يتم الإشارة إلى وضع فشل صمام التحكم على مخططات الأجهزة بواسطة سهم (بافتراض أن جسم الصمام ينغلق مباشرة حيث تؤدي حركة الجذع نحو الجسم وحركة الجذع بعيدًا عن الجسم إلى فتح قطع الصمام) أو يتم عرض اختصارات مثل “FC” ” (فشل الإغلاق) و”FO” (فشل الفتح).
كما يتم تمثيل أوضاع الفشل الأخرى من خلال مجموعة من الرموز الأخرى التي سنتناولها أدناه.
وضع فشل صمام التحكم
لكي يتعطل الصمام الهوائي أو الهيدروليكي في وضع القفل، يجب أن يحبس جهاز خارجي ضغط السائل في غشاء المشغل أو مبيت المكبس في حالة فقدان ضغط الإمداد.
عادةً ما يتم تشغيل صمامات التحكم التي تفشل في مكانها وتتحرك في اتجاه معين بواسطة مشغلات مكبس هوائي مزدوج الفعل.
لا تستخدم هذه المحركات زنبركًا لتوفير وضع فشل محدد، ولكنها بدلاً من ذلك تستخدم ضغط الهواء لفتح وإغلاق الصمام.
في حالة فقدان ضغط الهواء، لا يمكن للمشغل فتح الصمام أو إغلاقه، وبالتالي يميل إلى البقاء في موضعه.
إذا كان ساق الصمام غير متوازن مع القطع، فإن القوى المطبقة على سدادة الصمام ستحركه في اتجاه واحد (مما يسبب الدفع).
اختر وضع الفشل المناسب
من المهم أن نلاحظ كيف يرتبط وضع فشل الصمام غالبًا بوظيفة التحكم الخاصة به (فتح الهواء، وإغلاق الهواء). أي أن صمام التحكم الهوائي في الهواء الطلق يُغلق عند فقدان ضغط الهواء، والعكس صحيح
هذه حقيقة مهمة لأن هندسة السلامة الجيدة تتطلب أن تحدد عوامل خطر العملية وضع الفشل الصحيح للصمام بدلاً من التحكم في العقد أو عادة النظام.
من الأسهل على الأشخاص فهم تشغيل صمام التحكم في فتح الهواء مقارنة بصمام التحكم في فتح الهواء (المزيد من الإشارة = تدفق أكثر لسوائل العملية)، ولكن لا ينبغي أن يكون هذا مبدأً إرشاديًا في اختيار الصمام.
تغلق صمامات التحكم في الهواء الخاصة بالصمامات الهوائية بشكل طبيعي.
وهذا يعني أنها مناسبة فقط لتطبيق محدد للتحكم في العمليات.
تعتبر هذه العملية أكثر أمانًا للفشل مع إغلاق الصمام مقارنة بفتح الصمامات.
إذا كانت العملية أكثر أمانًا مع وجود صمام مكسور مفتوح، فيجب أن يكون صمام التحكم الهوائي المخصص لهذا التطبيق محكم الإغلاق.
أولا، تحديد وضع الفشل الأكثر أمانا لصمام التحكم.
ثم حدد أو قم بتكوين إجراءات الأداة بحيث تؤدي أوضاع الفشل الأكثر احتمالية لمسار الإشارة إلى تحرك صمام التحكم باستمرار إلى الوضع الأكثر أمانًا.
على سبيل المثال، فكر في نظام التبريد التلقائي هذا لمحرك كبير لتوليد الطاقة:
من الواضح أن إغلاق الصمام أكثر خطورة على المحرك من عدم فتح الصمام. إذا لم يتم إغلاق الصمام، فمن المؤكد أن المحرك سوف يسخن بشكل زائد بسبب نقص التبريد.
إذا لم يتم فتحه، فسيعمل المحرك ببساطة بشكل أكثر برودة مما تم تصميمه وستكون النتيجة السلبية الوحيدة هي انخفاض الكفاءة.
مع أخذ هذا في الاعتبار، فإن الخيار المعقول الوحيد لصمام التحكم هو الذي لا يفتح (الهواء مغلق).
ومع ذلك، فإن خياراتنا في عمل الأداة لا تنتهي عند صمام التحكم.
كيف ينبغي تكوين جهاز إرسال درجة الحرارة وجهاز التحكم ومحول الإدخال/الإخراج للعمل؟
في كلتا الحالتين، يجب أن يكون الجواب هو التصرف بحيث يعود الصمام افتراضيًا إلى وضعه الآمن (مفتوح بالكامل) في الخطأ الأكثر احتمالاً لإشارة الدخل.
وبالانتقال عبر نظام التحكم من الصمام إلى مستشعر درجة الحرارة، فإن الجهاز التالي الذي نواجهه هو محول I/P. وبطبيعة الحال، وظيفتها هي تحويل إشارة التيار 4-20 مللي أمبير إلى ضغط هوائي يمكن لمشغل الصمام استخدامه.
نظرًا لأننا نعلم أن وضع فشل الصمام يعتمد على فقدان ضغط الهواء النشط، فإننا نريد تكوين I/P لإنتاج الحد الأدنى من الضغط في حالة حدوث عطل كهربائي في دخل 20-4 مللي أمبير. أسلاك الإشارة
سواء كانت الأسلاك قصيرة أم لا، ستكون النتيجة 0 مللي أمبير عند أطراف إدخال الإدخال/الإخراج.
لذلك، يجب أن يكون تكوين محول I/P واضحًا، بحيث تنتج إشارة الإدخال من 4 إلى 20 مللي أمبير ضغط خرج من 3 إلى 15 رطل لكل بوصة مربعة (أي أن الحد الأدنى من تيار الإدخال ينتج الحد الأدنى من ضغط الإخراج).
الأداة التالية في الحلقة هي وحدة التحكم. هنا، نريد أن يؤدي الفشل الأكثر احتمالاً لإشارة الإدخال إلى الحد الأدنى من إشارة الخرج، وبالتالي فإن الصمام (مرة أخرى) يضبط بشكل افتراضي على الوضع “الآمن من الفشل”.
ونتيجة لذلك، نحتاج إلى تكوين وحدة التحكم للتشغيل المباشر، تمامًا مثل محول I/P (أي أن انخفاض الإشارة الكهروضوئية من سلك مكسور أو اتصال فضفاض في دائرة الإدخال يؤدي إلى انخفاض في إشارة الخرج) .
وأخيراً نصل إلى الأداة الأخيرة في حلقة التحكم:
جهاز إرسال درجة الحرارة (TT). كما هو الحال مع معظم الأدوات، لدينا خيار تكوينه للتشغيل المباشر أو العكسي.
هل يجب أن نختار مباشرًا (أي محرك أكثر سخونة = خرج أكثر مللي أمبير) أو عكسيًا (محرك أكثر سخونة = خرج أقل مللي أمبير)؟
هنا، يجب أن يكون اختيارنا بحيث يكون التأثير الإجمالي لنظام التحكم هو ردود فعل سلبية. بمعنى آخر، نحن بحاجة إلى تكوين المرسل بحيث يؤدي المحرك الأكثر سخونة إلى زيادة تدفق سائل التبريد (صمام التحكم الفتاح).
نظرًا لأننا نعلم أن بقية النظام مصمم بحيث تميل الإشارة البسيطة في أي مكان إلى دفع صمام التحكم إلى موضعه الآمن (مفتوح على مصراعيه)، فيجب علينا اختيار جهاز إرسال عكسي المفعول، بحيث يعمل المحرك بشكل أكثر سخونة يؤدي إلى انخفاض في مللي أمبير. (إشارة من جهاز الإرسال)
إذا كان جهاز الإرسال يحتوي على مفتاح وضع “حرق” مستشعر، فيجب علينا وضع هذا المفتاح في موضع الاحتراق المنخفض، وبالتالي فإن المستشعر المحترق سيؤدي إلى إخراج 4 مللي أمبير (مقياس أقل 4-20 مللي أمبير). يقوم بتوجيه الصمام إلى الوضع الأكثر أمانًا (في الوضع المفتوح).
قد يبدو مثل هذا التكوين مع صمام التحكم الحجمي (الهواء) المغلق وجهاز الإرسال العكسي غريبًا وغير مفهوم، ولكنه التصميم الأكثر أمانًا لنظام تبريد المحرك هذا.
أولاً، اخترنا وضع الفشل الأكثر أمانًا لصمام التحكم، ثم اخترنا إجراءات الأداة بحيث تؤدي حالات الفشل الأكثر احتمالية لمسار الإشارة في أي نقطة في النظام إلى نفس استجابة الصمام.
بالطبع، من نافلة القول أن التوثيق التفصيلي في شكل مخطط حلقة مع إظهار إجراءات الأداة بوضوح هو جزء ضروري للغاية من النظام بأكمله.
إذا كانت سلامة نظام التحكم تعتمد على استخدام أي تكوين “غير قياسي” للأداة، فمن الأفضل توثيق هذه الإعدادات حتى يعرف القائمون على صيانة النظام في المستقبل ما يمكن توقعه.
هناك تفصيل آخر مهم في هذا النظام وهو تكوين وحدة التحكم بحيث تظل شاشة المشغل الخاصة بإشارة الخرج مسجلة بطريقة مرئية: يجب أن يشير 0% إلى صمام التحكم المغلق، بينما يجب أن يشير 100% إلى فتح الصمام.
في حالة أن صمام الهواء مغلق (إشارة إلى الإغلاق من وجهة نظر جهاز التحكم)، فهذا يعني أنه يجب تكوين جهاز التحكم ليظهر العكس على شاشة الإخراج، بحيث يظهر الخرج 4 مللي أمبير (الصمام مفتوح). مفتوح بنسبة 100% ويشير خرج 20 مللي أمبير (صمام مغلق بالكامل) إلى 0%.
على الرغم من أن هذا قد يكون مربكًا للفني الذي يجب عليه صيانة وحدة التحكم، فمن الأهم أن يرى المشغل الذي يستخدم وحدة التحكم شيئًا منطقيًا كل يوم.
في حالة الطوارئ، تصبح التفاصيل “الثانوية” مثل هذه حاسمة، ويجب على المشغل اتخاذ القرارات في ثوانٍ بناءً على الإشارات التي يراها.