В.5 Система управления пьезоклапаном
Система управления пьезоклапаном изображена на рисунке В.3. Когда на элемент пьезоклапана подают напряжение, он удлиняется. Пьезоклапан под напряжением закрыт, а в противном случае - открыт. Если элемент не теряет заряд, состояние клапана сохраняется.
Рисунок В.3 - Система управления пьезоклапаном
Система управления пьезоклапаном предназначена для распыления огнеопасной и взрывчатой жидкости в реактивном двигателе судна.
В этом примере приведено исследование HAZOP электронного модуля управления пьезоклапаном.
Пьезоклапан может находиться в двух состояниях: закрытом состоянии 1 и открытом состоянии 2.
Электрическое напряжение от конденсатора 
подается через транзистор 
на конденсатор 
и через провод - на пьезоклапан для его закрывания. В этом случае транзисторы 
и 
закрыты (высокое сопротивление).
Конденсатор разряжается через транзистор , чтобы клапан открылся. Чтобы предотвратить асимметричную зарядку пьезоклапана, например механическим или тепловым напряжением, подключают нулевой потенциал транзистора 
к заземлению.
Экранирование кабеля предотвращает влияние электромагнитных полей на клапан.
Описание состояния 1:клапан закрыт.
Рассматриваемая часть:кабель от AC/DC преобразователя и от конденсатора через транзистор , диод 
, конденсатор к стороне высокого потенциала клапана и от стороны нулевого потенциала клапана через транзистор и резистор 
к заземлению.
|
|
|
Описание состояния 2:клапан открыт.
Рассматриваемая часть:кабель от стороны высокого потенциала клапана через транзистор , диод 
и резистор к заземлению.
Цели проекта описаны в таблице В.5.1. Рабочая таблица HAZOP для диагностики системы управления пьезоклапаном приведена в таблице В.5.2.
Таблица В.5.1 - Цели проекта
| Вход | Действие | Источник | Адресат |
| Состояние 1: клапан закрыт | |||
| 1 Конденсатор заряжен
| 1 Заряд передается через транзистор , диод и конденсатор
| Конденсатор и преобразователь
| 1 Напряжение на стороне высокого потенциала клапана |
| Характеристики: напряжение; емкость | 2 Заряд передается через транзистор и резистор на землю
| Сторона нулевого потенциала клапана | 2 Сторона нулевого потенциала клапана к заземлению |
| 2 Сигналы управления к транзисторам , и
| 3 Управление транзисторами и
| Сигнал с контроллера | Транзисторы , и
|
| 4 Отключение транзистора
| |||
| 5 Защита от перегрузки транзистора
| |||
6 Изменение потока через диод 
| Сторона высокого потенциала клапана | Перезарядка конденсатора
| |
| Состояние 2: клапан открыт | |||
| 1 Сторона высокого потенциала клапана | 1 Отключение конденсатора и преобразователя через транзистор
| Сторона высокого потенциала клапана и конденсатора
| Заземление |
| Характеристики: напряжение; емкость | 2 Передача заряда через резистор и транзистор
| ||
3 Передача заряда через диоды ,  и резистор
| |||
| 2 Сигналы управления к транзисторам , и
| 4 Изоляция стороны нулевого потенциала клапана через транзистор
| Сигналы с контроллера | Транзисторы , и
|
|
|
|
Таблица В.5.2 - Пример рабочей таблицы HAZOP для диагностики пьезосистемы управления клапаном
|
|
|
| Заголовок исследования: СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОКЛАПАНОМ
| Лист 1 из 2
| ||||||||||
| Рисунок N
| Пересмотр (номер):
| Дата:
| |||||||||
| Состав группы: ИНЖЕНЕР ПО РАЗРАБОТКЕ, СИСТЕМНЫЙ ИНЖЕНЕР, РУКОВОДИТЕЛЬ ПО КАЧЕСТВУ
| Дата заседания: 04.11.97
| ||||||||||
| Рассматриваемая часть:
| СОСТОЯНИЕ 1: КЛАПАН ЗАКРЫТ
| ||||||||||
| Цель проекта: ПЕРЕДАТЬ ОПРЕДЕЛЕННОЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА НА ПЬЕЗОПРИВОД ГОЛОВОК, ЧТОБЫ КЛАПАН ЗАКРЫЛСЯ В ОПРЕДЕЛЕННОЕ ВРЕМЯ
| |||||||||||
| Элемент | Управля- ющее слово | Откло- нение | Возможные причины | Последствия | Существую- щие меры безопас- ности | Примечание | Требуе- мые действия
| Фамилия ответстве- нного за выполне- ние действий | |||
| Вход:
Заряд в конден-
сато-
ре
| НЕТ | Нет напря- жения в системе, поэтому вклю- чение не проис- ходит | Отключение питания.
Отказ преобра-
зователя АС/ДС.
Отказ конденсатора .
Транзистор постоянно закрыт.
Транзистор постоянно открыт.
Дефект транзистора .
Отказ диодов , :
- в диоде разрыв цепи;
- диод закорочен через диод к стороне нулевого потенциала пьезоклапана или через резистор на землю.
Отказ конденсатора .
Обрыв проводов.
Отказ транзистора .
Отказ резистора .
Отказ транзистора
| Нет потока через конденсатор в пьезоклапан.
Клапан не закрывается (постоянно открыт).
Реактивный материал попадает внутрь судна
| Нет | Неприем- лемая ситуация. Требуется изменение проекта | Тревога высокого уровня. Регу-
лярные испы- тания, проверки
| Дж.Смит | |||
Окончание таблицы В.5.2
| Заголовок исследования: СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЬЕЗОКЛАПАНОМ
| Лист 2 из 2
| |||||||
| Рисунок N
| Пересмотр (номер):
| Дата:
| ||||||
| Состав группы: ИНЖЕНЕР ПО РАЗРАБОТКЕ, СИСТЕМНЫЙ ИНЖЕНЕР, РУКОВОДИТЕЛЬ ПО КАЧЕСТВУ
| Дата заседания: 04.11.97
| |||||||
| Рассматриваемая часть:
| СОСТОЯНИЕ 1: КЛАПАН ЗАКРЫТ
| |||||||
| Цель проекта: ПЕРЕДАТЬ ОПРЕДЕЛЕННОЕ КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА НА ПЬЕЗОПРИВОД ГОЛОВОК, ЧТОБЫ КЛАПАН ЗАКРЫЛСЯ В ОПРЕДЕЛЕННОЕ ВРЕМЯ
| ||||||||
| Элемент | Управля- ющее слово | Отклоне- ние | Возможные причины | Последствия | Существую- щие меры безопас- ности | Приме- чание | Требуемые действия | Фамилия ответстве- нного за выполне- ние действий |
Вход: Заряд в конденсато-
ре 
| БОЛЬШЕ | Большее коли- чество заряда, чем опреде- лено | Заряд в конден-
саторе слишком высокий.
Дефект преобра-
зователя.
Транзистор не закры-
вается вовремя.
Отказ конден-
сатора .
Преобра-
зователь AC/DC поставляет слишком высокое напря-
жение.
Транзистор не закры-
вается вовремя.
Дефект защиты транзис-
тора
| Пьезоклапан закрывается раньше, чем необходимо. Повреждение пьезоклапана | Измерение тока позволяет идентифи-
цировать слишком высокое значение.
Пьезо-
клапан разря-
жается транзис-
тором .
| Неприем- лемая ситуация | Рассмот- реть вариант тревоги высокого уровня | Питер Петерсон |
| МЕНЬШЕ | Меньшее коли- чество заряда, чем необхо- димо | Недоста-
точная емкость конден-
сатора .
Повреж-
дены изоляция, кабель, заряд исчезает.
Транзистор закры-
вается слишком рано.
Транзистор частично открыт
| Недоста-
точный заряд в конденсаторе .
Клапан закрывается позже, чем необходимо
| Нет | Неприем- лемая ситуация | Подать сигнал тревоги | Дж.Смит | |
| ТАК ЖЕ, КАК | Открыты оба тран-
зистора и
| Недоста-
точный заряд конден-
сатора .
Клапан не закрылся.
Реактивный материал попадает внутрь судна.
Горючее попадает в двигатель не в нужный момент
| Безоста- новочная химическая реакция | Нет | Прием- лемы незна- читель- ные откло- нения в зарядке конден- сатора | Опреде- ление границ прием- лемых откло- нений | Дж.Смит | |
В.6 Испаритель нефти
Схема испарителя изображена на рисунке В.4
Рисунок В.4 - Нефтяной испаритель
Испаритель нефти состоит из печи, содержащей змеевик и горелку, на которую подается природный газ.
Нефть поступает в змеевик, испаряется и покидает катушку в виде перегретого пара.
Природный газ в горелке смешивается с внешним воздухом и горит. Газы сгорания выводятся через стек.
Нефтяной поток управляется системой, которая включает: клапан управления потоком 
, элемент потока 
, который измеряет поток нефти; контроллер потока 
и сигнал низкого потока 
, который включается, если нефтяной поток уменьшается ниже заданного уровня.
Поток природного газа проходит через автоматический клапан снижения давления 
нa главный клапан горелки 
и клапан 
. Главный клапан управления горелкой приводится в действие температурным контроллером 
, который получает сигнал от температурного элемента 
, измеряющего температуру нефтяного пара.
Выключатель высокого давления 
на линии природного газа перекрывает главный клапан горелки , если давление газа слишком высокое. На выходе выпаренной нефти установлен высокотемпературный выключатель 
для перекрывания главного клапана управления горелкой , если температура нефти выше максимально установленного значения. Кроме того, имеется устройство датчика пламени, которое закрывает оба газовых клапана выхода пламени.
В таблице В.6 представлена рабочая таблица HAZOP для исследования испарителя нефти.
Таблица В.6 - Пример рабочей таблицы HAZOP для испарителя нефти
| Заголовок исследования: НЕФТЯНОЙ ИСПАРИТЕЛЬ
| |||||||||
| Рисунок N:
| Пересмотр (номер):
| Дата:
| |||||||
| Состав группы: MG, NE, DH, ЕK, LB
| Дата заседания:
| ||||||||
| Рассматриваемая часть: ЗМЕЕВИК ИСПАРИТЕЛЯ ОТ ВХОДНОГО ОТВЕРСТИЯ ПОДАЧИ НЕФТИ (ДО ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА) ДО МЕСТА ВЫХОДА ПАРА (ПОСЛЕ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ)
| Цель проекта: ВХОДЫ: НЕФТЯНОЙ ПОТОК, НАГРЕТЫЙ ПЕЧЬЮ Действия: ИСПАРЕНИЕ, НАГРЕВ И ПОДАЧА НЕФТЯНОГО ПАРА НА ПРОЦЕСС
| ||||||||
| Поряд- ковый номер | Управ- ляющее слово | Элемент | Откло- нение | Возможные причины отклонения | Последствия | Сущест- вующие меры безопас- ности | Приме- чание | Требуемые действия | Фамилия ответст- венного за выполне- ние действий |
| 1 | НЕТ | Поток нефти | Нет потока нефти | Отказ поставки нефти.
Клапан управления потоком  закрыт
| Змеевик испарителя перегре- вается и может отказать | Сигнал низкого потока .
Высо-
котем-
пера-
турное реле
| Безопас- ность зависит от быстроты реакции оператора | Рассмот-
реть возмож-
ность использо-
вания элемента для перекры-
вания главного клапана горелки
| LB |
| Закупо- ривание змеевика Блоки- ровка нисхо- дящего потока испари- теля | Закипание нефти в испарителе Возможное перегре- вание и закоксо- вывание змеевика | Сигнал низкого потока .
Высо-
котем-
пера-
турное реле
| - | Проверить, являются ли меры безопас- ности адекват- ными и легко ли очистить змеевик | NE | ||||
| 2 | НЕТ | Нагрева- ние | Нет нагрева | Пламя вне печи | Невыпа- ренная жидкая нефть подается на процесс | - | - | Исследовать воздействие жидкой нефти на процесс. Обеспечить остановку печи по сигналу выходящего пламени с закрытым . Обеспечить подачу сигнала при низкой температуре нефти на выходе
| DH |
| 3 | БОЛЬШЕ | Поток нефти больше, чем необхо- димо | Коли- чество тепла в печи больше, чем необхо- димо | Нефть поступает с более высоким давлением.
Отказ контрол-
лера потока .
Непра-
вильно выбрана точка разме-
щения
| Возможна перегрузка испарителя, приводящая к недоста- точному нагреванию потока нефти (см. пункт 6) | Нет | - | Проверить способность управлять потоком нефти с более высоким давлением.
Обеспечить подачу сигнала при низкой температуре нефти на выходе
| MG |
Продолжение таблицы В.6
| Заголовок исследования: НЕФТЯНОЙ ИСПАРИТЕЛЬ
| |||||||||
| Рисунок N:
| Пересмотр (номер):
| Дата:
| |||||||
| Состав группы: MG, NE, DH, ЕK, LB
| Дата заседания:
| ||||||||
| Рассматриваемая часть: ЗМЕЕВИК ИСПАРИТЕЛЯ ОТ ВХОДНОГО ОТВЕРСТИЯ ПОДАЧИ НЕФТИ (ДО ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА) ДО МЕСТА ВЫХОДА ПАРА (ПОСЛЕ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ)
| Цель проекта: ВХОДЫ: НЕФТЯНОЙ ПОТОК, НАГРЕТЫЙ ПЕЧЬЮ Действия: ИСПАРЕНИЕ, НАГРЕВ И ПОДАЧА НЕФТЯНОГО ПАРА НА ПРОЦЕСС
| ||||||||
| Поряд- ковый номер | Упра- вляю- щее слово | Эле- мент | Отклоне- ние | Возмож- ные причины откло- нения | Последст- вия | Существующие меры безопасности | Приме- чание | Требуе- мые действия | Фамилия ответст- венного за выполне- ние действий |
| 4 | БОЛЬШЕ | Нагрев | Коли- чество тепла в печи больше, чем необхо- димо | Темпе- ратура в печи слишком высокая | Змеевик испари- теля перегре- вается: возможно коксование нефти; закупорка змеевика | Высо-
котемпе-
ратурный выклю-
чатель закрывает главный клапан горелки
| - | Проанали- зировать безопас- ность управ- ления потоком газа | ЕK |
| Нефтяной пар подается при слишком высокой темпе- ратуре | Высо-
котемпе-
ратурный выклю-
чатель закрывает главный клапан горелки
| - | Проверить воздейст- вие высокой темпера- туры пара на процесс | DH | |||||
| 5 | МЕНЬШЕ | Поток нефти | Коли- чество нефти меньше, чем необ- ходимо | Низкое давление потока | См. пункт 4 | См. пункт 1 | Адекват- ная безопас- ность | - | DH |
| 6 | МЕНЬШЕ | Нагрев | Коли- чество тепла меньше, чем необ- ходимо | Низкая произ- водитель- ность печи | Возможно нарушение процесса выпари- вания нефти или перегре- вание нефти. Нефть с низкой темпе- ратурой постав- ляется на обработку | Нет | Иссле- довать возмож- ность возник- новения ситуации | Проверить воздейст- вие невыпа- ренной нефти или нефти с низкой темпе- ратурой нагрева на процесс. | DH |
| Рассмот- реть необхо- димость подачи сигнала при низкой темпе- ратуре нефти на выходе | ЕK | ||||||||
Продолжение таблицы В.6
| Заголовок исследования: НЕФТЯНОЙ ИСПАРИТЕЛЬ
| ||||||||||
| Рисунок N:
| Пересмотр (номер):
| Дата:
| ||||||||
| Состав группы: MG, NE, DH, ЕK, LB
| Дата заседания:
| |||||||||
| Рассматриваемая часть: ЗМЕЕВИК ИСПАРИТЕЛЯ ОТ ВХОДНОГО ОТВЕРСТИЯ ПОДАЧИ НЕФТИ (ДО ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА) ДО МЕСТА ВЫХОДА ПАРА (ПОСЛЕ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ)
| Цель проекта: ВХОДЫ: НЕФТЯНОЙ ПОТОК, НАГРЕТЫЙ ПЕЧЬЮ Действия: ИСПАРЕНИЕ, НАГРЕВ И ПОДАЧА НЕФТЯНОГО ПАРА НА ПРОЦЕСС
| |||||||||
| Поряд- ковый номер | Управ- ляющее слово | Эле- мент | Откло- нение | Возможные причины отклонения | Последст- вия
| Существую- щие меры безопас- ности | При- ме- ча- ние | Требуемые действия | Фамилия ответст- венного за выполне- ние дейст- вий | |
| 7 | ТАК ЖЕ, КАК | Нефть | Вещест- во, анало- гичное нефти | Примеси в нефти, например: вода; сухое вещество; нелетучие, едкие вещества или непос- тоянный состав нефти | Быстрое кипение воды может выдавить жидкую нефть. Возможна частичная или полная закупорка змеевика (см. пункт 1), образо- вание углеро- дистого слоя, коррозия и протечка (см. пункт 11)
| - | - | Проверить содержание воды в нефти. Проверить наличие примесей | DH DH | |
| 8 | ЗАМЕНА | Поток нефти | Обрат- ный поток | Отсутствие подачи нефти может вызвать обратный поток нефтяного пара из процесса в змеевик и систему подачи нефти | Возможно перегре- вание системы. Повреж- дение устройства подачи нефти
| - | - | Анализ и исследо- вание установки, обеспе- чивающей предотвра- щение обратного потока | DH | |
| 9 | ДРУГОЙ, ЧЕМ | Нефть | Другое вещество (не нефть) | Другое вещество подано в испаритель | Зависят от свойств вещества
| Управ- ление входами снизу вверх | - | Проверить, является ли средство управления адекватным | ЕK | |
| 10 | ДРУГОЙ, ЧЕМ | Испа- ри- тель | Возмо- жен взрыв в печи | Воспламенение смеси природного газа и воздуха | Разру- шение испари- теля.
Сильный пожар
| Блоки- ровка печи | Гаран- тии не могут быть адек- ват- ными | Рассмотреть возможность установки клапана выключателя нагревания. Анализ возмож- ностей сохранения печи и предотвра- щения взрыва | NE | |
Окончание таблицы В.6
| Заголовок исследования: НЕФТЯНОЙ ИСПАРИТЕЛЬ
| |||||||||
| Рисунок N:
| Пересмотр (номер):
| Дата:
| |||||||
| Состав группы: MG, NE, DH, ЕK, LB
| Дата заседания:
| ||||||||
| Рассматриваемая часть: ЗМЕЕВИК ИСПАРИТЕЛЯ ОТ ВХОДНОГО ОТВЕРСТИЯ ПОДАЧИ НЕФТИ (ДО ИЗМЕРЕНИЯ ПОТОКА) ДО МЕСТА ВЫХОДА ПАРА (ПОСЛЕ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ)
| Цель проекта: ВХОДЫ: НЕФТЯНОЙ ПОТОК, НАГРЕТЫЙ ПЕЧЬЮ Действия: ИСПАРЕНИЕ, НАГРЕВ И ПОДАЧА НЕФТЯНОГО ПАРА НА ПРОЦЕСС
| ||||||||
| Поряд- ковый номер | Управ- ляющее слово | Эле- мент | Откло- нение | Возможные причины отклонения | Последствия | Сущест- вующие меры безопас- ности | Приме- чание | Требуемые действия | Фамилия ответствен- ного за выполне- ние действий |
| 11 | ДРУГОЙ, ЧЕМ | Поток нефти | Поток нефти не поступает к входному отверстию процесса | Утечка нефти. Отказ змеевика | Большой пожар в печи, вызванный поступлением нефти и обратным потоком нефтяного пара. Эмиссия паров и дыма. Возможно разрушение камеры сгорания | - | - | Рассмотреть возможность установки клапана выключателя нагревания. Обеспечить аварийную очистку печи. Рассмотреть возможность установки сигнала высокой температуры и реле закрытия клапана. Обеспечить контроль состояния змеевика | NE |
Библиография
| [1] | A Guide to Hazard and Operability Studies. Chemical industries Association, London, UK, (1977), 1992 |
| [2] | Das PAAG-Verfahren. International Social Security Association, (ISSA), do B.G. Chemie, Heidelberg, Germany, 2000, ISBN 92-843-7037-X |
| [3] | Storingsanalyse Waarom? Wanner? Hoe? Dutch Labour Inspectorate, 1979. Body of text in Dutch, appendices in English |
| [4] | Kletz, Trevor A. HAZOP and HAZAN - Identifying and Assessing Chemical Industry Hazards, Institution of Chemical Engineers, Rugby. UK, 1999, iSBN 0-85295-421-2 |
| [5] | Knowlton, Ellis. An Introduction to Hazard and Operability StudJes, the Gwde Word Approach, Chemetics International, Vancouver, Canada, 1992, iSBN 0-9684OI6-0-Z (Also available in French, Spanish, Finnish, Arabic, Chinese, Hindi and Korean) |
| [6] | Knowlton, Ellis. A manual of Hazard & Operability Studies. The creative kJent. of deviations and disturbances. Chemetics international, Vancouver, Canada, 1992, iSBN 0-96840 1 6-3-5 |
| [7] | Redmill, Felix; Chudleigh, Morris and Catmur, James. System Safety: HAZOP and Software HAZOP. Wiley, 1999, ISBN 0-471-98280-6 |
| [8] | Crawley, Frank; Preston, Malcolm and Tyler, Brian, 1-/AZOP: Guide to best practice. Guidelines to best practice for the process and chemical industries. European Process Safety Centre, Chemical Industries Association & Institution of Chemical Engineers. Rugby, England, IChem, 2000, ISBN 0-85295-427-1 |
| [9] | Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. Center for Chemical Process Safety of the American Institute of Chemical Engineers, New York, USA, 1999, ISBN 0-8169-0491-X |
| [10] | Defence Standard 00-58, HAZOP Studies on Systems containing Programmable Electronics, Ministry of Defence, UK, 2000 |
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2006
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 497; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!