← Terug naar categorie Valves & Actuators

Elektrische klepaandrijvingen in procesfabriekactiviteiten

Precisiestroomregeling met behulp van elektrische klepactuatoren

Werking van de procesinstallatie vereist nauwkeurige regeling van kleppen, en dus hangt de modulatie van de stroom door het systeem af van de werking van de klepactuator. Over het algemeen genomen, moeten deze kritieke apparaten mogelijk onder extreme omstandigheden presteren - zeer hoge, zeer lage temperaturen, in droge of hoge regenval, in afgelegen situaties in woestijnen of pooltoendra of betrouwbaar de corrosieve effecten van hoge luchtvochtigheid of zoutgehalte.

Wanneer ze in potentieel explosieve omgevingen werken, is er een vereiste voor explosiebeveiliging, faalveilige en brandvrije werking.

Door Paul Hopkins - MD, AUMA Actuators Limited

Paul Hopkins - MD, AUMA Actuators Limited

Dit artikel houdt rekening met de bediening van elektrische kleppen, dus naast de kernfunctie van het openen en sluiten van de klep, vormt de actuator vaak de cruciale interface tussen het proces en het besturingssysteem, waardoor integratie mogelijk is met het gedistribueerde besturingssysteem (DCS) dat wordt gebruikt.

En in een tijd waarin de IIoT en Edge Computing meer en meer aan kracht winnen, spelen elektrische actuators die zijn uitgerust met krachtige elektronica een belangrijke rol als informatiehubs die directe toegang bieden tot een breed scala aan zowel proces- als diagnosegegevens.

Vaste snelheid, variabele snelheid, modulerend? Elektrische klepbediening is er in vele vormen

Elektrische klepaandrijvingen moeten in staat zijn om het volledige assortiment kleppen te bedienen - schuifafsluiters, kogelkranen en andere, om de stroom van zowel gas als vloeistoffen te regelen. Doorgaans vereist het bedienen van een kogel- of vlinderklep deel-draai actuatoren die een zwenkbeweging bieden van in het algemeen 90 ° voor volledige verplaatsing. Aan de andere kant hebben schuifafsluiters typisch multi-turn aandrijvingen nodig die verschillende complete aandrijvingen bieden om de klep van open naar dicht te bedienen en vice versa.

Verder onderscheid tussen open / dicht en modulerende taak moet worden gemaakt. Actuatoren voor open-dicht bedrijf zijn nodig om afsluiters niet of nauwelijks te openen. Modulerende (positionerende) actuatoren daarentegen bieden verbeterde positioneringsnauwkeurigheid voor regelkleppen om de stroming binnen pijpen nauwkeurig te moduleren.

Een voorbeeld uit de olie- en gaswereld zijn gasontvangstterminals in gasleidingen waar drukregelventielen frequent en nauwkeurig moeten werken om de gasdruk te verlagen.

Voor ultieme controle en procesbescherming biedt een actuator met variabele snelheid een aantal extra voordelen. Kleppen en buisflenzen kunnen worden beschermd door een lage initiële en eindsnelheid van de klep, terwijl een hogere snelheid door het midden van de cyclus de totale open / sluit-tijd vermindert, en fijne aanpassingen kunnen worden gemaakt als een modulerende plichtversie is gespecificeerd.

In veel verouderende fabrieken, en met name bij koud weer, kunnen blootgestelde buizen en flenzen vatbaar zijn voor barsten, en dus kan een 'sympathieke' bedieningscyclus de integriteit van het proces beschermen. Gebruik met variabele snelheid vermindert ook het stroomverbruik aan het begin van de cyclus, zodat gebruik door zonne-PV-energie een echte optie wordt.

Modulaire benadering van elektrische klepaandrijving

Het is niet ongebruikelijk dat verschillende automatiseringsprocessen binnen een pijplijn voor elke afzonderlijke toepassing een andere activeringsoplossing vereisen. Om de klant te ondersteunen, is consistentie van gebruikersinterfaces en apparaatafhandeling nodig: van installatie tot inbedrijfstelling, bediening en onderhoud.

Een modulair actuatorconcept voldoet aan uiteenlopende eisen met een set standaardcomponenten. Een breed scala aan multi-turn en part-turn actuatoren zijn beschikbaar voor verschillende koppelbereiken, voor verschillende voedingsbronnen, verschillende klepaansluitingen, etc. Op besturingsniveau biedt een keuze tussen basis- of intelligente actuatorbesturingen kostenefficiënte oplossingen voor beide eenvoudige en de meest complexe procesbesturingstaken.

Modulair ontwerp gecombineerd met een flexibele actuatorgeometrie maakt eenvoudige on-site aanpassing van montageposities mogelijk, waardoor bedieningselementen zoals lokale bedieningselementen en display altijd gemakkelijk toegankelijk zijn, zelfs als er weinig ruimte is.

Case study - Beperkte ruimtetoepassing voor Saudi Aramco KAEQC-pijplijn

Ruimtebeperkingen zijn vaak een probleem voor filtratiesloffen vanwege hun zeer compacte ontwerp. Dit wordt geïllustreerd in figuur 1 en toont een filtratieslip voor het Saudi Aramco KAEC Pipeline Project.

AUMA leverde de aandrijvingen voor de hoofdafsluiters en filtratiesloffen voor dit project. De aandrijvingen kunnen in verschillende richtingen worden gemonteerd om te voldoen aan de ruimtevereisten van de klant, terwijl een optimale positionering van kabelinvoer, handwiel en lokale bedieningselementen wordt gewaarborgd.

Elektrische aandrijving met variabele snelheid en modulerende functie voor 'sympathieke' bediening en fijnregeling

Elektrische klepaandrijving met variabele snelheid en modulerende functie voor 'sympathieke' bediening en fijnregeling

Een bijkomend voordeel is dat een modulair concept de benodigde hoeveelheid voorraad drastisch vermindert, omdat slechts een klein aantal standaard / kerncomponenten door de eindgebruiker hoeft te worden opgeslagen.

Door standaardactuatoren te combineren met een complementaire versnellingsbakportfolio kunnen zeer grote kleppen worden bediend, waardoor koppels tot 675,000 Newton-meters worden bereikt.

Case study - Modulerende actuator voor Copenhagen District Heating Network

De 48-inch vlinderklep geleverd door KOSO Kent Introl is de grootste die ze hebben geleverd en heeft een Cv van 59,531. Het beschikt over een geprofileerde schoep die de energie dissipeert omdat een klep over een grote drukval werkt, waardoor de kans op cavitatie wordt verkleind. De AUMA SEVEN HiMod levert in combinatie met de GS-versnellingsbak een koppel van 90,000Nm.

Een actuator met variabele snelheid (modulerend) betekent duidelijk dat de bewegingssnelheid van de klep kan variëren tijdens zijn verplaatsing, snel beweegt gedurende het grootste deel van de cyclus en afneemt bij het sluiten om slijtage van de mechanische componenten te verminderen. Variabele snelheid geeft ook de mogelijkheid voor een 'zachte' start, waardoor het energieverbruik wordt verminderd.

Het modulaire ontwerp van de elektrische actuator helpt om te voldoen aan de beperkte ruimtebeperkingen bij een Saudi Aramco-filterslippers.

Het modulaire ontwerp van de elektrische klepactuator helpt om te voldoen aan de beperkte ruimtebeperkingen bij een Saudi Aramco-filtratieslip.

Explosieveilig en niet veilig

Explosieveilige aandrijvingen zijn zo ontworpen dat ze niet als ontstekingsbron voor een mogelijk explosieve atmosfeer werken. Ze genereren geen vonken of hete oppervlakken. Alle elektrische, mechanische en elektronische componenten van de actuator zijn geïntegreerd in een enkele behuizing.

Om de juiste scheiding van een potentieel explosieve atmosfeer te behouden, is de ideale oplossing een drukvaste behuizing, dus de behuizing moet de druk kunnen weerstaan ​​die kan ontstaan ​​tijdens een interne explosie om te voorkomen dat deze wordt overgebracht naar een explosief gas dat de behuizing omgeeft.

Aanvullende eisen kunnen actoren in brandveilige versies vereisen die op betrouwbare wijze alle functionaliteit behouden, zelfs onder directe invloed van vuur. Aan deze eisen voldoen, kunnen aandrijvingen worden uitgerust met een brandwerende behuizing die voldoet aan de vereisten van UL 1709.

In geval van brand absorbeert de behuizing de warmte en zorgt voor een betrouwbare werking van de actuator bij omgevingstemperaturen tot 1,100 ° C gedurende 30 minuten, waardoor de brand kan worden geblokkeerd en de verspreiding van vuur wordt voorkomen door de klep te sluiten.

Voor een meer algemene storingbestendige werking kunnen elektrische actuatoren worden ondersteund door mechanische storingbestendige apparaten zoals de FQM van AUMA. De AUMA FQM werkt door een 'hoofdveer' op te spannen. Als de stroom uitvalt, wordt de veer losgelaten en wordt de klep veilig in de veilige positie gebracht, klep open of klep gesloten.

Systeemintegratie met intelligente elektrische klepbedieningselementen


Elektrische actuatoren zijn in de meeste gevallen uitgerust met intelligente integrale bedieningselementen, die uitgaan van communicatie tussen DCS en actuator. Besturing is beschikbaar met verschillende interfaces naar de DCS - waardoor zowel parallelle signaaloverdracht als veldbuscommunicatie mogelijk is.

Ondersteund worden bijvoorbeeld Profibus DP, Modbus RTU, Devicenet, Foundation Fieldbus evenals HART en WirelessHART. Ingebouwde geavanceerde diagnostische functies maken preventief onderhoud en integratie van actuatoren in activabeheersystemen mogelijk.

Elektrische klepaandrijvingen met gepatenteerde K-Mass-coating blijven 30 minuten volledig functioneel, zelfs bij temperaturen tot 1,100 ° C

Elektrische klepaandrijvingen met gepatenteerde K-Mass-coating blijven 30 minuten volledig functioneel, zelfs bij temperaturen tot 1,100 ° C

Laatste ontwikkelingen omvatten ook interfaces voor de industriële Ethernet-normen Profinet en Modbus TCP / IP. Dankzij een ongekende connectiviteit en realtime datatransmissie zijn deze normen bijzonder geschikt voor het integreren van actuatoren in IIoT / Edge-toepassingen.

Elektrische klepactuatoren kunnen een sleutelrol spelen in deze systemen: aan de ene kant werken ze op afstand en openen en sluiten ze kleppen. Anderzijds maken krachtige elektronica het mogelijk dat elektrische actuatoren fungeren als informatiehubs voor zowel procesgerelateerde gegevens, bijvoorbeeld kleppositiefeedback, en actuatorgerelateerde gegevens, gebaseerd op geavanceerde zelfdiagnostiek.

Intelligente algoritmen bewaken bijvoorbeeld de karakteristieken van de actuator om aan te geven wanneer onderhoud moet worden uitgevoerd. Activabeheer op basis van apparaatspecifieke gegevens verhoogt de betrouwbaarheid van de installatie en vermindert onverwachte uitvaltijd.

Alle informatie is direct beschikbaar op het IT-netwerk en kan worden gebruikt voor procesvisualisatie, statistieken, geavanceerde modellering of simulatie om de procesprestaties te verbeteren.

AUMA biedt TÜV-gecertificeerde elektrische klepactuatoren die geschikt zijn voor toepassingen tot SIL 2 / SIL 3.

AUMA biedt TÜV-gecertificeerde elektrische klepactuatoren die geschikt zijn voor toepassingen tot SIL 2 / SIL 3.

De gebruiker machtigen

Naarmate apparaten, inclusief actuatoren, geavanceerder worden, hebben ze meer nodig op het gebied van configuratie en als er dingen misgaan, een deskundig begrip van hun werking. Op een grote locatie, waar honderden kleppen en actuatoren in bedrijf kunnen zijn, kan dit hoofdpijn veroorzaken, vooral wanneer bij het diagnosticeren van een fout rekening moet worden gehouden met de duidelijke mogelijkheid dat er een probleem kan zijn met de mechanische werking van de klep in plaats van de actuator. Dat kan leiden tot aanzienlijke service- en reparatiekosten en uitvaltijd die wellicht overbodig is.

Een benadering, als alternatief voor het gebruik van de interne serviceafdeling van een fabrikant, is om de gebruiker in staat te stellen en te trainen om zelf aan de apparatuur te werken. Omdat we beseffen dat een instrumentingenieur de neiging heeft om zelf aan de vereisten te kunnen voldoen, hebben we bij AUMA een protocol ingesteld voor het opleiden van personeel en ondersteuningsingenieurs, genaamd AUMA Certified Engineers, of ACE.

Een speciaal trainingspakket is opgezet op ons Britse hoofdkantoor en, via een beveiligde login, hebben geaccrediteerde ACE-technici toegang tot een groot aantal bronnen via ons Britse webportaal. Deze omvatten bedradingsschema's, specifieke 'hoe'-ondersteuning en een bibliotheek met korte video's die training ondersteunen en versterken. De onderstaande video geeft je een idee van hoe ze werken.

Glasvezelcommunicatie voor lange afstanden

Om het hoofd te bieden aan de lange afstanden tussen de apparaten die vaak worden aangetroffen in pijplijnprojecten en de hoge eisen voor beveiliging van gegevensoverdracht, kan gegevensoverdracht via optische vezels een haalbare oplossing zijn. Lage demping van signalen in glasvezelkabels maakt lange afstanden tussen deelnemers mogelijk en glasvezelkabels zijn, in tegenstelling tot koperkabels, bestand tegen elektromagnetische interferentie; dus een aparte installatie van signaal- en stroomkabels is niet nodig.


Case study: datatransmissie van optische vezels in trans-Adriatische oliepijpleiding

Optische vezels bleken een geschikte oplossing voor het Trans-Adriatic Pipeline (TAP) -project. De pijpleiding zal gas van de Turks-Griekse grens via Griekenland en Albanië over de Adriatische Zee naar Italië transporteren, waardoor de voorzieningszekerheid wordt verbeterd en de gasleveranciers voor de Europese markten worden gediversifieerd.

Voor de eerste fase zijn compressiestations in Griekenland en Albanië vereist, samen met een meetstation aan de grens tussen Griekenland en Albanië. Het TAP-systeem wordt bestuurd vanuit de hoofdcontrolekamer bij de pijpleidingontvangstterminal in Italië, waar de pijpleiding eindigt en het gas het Snam Rete Gas (SRG) -netwerk binnenkomt.

De pijpleiding maakt gebruik van een SCADA-systeem met een ring van glasvezelkabels die langs de hele pijplijnroute zijn gelegd. Componenten van glasvezel moeten ook aan strikte richtlijnen voldoen als ze in explosiegevaarlijke gebieden moeten worden gebruikt, omdat het lichtvermogen onder bepaalde omstandigheden een explosiegevaar vormt.

AUMA heeft daarom een ​​oplossing geïmplementeerd die gebruik maakt van glasvezelomzetters die voldoen aan EN 60079-28 voor inherente optische straling ("Op is") in overeenstemming met de ATEX-richtlijn. Deze FO-converters werden geïnstalleerd in de Ex d-behuizing van de elektrische aansluiting van de actuator.

Dankzij een modulaire aanpak kon deze oplossing worden uitgerold over alle toepassingen, waaronder toepassingen met een hoog koppel met behulp van aandrijvingen in combinatie met versnellingsbakken en lineaire toepassingen met behulp van aandrijvingen in combinatie met lineaire stuweenheden.


Elektrische klepaandrijvingen moeten bestand zijn tegen extreme omgevingscondities

Elektrische klepaandrijvingen moeten bestand zijn tegen extreme omgevingscondities.

Veldbus en de toekomst

De uitdagingen en kansen van IIoT, Edge computing en big data zijn complex, maar in hun hart ligt een simpele waarheid. De materiaalstroom door de procesindustrieën zal allemaal worden uitgedrukt als data met steeds toenemende granulariteit. Waar er gegevens zijn, kunnen die gegevens worden gebruikt en gemanipuleerd.

Zodra alles meetbaar is en problemen met gegevensbeveiliging en internetbetrouwbaarheid volledig zijn opgelost, zullen er nieuwe manieren ontstaan ​​om die gegevens te gebruiken. Tegelijkertijd wordt van sensoren en andere elementen van de besturingsinfrastructuur meer verwacht op het gebied van lokale besturing en beheer op afstand. Actuatoren, omdat ze aanwezig zijn in elk gedistribueerd stroomproces, zullen belangrijke factoren zijn in de komende datarevolutie.

AUMA Aandrijvingen BV

Handtekening: Brons lidmaatschap

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.

Deel via
Kopieer link