năng bảo vệ chống đột biến 1 kV và giao diện EFT 4 kV. Các thông số này mô tả các tính năng miễn nhiễm điện, nhưng chúng không cấu thành chứng nhận SIL hoặc phê duyệt sử dụng làm phần tử cuối cùng của hệ thống an toàn được thiết kế.
Việc lựa chọn bộ truyền động điện an toàn khi mất điện cho nhà máy điện nên bắt đầu bằng vị trí an toàn yêu cầu, sau đó là mô-men xoắn van, thời gian hoạt động, phương pháp lưu trữ năng lượng, tín hiệu điều khiển, xếp hạng môi trường và kế hoạch bảo trì. Bộ truyền động có thể hỗ trợ chiến lược an toàn của nhà máy chỉ khi các yêu cầu này được xác định cùng nhau.