Jak je do systému regulace vytápění zabudována ochrana proti přehřátí-? 11. září 2019

Při zahřívání žíravých nebo citlivých látek vzniká velká obava, že „můj hlavní ovladač může selhat“. Co lze udělat pro zastavení přehřívání dříve, než ohřívač PTFE poškodí proces nebo sám sebe? Tato otázka ukazuje, že dobře rozumíte rizikům spojeným s podnikáním. Neměli byste věřit pouze jedné části, bez ohledu na to, jak je dobrá, jako vaší jediné obranné linii. V dobře-navržených topných systémech je ochrany proti přehřátí-dosahováno pomocí víceúrovňové redundantní strategie namísto pouhého jednoho ovládacího mechanismu.

Bezpečnostní limit vs. řídicí hodnota
První věc, kterou je třeba vědět, je rozdíl mezi bezpečnostním limitem a řídicím bodem nastavení. Řídicí požadovaná hodnota je součástí smyčky, která běží normálně. PID regulátor teploty udržuje vše v hladkém chodu tím, že porovnává pozorovanou teplotu s požadovanou hodnotou a podle potřeby mění výkon ohřívače. Jeho cílem je být přesný a rychlý.

Na druhé straně bezpečnostní limit je zde pouze proto, aby se věci nestaly nebezpečnými. Nesnaží se udržet stálou teplotu. Místo toho funguje jako nezávislé odpojení, které se spustí pouze při dosažení určité teploty. Stručně řečeno, bezpečnostní limit je zábradlí, které funguje samostatně, odděleně od hlavního řídicího systému.

Toto rozdělení odpovědnosti je velmi důležité. Pokud jeden senzor nebo ovladač provádí regulaci i ochranu, může selhat celý systém, pokud selže.

Vrstvená bezpečnostní myšlenka
Většina průmyslových topných systémů má několik bezpečnostních vrstev, z nichž každá je postavena tak, aby zvládla odlišný typ poruchy. Procesní regulátor, což je běžně PID regulátor, je hlavní vrstvou, která udržuje normální provozní teplotu.

Další vrstvou je vychytávka, která sama o sobě chrání před přehřátím. Může to být regulátor teplotního limitu s vlastním senzorem nebo to může být mechanické tepelné odpojení zabudované do ohřívače. Tato vrstva funguje, i když se porouchá hlavní regulační smyčka, protože není nijak spojena s hlavním ovladačem.

V aplikacích s vyšším rizikem mohou být přidány další vrstvy, včetně dalších senzorů, blokování, která jsou připojena k průtokovým nebo hladinovým spínačům, nebo obvodů nouzového vypnutí, které fungují v celém systému. Každá vrstva snižuje pravděpodobnost, že jedna chyba povede k poškození zařízení nebo bezpečnostnímu problému.

Vyhrazené snímače a regulátory teplotního limitu
Jedním z nejčastějších zařízení sekundární ochrany je regulátor teplotního limitu. Obvykle má pevnou maximální teplotu místo proměnné nastavené hodnoty, která se liší od PID regulátoru. Regulátor okamžitě vypne napájení ohřívače, pokud zjištěná teplota překročí tento limit. Ohřívač je většinou potřeba resetovat ručně.

Tyto regulátory často používají jiný snímač než primární regulační smyčka, což je velmi důležité. Tento senzor lze umístit blíže k povrchu ohřívače nebo na rozpoznaný horký bod, což usnadní nalezení, když teplota stoupá příliš rychle. I když PID regulátor selže nebo je špatně nastaven, bezpečnostní limit bude stále fungovat, protože funguje sám o sobě.

Schopnost ručního resetování je zásadní funkcí. Přinutí operátora, aby se podíval na to, co způsobilo výskyt přehřátí, místo aby nechal systém restartovat se sám, což by mohlo způsobit opakování problému.

Vestavěná zařízení tepelné ochrany
Některé PTFE topné trubice mají zvláštní ochranu zabudovanou přímo do topné jednotky. Tepelné pojistky nebo bimetalové tepelné pojistky slouží k trvalému nebo dočasnému přerušení elektrického obvodu při dosažení určité teploty.

Tato zařízení vás chrání pouze mechanicky. Nepotřebují senzory, kabeláž ani řídicí logiku zvenčí. Díky tomu jsou extrémně užitečné jako poslední obranná linie proti velmi špatným situacím, jako je suchá střelba, ztráta hladiny kapaliny nebo velké selhání ovládání.

Ale vestavěnou-tepelnou ochranu je třeba vnímat jako doplněk, nikoli náhradu. Některá zařízení potřebují po zapnutí nový ohřívač a nenabízejí tolik kontroly na úrovni procesu- jako externí ovladače.

Extra kontrola a "hlasování" nápady
V systémech, které jsou velmi sofistikované nebo stojí hodně peněz, může redundance přesahovat pouhé jedno zálohovací zařízení. Řídicí systém může porovnávat hodnoty ze dvou senzorů, které měří stejné místo. Pokud jsou naměřené hodnoty příliš daleko od sebe, systém spustí alarm nebo se vypne. Tato metoda pomáhá najít posun nebo poruchu senzoru dříve, než se teploty stanou nebezpečnými.

Některé složitější systémy mohou používat jednoduchou logiku hlasování, což znamená, že dva ze tří signálů musí souhlasit, než systém může pokračovat v práci. Tyto druhy návrhů jsou typičtější ve velkých zpracovatelských odvětvích, ale základní myšlenka je stejná: neměl by existovat jediný bod selhání, který by činil systém nebezpečným.

Na co myslet při implementaci a testování
Výroba bezpečnostních vrstev je prostě jedna část řešení. Stejně důležité je pravidelné testování. Při uvádění do provozu a poté v pravidelných intervalech by měly být regulátory teplotního limitu kontrolovány, aby bylo zajištěno, že se řádně vypnou. Zkontrolujte snímače, zda na nich není rez, nahromadění povlaku nebo mechanické poškození, které by mohlo zpomalit jejich odezvu.

Je také důležité mít jasné záznamy o nastavených hodnotách bezpečnosti. Bezpečnostní limity by měly být nastaveny tak, aby byly vyšší než typické provozní teploty, ale nižší než úrovně, které by mohly poškodit ohřívač, procesní médium nebo jiné zařízení v okolí. omezení, která jsou z hlediska bezpečnosti příliš vysoká, nesplní svůj účel a omezení, která jsou z hlediska bezpečnosti příliš nízká, mohou způsobit zbytečné cesty.

Závěrečné myšlenky
Jediný ovladač nebo funkce neposkytuje v topných systémech ochranu proti přehřátí-. Záleží na zálohování, nezávislosti a pečlivém návrhu systému. Primární PID regulátor udržuje věci v normálním chodu, a pokud se něco pokazí, jsou připraveny zasáhnout nezávislé bezpečnostní limity, tepelné přerušení a další regulátory. V současném inženýrství tepelných systémů je nejlepším způsobem obrany proti korozivním kapalinám, vysokým teplotám nebo velkým bezpečnostním hrozbám použití vícevrstvého plánu ochrany, který zahrnuje elektrickou i mechanickou ochranu.