¿Cómo logra el dispositivo eléctrico de la válvula giratoria parcial de tipo Q logra la tolerancia a las fallas?

En las industrias de procesos como el petróleo, la industria química y la energía eléctrica, los dispositivos eléctricos de la válvula son actuadores clave para controlar el flujo medio y la presión. Si la válvula pierde el control a alta presión, alta temperatura o condiciones inflamables y explosivas, puede causar accidentes catastróficos como fugas medianas y explosiones. Tomando la fuga de tuberías de etileno como ejemplo, el radio de daño de su explosión de nubes de vapor (VCE) puede alcanzar cientos de metros, y la pérdida económica directa puede alcanzar decenas de millones de yuanes. Por lo tanto, la tolerancia a fallas de los dispositivos eléctricos de la válvula se ha convertido en un indicador central de seguridad industrial.

El dispositivo eléctrico de la válvula giratoria parcial de tipo Q (en adelante, el dispositivo eléctrico de tipo Q-tipo Q) logra la conmutación automática de 10 ms cuando el interruptor principal falla a través del diseño redundante coordinado de límite mecánico y retroalimentación eléctrica, evitando con éxito muchos accidentes importantes. Este artículo analizará profundamente sus principios técnicos y prácticas de ingeniería, y revelará cómo logra el objetivo de la "pérdida de control cero" a través de la arquitectura redundante.

La tolerancia a la falla de Dispositivo eléctrico de válvula giratoria parcial de tipo Q Proviene de su arquitectura de control de doble circuito cerrado, es decir, el límite mecánico se usa como límite físico duro, y la retroalimentación eléctrica se usa como la capa de ajuste dinámico. Cuando el límite mecánico falla debido a la vibración o la interferencia, el sistema de retroalimentación eléctrica se convierte en la última línea de defensa.

El sistema consta de tres partes: el grupo de interruptor principal, el grupo de interruptor de respaldo y el interruptor de corte de emergencia:

El grupo de interruptor principal: lleva a cabo el control de apertura y cierre convencionales, monitorea la posición de la CAM a través de microcontactos y tiene una precisión de ± 0.5 °;

El grupo de interruptor de respaldo: es independiente del circuito eléctrico del interruptor principal, adopta un diseño lógico redundante y el umbral de respuesta se establece de manera escalonada con el interruptor principal;

El interruptor de corte de emergencia: está directamente conectado al Sistema de Instrumentos de Seguridad (SIS) y obliga a la alimentación cuando se detectan anormalidades como la sobreveltura y la sobrecarga.

Cuando el interruptor principal falla debido a la vibración o la oxidación de contacto, el proceso de conmutación del grupo de interruptor de respaldo se puede dividir en tres etapas:

Detección de fallas: el grupo de interruptor de respaldo monitorea continuamente el estado de contacto del interruptor principal e identifica anormalidades de resistencia de contacto a través del análisis de impedancia dinámica;

Juicio lógico: el controlador redundante completa el diagnóstico de fallas dentro de 1 ms e inicia el grupo de interruptor de respaldo;

Continción rápida: los contactos del interruptor de respaldo están cerrados con resistencia de contacto cero a través de resortes precargados, y el retraso de la transmisión de la señal es inferior a 10 ms.

Arquitectura redundante: implementación de ingeniería de protección cuádruple

El diseño redundante de equipos eléctricos de tipo Q no solo se refleja en el nivel eléctrico, sino que también funciona a través de la colaboración multidimensional de la mecánica, la electrónica y el software.

En términos de estructura mecánica, el sistema eléctrico de tipo Q adopta un diseño de doble cámara. La cámara principal y la cámara de respaldo están impulsadas por ejes de transmisión independientes para garantizar que una falla de un solo punto no afecte al otro sistema. El interruptor de viaje también adopta una estructura de doble contacto. Incluso si falla un solo contacto, el otro contacto aún puede mantener la transmisión de la señal.

A nivel eléctrico, el sistema eléctrico Q-Type está equipado con suministros de doble alimentación (fuente de alimentación de respaldo de la fuente de alimentación principal) y controladores duales (controlador redundante del controlador principal). Cuando el controlador principal falla, el controlador redundante toma el control dentro de los 5 ms a través de la detección de la señal del corazón para evitar la interrupción de la señal.

A nivel de software, el sistema eléctrico Q-Type adopta un algoritmo de control de doble modo:
Modo principal: control convencional basado en la regulación PID;
Modo redundante: control robusto basado en la lógica difusa, cambiando automáticamente cuando el modo principal falla.
Además, el sistema tiene un mecanismo de autocuración incorporado. Cuando se detecta el desgaste de contacto o el mal contacto, la presión de contacto se ajusta o se cambia automáticamente al contacto de copia de seguridad para extender la vida útil del equipo.