ООО «Фесто-РФ», Муругин М. А. Электромагнитный клапан как важная часть системы безопасности трубопроводной арматуры

ООО «Фесто-РФ», Муругин М. А. Электромагнитный клапан как важная часть системы безопасности трубопроводной...

Проверенная и испытанная серия электромагнитных клапанов Festo, подходящих для SIL

На протяжении многих лет продукты компании Bayer Division Crop Science способствуют повышению урожайности сельхозпродукции более чем в 120 странах мира, тем самым помогая обеспечивать мировое население высококачественной продукцией в требуемом объеме. R&D процессы по разработке новых продуктов для защиты растений занимают достаточно длительное время и могут составлять от 10 до 15 лет. Для обеспечения высокопроизводительного производства компания Bayer в 2002 г. разработала универсальный производственный комплекс, к которому предъявлялись высокие требования по надежности и безопасности.

В том же году компания Bayer инвестировала около 110 млн евро в строительство такого универсального многозадачного комплекса на своей производственной площадке в г. Дормаген, Германия. Все технологические участки находятся под одной крышей, начиная с разработки и производства новых активных ингредиентов для продуктов по защите растений, лабораторных исследований, изготовления образцов и пилотных продуктов и заканчивая массовым производством.

Система устроена таким образом, чтобы все подсистемы и оборудование, такие как осушители, дистиллеры, мешалки и прочие реакторы, могли мобильно перенастраиваться и функционировать друг с другом. Система трубопроводов с возможностью перемонтировать отдельные участки позволяет быстро менять направление подачи сред, а децентрализованная система управления процессами контролирует 67 автоматизированных подсистем. Эти особенности всего производственного комплекса дают возможность гибко изменять требуемые параметры.

В связи с тем, что работа оборудования подразумевает использование легко воспламеняющихся жидкостей, достаточно частую смену технологий и множество интерфейсов с точками вмешательства в процесс, то вся система была классифицирована на взрывоопасные зоны 1 и 2.

Минимизация рисков для людей и окружающей среды

Вероятность аварии на любом предприятии, в том числе и химическом, во многом зависит от установленного оборудования и особенностей производства.

Все процессы находятся под надежным управлением в том случае, когда элементы системы работают корректно, начиная с общего управления, заканчивая функциями безопасности измерительных приборов и технических средств контроля. Таким образом, обеспечение безопасности для измерительных приборов и технических средств контроля на предприятиях химической и нефтехимической промышленности становится очень важным. Эти устройства помогают предотвратить не только остановы вследствие превышения определенных параметров (например, превышения допустимого давления), но также дают возможность выявлять вероятность отказа на самой ранней стадии и принимать соответствующие меры – частично автоматически – по устранению останова в будущем (например, путем расчета требуемого изменения температуры во избежание выхода реакции из-под контроля).

Повышение экономической эффективности процесса производства

Вышеописанное справедливо и для экономической эффективности всех процессов. Т. к. современные технологические системы уже являются оптимизированными, дальнейшее наращивание выпуска продукции
возможно за счет надежно функционирующей, высокопроизводительной системы с минимальным временем простоя. А это значит, что необходимо сокращать количество циклов проверки оборудования и их время, также как и простои, вызванные незапланированным ремонтом оборудования. Один из способов достижения этого – использование измерительных приборов и технических средств контроля, которые сертифицированы в соответствии с IEC 61508.

Электромагнитные клапаны – техническое средство контроля с высоким уровнем ответственности

Bayer Crop Science использует на своем производстве большое количество различных приборов КИП, отвечающих за переключение дозирующей арматуры, различного рода клапанов, работающих с паром, включая арматуру противоаварийной защиты. Применяемые электромагнитные клапаны, отвечающие за работу приводов, должны иметь как минимум такой же уровень SIL, как и вся система аварийного срабатывания (с одноканальной архитектурой). Электромагнитный клапан в системе аварийного срабатывания, как правило, располагается между позиционером и приводом и применяется для быстрого
стравливания давления из привода с целью минимизации времени закрытия запорной и регулирующей арматуры при возникновении аварии.

Электромагнитные клапаны типов VOFC и VOFD вошли в программу поставок компании Festo в конце 2012 г. для решения задачи максимально закрыть потребность заказчиков в оборудовании, предназначенном для автоматического управления отсечной и регулирующей арматурой. Этот продукт сертифицирован TÜV для систем с уровнем надежности SIL3. Изначально эти клапаны выпускались компанией Eugen Seitz AG, которая в последующем была приобретена концерном Festo. В соответствии с последними изменениями в классификации SIL от TÜV эти электромагнитные клапаны гарантируют вероятность отказа при запросе всего 2,41 Е-4 и долю безопасных отказов 75 %. Другими словами, в случае соблюдения правил эксплуатации, максимум один отказ может произойти в течение 2 410 циклов переключений.

Если принять во внимание, что допустимо только одно аварийное срабатывание соленоидного клапана в год, то это значит, что несрабатывание клапана возможно всего один раз в 2 410 лет; таким о бразом, даже виртуально невозможно, чтобы клапан не сработал тогда, когда это потребуется. Данные электромагнитные клапаны также могут поставляться в искробезопасном исполнении Ex em, Ex d и Ex ia, и наиболее подходящими применениями для них являются системы противоаварийной защиты. Однако IEC 61511 «Системы безопасности приборные для промышленных процессов» уточняет, что эксплуатирующие организации обязаны внедрять также необходимые предупредительные меры по обеспечению безопасности во избежание неисправностей SIS (Safety Instrumented System – Аппаратная система безопасности).

Когда мы говорим об электромагнитном клапане, который используется в контуре безопасности и переключается только в случае появления аварии, то такая его работа имеет название low demand mode – «режим с низкой частотой запросов». Режим с низкой частотой запросов предъявляет строгие требования к конструкции и материалам соленоидного клапана, которые должны обеспечивать ресурс в несколько миллионов переключений. С одной стороны, катушка клапана находится постоянно под напряжением – это время может составлять десятки лет, а с другой – сам электромагнитный клапан находится все это время в простое и должен гарантированно сработать в случае возникновения аварии.


Один для всех вариантов исполнений

Возможность использования электромагнитных клапанов Festo повсеместно и соблюдение строгих требований безопасности явилось убедительными аргументами для специалистов, принимающих решения в Bayer. Более 1 500 электромагнитных клапанов VOFC были установлены на различных технологических линиях производства, в составе как противоаварийных систем защиты, так и общепромышленных применений. Большая часть из них установлена на приводах шаровых кранов. Кроме того, заказчик хотел видеть у себя универсальное решение, которое должно иметь одну катушку и может быть установлено как в помещении, так и на улице, а также управлять всеми имеющимися типоразмерами приводов от мала до велика. Последний, но не менее важный пункт заключался в том, что электромагнитный клапан должен соответствовать требованиям взрывозащиты Ex i – искробезопасные цепи для зоны 1. Линейка клапанов VOFC была разработана как раз для систем с такими требованиями и критериями работы.

Электромагнитный клапан изготавливается по принципу клапанной конструкции, не имеющей динамического уплотнения, и переключается без возникновения трения в подвижных элементах за счет наличия диафрагмы. Это решение позволило снизить потребляемую мощность на катушке до 1,8 Вт в общепромышленном и 0,2 Вт в искробезопасном исполнении. При этом клапан имеет высокую расходную характеристику, что опять же очень важно для решений, связанных с безопасностью, т. к. это позволяет уменьшить время переключения привода.

Конечно, при подборе технического решения также принималось во внимание наличие агрессивных составляющих в окружающей среде, клапан соответствует всем необходимым требованиям за счет высокопрочного покрытия Ematal, которое подтвердило свои рабочие характеристики в течение многих лет эксплуатации. Поскольку электромагнитные клапаны предназначены в первую очередь для использования на открытом воздухе, у них нет вентиляционных отверстий, а выхлопные отверстия оснащены специальными обратными клапанами, это предотвращает проникновение дождевой воды и наружного воздуха в приводы.

Питание сжатым воздухом без утечек

Питание электромагнитных клапанов осуществляется с помощью полиуретановой трубки и цанговых фитингов NPQH уже на протяжении многих лет. Преимуществами такого решения являются гибкость, простота и в то же время быстрота установки. Монтаж трубки в фитинг происходит с гарантированной герметичностью благодаря встроенному в фитинг уплотнительному кольцу, но при этом конструкция позволяет легко отсоединять трубку в случае необходимости. Материал трубки стоек к UV-излучению и химическим компонентам окружающей среды.

Т. к. в качестве управляющей среды может использоваться, и воздух, и азот, возможность применения пластиковой трубки разных цветов также является ее преимуществом, поскольку нет необходимости в ее дополнительной маркировке. Использование бухт шланга большой длины позволяет монтировать длинные участки магистрали без стыковочных элементов, которые также могут являться источниками утечек.

Надежный и проверенный с 2002 г. с сертификатом, не имеющим ограничений по эксплуатационному ресурсу

Благодаря реализованным в этом электромагнитном клапане решениям, он первый из пилотно управляемых клапанов получил сертификат TÜV в 1999 г. для применений до АК7, а впоследствии SIL4. С тех пор он
используется многими известными крупными химическими компаниями по всему миру и включен в их стандарты оборудования.

На протяжении вот уже 15 лет ни один из 1 500 установленных на предприятиях концерна Bayer электромагнитных клапанов в искробезопасном исполнении с сертификатом SIL3 не вышел из строя. В 2015 г. 14 из
установленных клапанов были переданы компании Festo для экстремального тестирования в климатической камере, и результаты тестов были более чем удовлетворительными. Теперь компания Festo получила возможность сопоставить результаты лабораторных тестов 1998 г. с 20 образцами с реальных объектов совместно с Германским техническим советом контроля TÜV-Rheinland.

Благодаря этим испытаниям и тестам FMEA (Failure Mode and Effect Analysis – Анализ видов и последствий отказов), проведенным параллельно, TÜV выпустил новый сертификат, который больше не содержит ссылки на какое-либо ограничение срока службы клапанов. Таким образом, теперь эксплуатирующая организация сама вправе указывать срок службы электромагнитных клапанов, который может меняться в зависимости от условий конкретной задачи. Festo – первая компания, получившая сертификат с неограниченным сроком службы для электромагнитных клапанов. Это огромное преимущество как для клиентов, планирующих модернизацию либо строительство новых объектов, так и для клиентов, которые уже используют эти электромагнитные клапаны в течение многих лет.

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 2 (44) 2018
Материалы других разделов по тегу Фесто

Интервью по тегу Фесто

  • Festo - М. Муругин, руководитель подразделения Процесс-техника Festo - М. Муругин, руководитель подразделения Процесс-техника


    Первая половина 2015 года для нашей компании, как ни странно, складывается успешно, несмотря на общие тенденции на рынке. Мы идем с опережением запланированного бюджета, что не может не радовать, но стараемся трезво оценивать ситуацию на рынке и на в...

Статьи по тегу Фесто

  • М. Муругин. Модифицированный PTFE для работы с химически агрессивными средами М. Муругин. Модифицированный PTFE для работы с


    Высокая производительность и безопасность – вот, пожалуй, два краеугольных камня сегодняшнего промышленного производства Наращивая объемы, службы эксплуатации вынуждены решать задачи сохранения работоспособности оборудования с одновременным увеличени...
  • М. Муругин. Пирамида автоматизации и тенденции развития автоматизированной запорной арматуры видение компании Festo М. Муругин. Пирамида автоматизации и тенденции развития


    Совершенствуясь и развиваясь, технологические процессы становятся все сложнее, к ним предъявляется все больше требований не только в отношении производства, но и со стороны служб, отвечающих за экологию, за экономические показатели и пр. Все это вызв...
вернуться наверх

следующий материал

Camel или Ватра
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 13 Стандартизация 17 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 30 Тулаэлектропривод 20 импортозамещение 15 видеорепортаж 21 Ямал СПГ 11 НПАА 33 ОМК 79 Северный поток 10 Теплоснабжение 12 Ремонт и реконструкция 40 Нефтепереработка 13 Инвестиции 45 Запорная арматура 27 Сертификация 60 Фобос 11 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 15 Запорно-регулирующая арматура 20 Транснефть 78 Импортозамещение 120 Газпром 171 Шаровые краны 74 Клапаны 28 Трубы 45 Новинки и разработки 76 Тендеры и закупки 24 Модернизация производства 46 Контроль и испытания 22 Газ 31 Новое строительство 47 Выставки 34 Обучение и кадры 13 Автоматизация 14 Локализация 20 НИОКР 35 Инновации 33 Международное сотрудничество 76 СПГ 29 Приводы 17 Нефтегаз 34 Новинки 58 КТОК 24 Нефть и газ 89 Насосное оборудование 17 Сила Сибири 21 ТЭЦ 14 Армалит 23 ЧТПЗ 60 АДЛ 41 ТЭКО-ФИЛЬТР 23 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 24 РЭП Холдинг 11 ГОСТ 10 ОМЗ 14 Сплав 19 АЭМ-технологии 15 Роснефть 43 Темпер 13 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 19 АУМА 16 Ижнефтемаш 13 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 28 Трубная металлургическая компания 20 МК Сплав 75 Завод Трубодеталь 18 АЭС 39 ДС Контролз 16 выставка 120 Москва 25 МашСталь 11 ЦКБА 10 Арматурные истории 10 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 279 Danfoss 78 БКЗ 33 Барнаульский котельный завод 14 литье 15 Судостроение 12 Astin BGM Group 11 нефть 33 Данфосс 99 Саранский приборостроительный завод 10 Санкт-Петербург 16 KSB 21 Задвижки 25 Camozzi 12 БАЗ 14 Волгограднефтемаш 39 Омский НПЗ 13 ТЭК 10 Ростовская АЭС 14 шаровой кран 12 Итоги года 16 Росатом 71 Атомэнергомаш 53 Минпромторг 27 ООО Паровые системы 11 Россия 30 Уралхиммаш 16 Emerson 31 Пензтяжпромарматура 23 AUMA 13 «Конар» 11 ООО «Приводы АУМА» 21 Корпорация «Сплав» 17 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 67 «Трубодеталь» 13 «Армалит» 16 водоснабжение 12 Hawle 17 ТМК 34 Гусар 28 Metso 10 ПОЛИПЛАСТИК 22 ТермоБрест 33 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 27 Курганская область 26 ООО «РТМТ» 17 «ПРИВОДЫ АУМА» 16 модернизация 35 ВМЗ 26 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 11 Трубодеталь 11 НОВАТЭК 15 LD 17 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 11 ФРП 11 АЭМ - технологии 10 Петрозаводскмаш 11 рынок 10 ПромАрм 21 Valve Industry Forum & Expo 10 ФАС 11 АБС Электро 36 Газ. Нефть. Технологии 21 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 18 ПРИВОДЫ АУМА 10 электроприводы 38 Курган 24 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 127 промышленность 10 ГЕАЗ 20 электропривод 12 Реком 10 Китай 24 Курганский арматурный завод 11 НПП ТЭК 11 Силовые машины 18 форум 16 VALTEC 37 семинар 30 ЗапСибНефтехим 24 Северсталь 14 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 36 сильфонные компенсаторы 10 газопровод 25 нефтегазовая отрасль 10 машиностроение 11 итоги 23 КОНАР 20 фитинги 10 конкурс 30 ГАКС-АРМСЕРВИС 22 производство 20 ИФАЗ 16 HEAT&POWER 14 Астима 10 СИБУР 35 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 11 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 12 интервью 43 юбилей 15 ПКТБА 10 Редукционно-охладительные установки 10 регулирующие клапаны 17 Турция 10 аудит 22 ЧелябинскСпецГражданСтрой 16 экспорт 11 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 19 нефтепровод 20 литейное производство 21 оборудование 14 Арзамасский приборостроительный завод 11 РАСКО 18 НПФ РАСКО 21 обучение 10 Челябинск 14 ЧЗЭМ 17 аккредитация 12 Петербургский Международный Газовый Форум 12 Белэнергомаш 13 Uni-Fitt 11 вебинар 13 МЗТА 10 конференция 54 Северный поток 2 21 Эмерсон 13 АО «ОКБМ Африкантов» 13 ГК Римера 25 Казахстан 17 Денис Мантуров 13 затворы 10 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 25 Viessmann 12 ЗиО-Подольск 12 Будущее Белой металлургии 10 Лукойл 25 Новое производство 16 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 Этерно 11 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 10 ремонт 14 новинка 30 Объединенная металлургическая компания 33 Выксунский металлургический завод 11 стенд 13 PCVExpo 14 HERZ 11 Группа ГМС 12 магистральный нефтепровод 10 Газпром нефть 11 новое оборудование 10 шаровые краны 15 трубопроводная арматура для АЭС 11 поставка 27 Aquatherm Moscow 24 строительство газопровода 18 Интергазсерт 10 Экспоцентр 10 трубопроводы 15 Эго Инжиниринг 12 Группа ЧТПЗ 56 белая металлургия 11 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 11 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 14 насосы 13 котлы 13 Минпромторг РФ 16 поставка оборудования 25 MIOGE 12 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 17 атомная отрасль 23 российское производство 38 сравнение конструкций 10 опыт эксплуатации 20 медиагруппа Armtorg 24 международная выставка 16 мировое арматуростроение 18 Госкорпорация Росатом 10 участие в выставках 13 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 YDF Valves 11