MXPA01008885A

MXPA01008885A - Sistema de prueba de desactivacion de emergencia.

Info

Publication number: MXPA01008885A
Application number: MXPA01008885A
Authority: MX
Inventors: Bruce F Grumstrup
Original assignee: Fisher Controls Int
Priority date: 1999-03-04
Filing date: 2000-02-28
Publication date: 2002-03-27
Also published as: US6186167B1; EP1161636A1; WO2000052374A1; CN1342252A; CA2372138A1; CN1120318C; JP2002538396A; BR0008723B1; AU3505100A; DE60004494D1; DE60004494T2; AR022815A1; EP1161636B1; CA2372138C; JP4475822B2; BR0008723A

Abstract

Un sistema de desactivacion de emergencia para un sistema de control de proceso incluye una valvula de desactivacion de emergencia (ESD) (12) y un actuador de valvula asociado (18). Un controlador de desactivacion de emergencia (EDS) (46) proporciona senales de salida a la valvula de desactivacion de emergencia en el caso de una falla en el sistema de control de proceso. Una valvula solenoide responde al controlador de desactivacion de emergencia para ventilar el actuador a un estado de falla. Un controlador de valvula digital (DVC) (36) prueba la carrera de la valvula de desactivacion de emergencia. Un dispositivo elevador de impedancia (52) habilita la energiacion de corriente directa de la valvula solenoide y el controlador de valvula digital sobre una linea de dos alambres (28, 30), mientras que todavia permite la comunicacion digital sobre la misma linea de dos alambres.

Description

SISTEMA DE PRUEBA DE DESACTIVACIÓN DE EMERGENCIA Esta invención se refiere a sistemas de desactivación de emergencia que se usan en sistemas de control de proceso y a la prueba de válvulas de desactivación de emergencia en tales sistemas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de control de proceso incorporan válvulas de desactivación de emergencia, las cuales están normalmente en estado totalmente abiertas o totalmente cerradas. Con el objeto de asegurar que tales válvulas de desactivación de emergencia puedan funcionar apropiadamente, se les prueba periódicamente abriendo o cerrando parcialmente estas válvulas. Dado a que estas pruebas se desarrollan típicamente con presión en la tubería del sistema de control de proceso, es importante desarrollar cualquier prueba rápidamente y regresar la válvula a su estado normal. En tales sistemas de desactivación de emergencia anteriores, con el objeto de desarrollar una prueba corta, un operador usa un panel complicado de válvulas neumáticas y conmutadores para abrir o cerrar parcialmente la válvula de desactivación de emergencia bajo prueba. En particular, esto requiere que un operador observe y entienda un panel de válvulas neumáticas y conmutadores, y después opere las válvulas asociadas y conmutadores particulares con el objeto de abrir o cerrar parcialmente la válvula de desactivación de emergencia deseada que se esté probando. También es importante que cualquier sistema de desactivación de emergencia proporcione la capacidad de que se pueda mover la válvula de desactivación de emergencia a su condición segura cuando sea ordenado por el controlador de desactivación de emergencia, en la improbable, pero posible situación en donde ocurra un evento de falla durante el intervalo de la prueba de la válvula, y la válvula a prueba ahora se deba comandar apropiadamente mediante el sistema de desactivación de emergencia .

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo con los principios de la presente invención, se proporciona un sistema de desactivación de emergencia, el cual incluye un controlador de desactivación de emergencia para comandar la operación de la válvula de desactivación de emergencia entre un estado normalmente totalmente abierto o totalmente cerrado hasta un estado de emergencia cuando se detecte el evento de falla en el sistema de control de proceso. El sistema de desactivación de emergencia incluye una válvula solenoide acoplada al controlador de desactivación de emergencia para responder al controlador y ventilar el actuador de válvula de desactivación de emergencia a un estado de falla. Un controlador de válvula digital o posicionador incluye una presión de salida acoplada a través de la válvula solenoide al actuador de válvula de la válvula de desactivación de emergencia de tal forma que la válvula de desactivación de emergencia se pueda saltar rápidamente hacia arriba y hacia abajo con el objeto de probar la válvula de desactivación de emergencia. Como un ejemplo, una señal digital que se envía al controlador de válvula digital mueve la válvula de desactivación de emergencia desde su estado normal totalmente abierto o totalmente cerrado hasta un estado parcialmente abierto o parcialmente cerrado, y después rápidamente regresa la válvula a su estado normal. Si ocurre una emergencia durante el procedimiento de prueba o en cualquier otro momento, el sistema de desactivación de emergencia actúa a través del controlador de desactivación de emergencia para desenergizar la válvula solenoide, causando que la válvula solenoide ventile el actuador de válvula de desactivación de emergencia a un estado de falla. En una modalidad preferida de la invención, el energizar la válvula solenoide y el controlador de válvula digital se proporciona mediante el controlador de desactivación de emergencia en el mismo par de alambres. También, se prefiere que se acople un dispositivo de comunicación digital, tal como una unidad digital manual, al controlador de válvula digital, para proporcionar las señales digitales requeridas para mover la válvula de desactivación de emergencia durante el procedimiento de prueba. El comunicador digital se puede acoplar al mismo par de alambres que energizan tanto la válvula solenoide como el controlador de válvula digital con el uso de un dispositivo elevador de impedancia insertado en el par de alambres entre el controlador de desactivación de emergencia y las unidades digitales. El dispositivo elevador de impedancia habilita la energía de corriente directa, tal como 24 voltios de corriente directa, para aplicarse a energizar la válvula solenoide y el controlador de válvula digital en el mismo par de alambres, mientras también se permite que el comunicador digital se comunique con confianza con el controlador de válvula digital sobre el mismo par de alambres.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características en esta invención, las cuales se creen novedosas, se estipulan con particularidad en las reivindicaciones adjuntas. La invención puede ser mejor entendida haciendo referencia a la siguiente descripción tomada en conjunto con los dibujos acompañantes, en los cuales los numerales de referencia iguales identifican elementos iguales en las diferentes figuras y en las cuales: La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un sistema para probar válvulas de control de fluido de desactivación de emergencia. La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra un dispositivo elevador de impedancia útil en el sistema de la Figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA La Figura 1 ilustra un sistema de prueba de desactivación de emergencia 10 para probar una válvula de desactivación de emergencia 12. La válvula de desactivación de emergencia 12 se puede localizar, por ejemplo, en un sistema de control de proceso, incluyendo una tubería 14 que suministra fluido en la entrada de la válvula 12 y en la tubería de salida 16 que conduce el fluido desde la salida de la válvula 12. La válvula de desactivación de emergencia 12 normalmente está en un estado totalmente abierto permitiendo que el fluido fluya libremente entre la tubería 14 y la tubería 16, o en un estado totalmente cerrado, impidiendo la comunicación de cualquier fluido entre la tubería 14 y la tubería 16. Con el objeto de asegurar que la válvula de desactivación de emergencia 12 funcione apropiadamente cuando sea deseado en una verdadera condición de emergencia, la válvula 12 debe probarse periódicamente mediante el abrir o cerrar parcialmente la válvula de desactivación de emergencia. El sistema de prueba de desactivación de emergencia 10 incluye medios para probar periódicamente la operación de la válvula 12 con presión en las tuberías 14 y 16, y para desarrollar la prueba de la válvula 12 rápidamente y después regresar la válvula a su estado normal. También se proporcionan medios en el sistema de prueba de desactivación de emergencia 10 para mover la válvula de desactivación de emergencia 12 a su condición segura en el evento de que exista una condición de emergencia real durante la prueba periódica de la válvula 12. Un actuador de válvula 18 incluye una entrada neumática acoplada a una línea neumática 20 y una línea de salida de actuador 22 proporcionando la salida del actuador para mover la válvula 12 en respuesta a la presión neumática en la línea neumática 20. Una válvula solenoide 24 incluye una porción de control solenoide 26 que recibe energía de corriente directa y señales de control eléctricas en una línea de dos alambres 28, 30. La porción de control 26 proporciona una salida en la línea 32 acoplada a una porción de válvula solenoide 34 para controlar el flujo de la presión neumática a través de la porción de válvula solenoide 34. Se monta un controlador de válvula digital 36 en la válvula de desactivación de emergencia 12 e incluye una línea de salida neumática 18 acoplada a la porción de válvula solenoide 34. De esta forma, dependiendo en la señal en la línea de salida de control 32 desde la porción de control de solenoide 26, la presión neumática en la línea 38 desde el controlador de válvula digital 36 puede ser ya sea dirigida a la línea neumática 20 y después al actuador de válvula 18, o bien a la línea de extracción 39. El controlador de válvula digital 36 también incluye las líneas eléctricas 40, 42 conectadas respectivamente a las líneas dos alambres 28, 30. Un dispositivo de comunicaciones digital, tal como una unidad manual 44 o una computadora personal, se acopla a las líneas de dos alambres 28, 30 para suministrar las señales de control digitales al controlador de válvula digital 36 durante la prueba periódica de la válvula de desactivación de emergencia 12. El sistema de prueba de desactivación de emergencia 10 incluye un sistema de monitoreo que incluye un controlador de desactivación de emergencia 46 que tiene una línea de dos alambres 48, 50 acoplados respectivamente a la línea de dos alambres 28, 30 por medio de un dispositivo elevador de impedancia 52. El controlador de desactivación de emergencia 46 proporciona energía de corriente directa, tal como 24 voltios de corriente directa, a la línea de dos alambres 48, 50 y a la línea de dos alambres 28, 30 y eventualmente a la porción de control de válvula solenoide 26, para hacer posible la apropiada operación de la válvula 12 como será descrito en mayor detalle más adelante.

El dispositivo elevador de impedancia 52 habilita la energía de corriente directa desde el controlador de desactivación de emergencia 46 para suministrarse para energizar la válvula solenoide 24 y el controlador de válvula digital 36 en el mismo par de alambres 28, 30, con la mínima pérdida de energía, mientras que también permite al comunicador digital 44 comunicarse confiablemente con el controlador de válvula digital 36. El dispositivo elevador de impedancia proporciona un aislamiento eficiente de la alta impedancia de corriente alterna, del controlador de desactivación de emergencia 46, desde las unidades de comunicaciones digitales 44 y 36, mientras aun habilita un bajo nivel de impedancia de corriente directa a la energía de corriente directa, la cual se debe aplicar desde el controlador 46 al controlador 36 y a la válvula solenoide 24. En particular, se polariza un transistor de efecto de campo 56 mediante un resistor 58 para conducir suficiente energía de corriente directa para operar el controlador de válvula digital 36 y el solenoide 24, mientras que al mismo tiempo el capacitor 60 mantiene el voltaje de compuerta del transistor 56 relativamente constante, de tal forma que la impedancia de corriente alterna en las líneas de dos alambres 28, 30 es lo suficientemente alta para facilitar la comunicación digital entre el dispositivo 44 y el controlador de válvula digital 36.

La operación del sistema de desactivación de emergencia 10 se puede .describir ahora como sigue. Durante la operación normal del sistema de monitoreo de desactivación de emergencia, el controlador de desactivación de emergencia 46 suministra 24 voltios de corriente directa, la cual se acopla sobre las líneas de dos alambres 48, 50 al dispositivo elevador de impedancia 52, y, con una mínima pérdida, se acoplan los 24 voltios de corriente directa a las líneas de dos alambres 28, 30 para energizar la válvula solenoide 24. La válvula solenoide 24 se mantiene de esta manera en un estado normal para proporcionar la comunicación de fluidos entre las líneas neumáticas 38 y 20. El controlador de válvula digital también se acopla a los alambres 28, 30 por medio de las líneas 40, 42, las cuales proporcionan energía al controlador de válvula digital. El controlador de válvula digital 36 recibe un suministro de presión y detecta una posición del vastago de la válvula a través de la conexión 62. El controlador de válvula digital compara un punto establecido digital, el cual es interno al controlador de válvula digital, con la posición del vastago de válvula para mantener la posición de la válvula de desactivación de emergencia deseada durante la operación normal. Cuando se desea que se desarrolle periódicamente una prueba corta en la válvula de desactivación de emergencia 12, las señales de comando digitales desde el dispositivo de comunicación 44, hasta el controlador de válvula digital 36 sobre la línea de dos alambres 28, 30, comandan al controlador de válvula digital 36 para controlar la salida neumática en la línea 38 acoplada al actuador de válvula 18 para brincar la válvula 12 desde la condición normal 100 por ciento abierta, hasta una condición parcialmente abierta, y después de regreso otra vez hasta la condición normal 100 por ciento abierta. Se debe apreciar que la prueba de brinco de la válvula de desactivación de emergencia 12 se desarrolla en la misma línea de dos alambres 28, 30, la cual suministra la energía de operación desde el controlador 46 hasta la válvula solenoide 24 para colocar la válvula 12 en la posición deseada . Si ocurre una emergencia verdadera durante la secuencia de prueba de brinco de la válvula o en cualquier otro momento, el controlador de desactivación de emergencia 46 va a remover la fuente de energía de 24 voltios de corriente directa desde las líneas de dos alambres 28, 30 y 40, 42. La remoción de la fuente de energía de la válvula solenoide 24 hace que la válvula solenoide ventile el actuador de válvula 18 hasta la línea de extracción 39 para ventilar el actuador en un estado de falla, y con esto se coloca la válvula 12 en la posición de desactivación de emergencia deseada. Esto también remueve la energía del controlador de válvula digital, lo cual hace que éste ventile presión en la línea 38, proporcionando de esta forma un método redundante al mover la válvula 12 a la posición de desactivación de emergencia deseada. En lugar del transistor de efecto de campo 56 utilizado en el dispositivo elevador de impedancia 52, se pueden utilizar otros dispositivos de acuerdo con las enseñanzas de la presente. Por ejemplo, se pueden utilizar, si se desea, un inductor apropiado y un resistor en paralelo. El propósito del dispositivo elevador de impedancia 52 es habilitar el paso de la fuente de energía de 24 voltios de corriente directa desde el controlador 46 en la línea de dos alambres 28, 30 para energizar la válvula solenoide 24 así como el controlador de válvula digital 36, mientras que también hace posible la comunicación digital del dispositivo de comunicación 44 y el controlador de válvula digital 36 con la misma línea de dos alambres 28, 30 durante la prueba periódica y cualquier otro procedimiento de diagnóstico conducido con la válvula 12. De acuerdo con lo anterior, se pueden utilizar otros dispositivos con la enseñanza de la presente para pasar la fuente de energía de 24 voltios de corriente directa desde el controlador 46 hasta la línea de dos alambres 28, 30 mientras que se bloquea el paso de las señales digitales desde la línea de dos alambres hasta el controlador 46. En el uso de la presente invención, el operador podría observar visualmente el movimiento de la válvula de desactivación de emergencia durante la prueba si el operador está viendo a distancia de la válvula. Por otro lado, el operador podría transmitir comandos desde una localización remota con una computadora personal que actúe como el comunicador digital 44. El controlador de válvula digital 36 entonces podría proporcionar información de diagnóstico para indicar qué tan bien funciona la válvula de desactivación de emergencia durante la prueba. La descripción detallada anterior se ha dado para aclaración de entendimiento únicamente, y no se debe entender de la misma ninguna limitación innecesaria, debido a que las modificaciones serán obvias para aquellos expertos en la técnica.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de desactivación de emergencia para un sistema de control de proceso, el cual comprende: una válvula de desactivación de emergencia y un actuador de válvula asociado localizado dentro de una porción deseada del sistema de control de proceso; un controlador de desactivación de emergencia que proporciona señales de salida para comandar la operación de la válvula de desactivación en respuesta a la detección de un evento de falla en el sistema de control de proceso; una válvula solenoide acoplada al actuador de la válvula de desactivación y que responde a las señales de salida del controlador de desactivación para ventilar el actuador a un estado de falla; y un elemento controlador de válvula digital que incluye una salida de presión acoplada al actuador de válvula de desactivación para correr la prueba de la válvula de desactivación desde una posición normal completamente abierta o completamente cerrada hasta una posición de prueba parcialmente abierta o parcialmente cerrada, y regresar a la posición normal, de tal forma que con esto se pruebe la capacidad de operación de la válvula de desactivación de emergencia .

2. Un sistema de desactivación de emergencia de acuerdo con la reivindicación 1, el cual incluye medios para energizar la válvula solenoide y el controlador de válvula digital desde el controlador de desactivación de emergencia.

3. Un sistema de desactivación de emergencia de acuerdo con la reivindicación 2, el cual incluye una línea de dos alambres conectada en un extremo al controlador de desactivación de emergencia, y en el extremo opuesto a la válvula, y el controlador de válvula digital acoplado en paralelo a través de la línea de dos alambres .

4. Un sistema de desactivación de emergencia de acuerdo con la reivindicación 3, el cual incluye un elevador de impedancia en la línea de dos alambres entre el controlador de desactivación de emergencia en un extremo de la línea y el elemento controlador de válvula digital en el extremo opuesto de la línea para hacer posible la energización de la válvula solenoide y el controlador de válvula digital, y la comunicación digital sobre la línea de dos alambres .