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...
Журнал Вестник Арматуростроения
Заводы 28 Стандартизация 26 Газ.Нефть.Технологии УФА 13 ЗАО РОУ 10 Вестник арматуростроителя 39 Тулаэлектропривод 23 импортозамещение 20 видеорепортаж 24 Ямал СПГ 12 НПАА 34 ОМК 90 Северный поток 10 Теплоснабжение 15 Ремонт и реконструкция 44 Нефтепереработка 17 Инвестиции 48 Запорная арматура 35 Сертификация 63 Фобос 11 Тяньваньская АЭС 10 Нефтегаз-2016 11 Регулирующая арматура 19 Запорно-регулирующая арматура 21 Транснефть 102 Импортозамещение 133 Газпром 191 Аудиты 14 Шаровые краны 87 Клапаны 40 Трубы 50 Новинки и разработки 94 Тендеры и закупки 26 Модернизация производства 55 Контроль и испытания 24 Газ 38 Новое строительство 52 Выставки 38 Обучение и кадры 16 Автоматизация 22 Локализация 21 НИОКР 36 Инновации 38 Международное сотрудничество 77 СПГ 33 Приводы 31 Нефтегаз 36 Новинки 62 КТОК 26 Нефть и газ 111 Экология 10 Насосное оборудование 37 Сила Сибири 22 ТЭЦ 18 Армалит 25 ЧТПЗ 80 АДЛ 48 ТЭКО-ФИЛЬТР 26 Сумское НПО 30 РОСТРАНСМАШ Трейд 10 РТМТ 26 РЭП Холдинг 14 ГОСТ 11 ОМЗ 20 Сплав 21 АЭМ-технологии 17 Роснефть 48 Темпер 17 Курганский арматуростроительный кластер 15 ЖКХ 20 АУМА 28 Ижнефтемаш 16 Ивано-Франковский арматурный завод 13 «АДЛ» 29 Трубная металлургическая компания 25 МК Сплав 93 Завод Трубодеталь 19 АЭС 46 ОМЗ-Спецсталь 11 ДС Контролз 18 выставка 136 Москва 28 МашСталь 11 арматура 27 ЦКБА 12 Арматурные истории 13 МосЦКБА 10 трубопроводная арматура 438 Danfoss 92 БКЗ 37 Барнаульский котельный завод 22 литье 18 Судостроение 13 Astin BGM Group 11 ЦНИИТМАШ 14 нефть 43 Данфосс 116 Саранский приборостроительный завод 12 Санкт-Петербург 18 KSB 25 Задвижки 27 Camozzi 13 БАЗ 17 Волгограднефтемаш 42 Омский НПЗ 14 ТЭК 10 Ростовская АЭС 15 шаровой кран 15 Итоги года 16 Росатом 87 Атомэнергомаш 59 Индустриальный парк 10 Минпромторг 27 запорная арматура 14 ООО Паровые системы 12 Россия 32 Уралхиммаш 17 Индия 10 Emerson 36 Пензтяжпромарматура 24 AUMA 17 «РусГидро» 10 «Конар» 13 ООО «Приводы АУМА» 31 Корпорация «Сплав» 20 ООО "Темпер" 10 ARAKO 13 АБС ЗЭиМ Автоматизация 79 «Трубодеталь» 14 «Армалит» 18 водоснабжение 15 Hawle 19 Татнефть 11 ТМК 43 Гусар 31 Metso 14 ПОЛИПЛАСТИК 24 ТермоБрест 38 Росстандарт 15 НПО ГАКС-АРМСЕРВИС 31 Курганская область 29 ООО «РТМТ» 19 «ПРИВОДЫ АУМА» 19 Энергомашкомплект 12 модернизация 42 ВМЗ 29 Росводоканал 12 Первоуральский новотрубный завод 14 Трубодеталь 12 НОВАТЭК 19 LD 23 НПО ГАКС Армсервис 10 Благовещенский арматурный завод 16 ФРП 11 АЭМ - технологии 12 Петрозаводскмаш 13 США 12 рынок 13 Транснефть – Диаскан 12 ПромАрм 23 Valve Industry Forum & Expo 10 Honeywell 11 ФАС 11 АБС Электро 44 Газ. Нефть. Технологии 26 ГУП ТЭК СПб 13 ПТПА 19 ПРИВОДЫ АУМА 21 электроприводы 61 Курган 25 Тюмень 15 Дайджест арматуростроителя 136 промышленность 13 предохранительные клапаны 10 ГЕАЗ 20 электропривод 15 Реком 10 Китай 28 Курганский арматурный завод 14 НПП ТЭК 13 Силовые машины 20 форум 23 VALTEC 38 семинар 33 ЗапСибНефтехим 26 Магнитогорский металлургический комбинат 11 ММК 15 Северсталь 17 Тяжпромарматура 20 Заметки редактора 40 Armtorg 48 сильфонные компенсаторы 12 GRUNDFOS 18 ГРУНДФОС 17 Авангард 10 металлургия 23 газопровод 31 нефтегазовая отрасль 30 машиностроение 34 итоги 25 КОНАР 23 фитинги 10 конкурс 34 ГАКС-АРМСЕРВИС 26 производство 27 ИФАЗ 17 HEAT&POWER 15 Ижорские заводы 15 Астима 10 СИБУР 41 Нововоронежская АЭС 2 15 Хавле Индустриверке 13 Сумское машиностроительное научно-производственное объединение 22 тендер 13 интервью 64 юбилей 19 обзор 10 ПКТБА 12 испытания арматуры 10 ПНТЗ 10 Редукционно-охладительные установки 11 регулирующие клапаны 19 Турция 13 аудит 28 ЧелябинскСпецГражданСтрой 19 экспорт 14 СеверМаш 11 Белорусская АЭС 20 нефтепровод 25 литейное производство 36 оборудование 18 рейтинг 14 Арзамасский приборостроительный завод 12 РАСКО 19 НПФ РАСКО 25 обучение 16 Челябинск 14 обратные клапаны 16 ЧЗЭМ 20 аккредитация 12 атомная промышленность 10 НТА-Пром 11 газовая отрасль 13 Петербургский Международный Газовый Форум 23 Белэнергомаш 16 Старооскольский арматурный завод 13 Uni-Fitt 11 вебинар 13 фильтры 10 МЗТА 12 конференция 66 Северный поток 2 26 Загорский трубный завод 12 Эмерсон 14 АО «ОКБМ Африкантов» 14 ГК Римера 28 Казахстан 20 Денис Мантуров 13 затворы 14 Транснефть-Сибирь 11 сотрудничество 32 Viessmann 13 ЗиО-Подольск 16 Будущее Белой металлургии 11 Лукойл 30 WorldSkills 11 Новое производство 19 машиностроительная корпорация СПЛАВ 10 АЛНАС 10 РИМЕРА 10 Этерно 12 Владимир Путин 10 АЭС Куданкулам 11 ремонт 16 новинка 39 Объединенная металлургическая компания 36 Выксунский металлургический завод 14 стенд 13 PCVExpo 17 нефтегазовый комплекс 10 история арматуростроения 12 автоматизация 13 локализация 11 HERZ 11 Группа ГМС 13 контрафакт 11 магистральный нефтепровод 13 Газпром нефть 11 новое оборудование 13 энергоэффективность 14 маркетинг 10 шаровые краны 23 трубопроводная арматура для АЭС 12 поставка 35 теплоснабжение 10 Aquatherm Moscow 26 строительство газопровода 20 Интергазсерт 10 семинары 12 Курганхиммаш 12 Экспоцентр 10 трубопроводы 21 Эго Инжиниринг 17 Группа ЧТПЗ 77 белая металлургия 15 Нефтегаз 2017 15 нефтедобыча 12 Энергомаш (Чехов) - ЧЗЭМ 16 Уфа 10 строительство 15 Алексей Миллер 10 насосы 16 соглашение 12 Металлообработка 12 котлы 14 Минпромторг РФ 17 трубная продукция 12 поставка оборудования 46 ПНФ ЛГ автоматика 14 инжиниринг 10 криогенная арматура 10 MIOGE 17 Машиностроительная корпорация «Сплав» 10 ИННОПРОМ 2017 10 Российское арматуростроение 23 ПМГФ 23 ВАРК 11 обучение сотрудников 12 система менеджмента качества 12 атомная отрасль 30 нефтяная отрасль 11 российское производство 70 арматуростроение 31 Атомная энергетика 16 трубопровод 11 сравнение конструкций 11 опыт эксплуатации 23 медиагруппа Armtorg 38 международная выставка 21 мировое арматуростроение 23 БИРС Арматура 17 Госкорпорация Росатом 11 отгрузка оборудования 10 награда 10 пао газпром 14 участие в выставках 26 проблемы отрасли 10 проектирование 10 новые технологии 31 компания АДЛ 11 Бирс 11 Нефтегаз-2018 10 поздравление 10 российское арматуростроение 43 сибэнергомаш 13 медиагруппа ARMTORG 12 делегация 12 YDF Valves 13 новые разработки 41 Заводы трубопроводной арматуры 21 видеорепортаж с производства 21 ЛГ Автоматика 16 Точприбор 13 ЭКВАТЭК 11 участие в выставке 21 ПМГФ - 2018 11