في صناعات البترول والغاز الطبيعي والبتروكيماويات، من الضروري التحكم بدقة في تدفق المنتج من خلال الصمامات الموجودة في النظام، ويعتمد تنظيم التدفق على مشغلات الصمامات.يجب أن تعمل هذه المعدات الحيوية بشكل موثوق وآمن في ظل أقسى الظروف، ومن الأمثلة على ذلك درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة للغاية، والبيئات القاحلة أو ذات الأمطار الغزيرة، والمناطق النائية من الصحراء أو القطب الشمالي، والتأثيرات المسببة للتآكل للمواد الكيميائية، والفترات الطويلة من الرطوبة العالية أو الملوحة. في البيئة التي يحتمل أن تكون متفجرة، تحتاج أيضًا إلى مقاومة للانفجار، وفي بعض التطبيقات، تحتاج أيضًا إلى الحريق وما إلى ذلك.
بالإضافة إلى الوظائف الأساسية لفتح وإغلاق الصمامات، تشكل المحركات واجهة مهمة بين أنظمة المعالجة والمراقبة، مما يوفر تكاملًا سلسًا مع أي نظام تحكم موزع (DCS) يستخدم في شبكة المصنع. بالإضافة إلى ذلك، مع وجود إنترنت الأشياء الصناعي (IIOT)، يجب أن تعمل المحركات الكهربائية المجهزة بأجهزة إلكترونية قوية كمراكز معلومات، مما يوفر الوصول المباشر إلى مجموعة متنوعة من بيانات العمليات والتشخيص.
تعد تكاليف التشغيل والصيانة المنخفضة من العوامل المهمة للأنظمة الموزعة على طول المصانع أو خطوط الأنابيب.تعتبر المحركات الكهربائية خيارًا مثاليًا للعديد من التطبيقات الصناعية. إن مصدر الطاقة هذا سهل التركيب ولا يتأثر بدرجة الحرارة، ولا يتطلب المشغل أي صيانة تقريبًا. يمكن التحكم في واجهة المستخدم الخاصة بالتشغيل الكهربائي للصمام عن بعد من خلال نظام التحكم المنطقي القابل للبرمجة/المراقبة والحصول على البيانات (PLC/SCADA)، أو يمكن الوصول إليها بسهولة باستخدام التحكم المحلي في المشغل. عندما يكون هناك انقطاع في التيار الكهربائي، يمكن استخدام العجلة اليدوية كنسخة احتياطية في حالات الطوارئ.
تعتمد عمليات المصانع وخطوط الأنابيب على صمامات آلية للغاية لتحقيق الوظائف الأساسية. تتطلب العمليات المعقدة التي تتضمن تدفق المواد ومحطات الضخ ومحطات الضاغط وما إلى ذلك تحديد موضع الصمام بدقة وموثوقية كبيرة.
يجب أن يقوم المشغل بتشغيل مجموعة كاملة من الصمامات (من الصمامات الكروية، وصمامات الفراشة، وصمامات البوابة إلى الصمامات الأخرى) للتحكم في تدفق الغاز والسائل.عادة، يتطلب محرك الكرة أو صمام الفراشة مشغلًا دوارًا جزئيًا، والذي يوفر حركة دورانية نموذجية بمقدار 90 درجة للسكتة الدماغية الكاملة. من ناحية أخرى، تتطلب صمامات البوابة عادةً مشغلات متعددة الدورات لتوفير قدر كبير من الدوران لتشغيل الصمام من الفتح إلى الإغلاق، والعكس صحيح.
يمكن أن يؤدي ضبط المشغل إلى تحسين دقة تحديد موضع صمام التحكم، وبالتالي ضبط معدل التدفق بدقة داخل خط الأنابيب. في قسم المنبع، يستخدم لتدفق النفط الخام والغاز الطبيعي؛ يتم استخدام منتصف الطريق لتخزين ونقل الموارد؛ وفي مجال الصناعات التحويلية، يتم استخدامه في عملية تكرير النفط الخام، ومبيعات المنتجات المكررة (مثل البنزين والوقود والإسفلت وغيرها)، ولتوفير المواد الخام لمختلف الصناعات البتروكيماوية، التي تستخدم المنتجات البترولية لإنتاج تصنيع البلاستيك والأسمدة والأدوية وغيرها.
طريقة المحرك المعياري
يلبي مفهوم المحركات المعيارية هذه المتطلبات المختلفة من خلال العديد من المكونات القياسية. يمكن تكوين مشغلات متعددة الدوران وجزئية مختلفة لقيم عزم دوران مختلفة، ومصادر الطاقة، وأنواع ملحقات الصمامات، وما إلى ذلك. على مستوى التحكم، يمكن اختيار التحكم الأساسي أو الذكي في المشغل، اعتمادًا على توفير الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة لسهولة التشغيل تحديات التحكم في العمليات المعقدة.
يتيح الجمع بين التصميم المعياري وهندسة المشغل المرنة إمكانية تعديل مواضع التثبيت بسهولة في الموقع. وهذا يضمن سهولة الوصول دائمًا إلى مكونات التحكم والعرض المحلية، حتى في المساحات الصغيرة. وفي الوقت نفسه، فإن مفهوم النمطية يقلل بشكل كبير من عدد قطع الغيار. يحتاج المستخدمون فقط إلى الاحتفاظ ببعض المكونات الأساسية القياسية والأجزاء القابلة للتبديل لتحقيق معدل دوران سريع وتقصير وقت التوقف عن العمل.
تتضمن تطبيقات خطوط الأنابيب عادةً فتح وإغلاق الصمامات الكبيرة، الأمر الذي يتطلب عزم دوران مرتفعًا جدًا. يمكن أن يؤدي الجمع بين المحركات مع منتجات علبة التروس المطابقة إلى تلبية هذا المطلب: يمكن لهذه الحلول تحقيق عزم دوران يصل إلى 500000 رطل قدم (675000 نيوتن متر).
الحماية الأساسية من التآكل
في صناعة النفط والغاز، من الضروري أن تعمل الصمامات بشكل موثوق بغض النظر عن ظروف العملية. من المناطق الساحلية إلى المناطق الاستوائية، ومن الصحاري إلى مناطق القطب الشمالي، يمكن أن تؤدي الظروف البيئية القاسية والتآكل إلى فترات توقف شديدة وتكاليف كبيرة. يمكن أن تختلف درجة الحرارة المحيطة بسهولة بين -76 درجة فهرنهايت إلى 150 درجة فهرنهايت (-60 درجة مئوية إلى 70 درجة مئوية)، لذلك من الضروري أن يتمكن المحرك الكهربائي المحدد لهذه الخدمة من تحمل هذه الظروف البيئية. تعد حماية المبيت (NEMA 4X/6P [رابطة مصنعي الأجهزة الكهربائية الأمريكية] وIP68 [حماية المدخل] وفقًا لمعايير NEMA 250 وEN 60529) متطلبًا بالغ الأهمية للمحركات لمقاومة الرطوبة والغبار.
في التطبيقات الساحلية والبحرية، يجب أن تتوافق المشغلات مع متطلبات EN ISO [المنظمة الدولية للمعايير] 12944-6 (الطلاءات والورنيش - الحماية من التآكل للهياكل الفولاذية عن طريق أنظمة الطلاء الواقي) لأعلى فئة تآكل من C{{ 2}}طول م. وهذا مهم بشكل خاص لخطوط الأنابيب تحت الماء، حيث تتعرض محطات الضغط الموجودة على طرفي قاع البحر لأجواء عالية الملوحة.
إحدى الميزات المستخدمة لمواجهة هذه التحديات هي طلاء المسحوق المتقدم، والذي يمكن تطبيقه على مكونات الغلاف المختلفة قبل التجميع. يمكن أيضًا تطبيق هذا الطلاء على شفة الإخراج وتمديده إلى ما بعد حافة الختم الخاصة بالمفصل. وهذا يعني أنه حتى في حالة إزالة المشغل من الصمام أو فتح الغلاف أثناء التثبيت أو التصحيح، يمكن أن يظل الطلاء سليمًا.
منطقة خطرة سرية
يتطلب التعامل مع الغازات والأبخرة والغبار القابلة للاحتراق الحذر الشديد والسلامة لتجنب الإضرار بالأفراد والأصول. ولذلك، يجب أن تكون المحركات الكهربائية المستخدمة في هذه المناطق معتمدة.تعد صناعات النفط والغاز الطبيعي والبتروكيماويات سوقًا عالميًا بشهادات مختلفة (مثل FM في الولايات المتحدة، وCSA وATEX في أوروبا، وIECEx في مجالات متعددة، وما إلى ذلك) اعتمادًا على البلد أو المنطقة. من أجل تحقيق أقصى قدر من السلامة، يحدد مهندسو المصنع المعدات التي توفر الحماية ضد الانفجار وفقًا لمعايير وتعليمات موقع التثبيت النهائي.
إن تصميم المحركات المقاومة للانفجار يمنعها من أن تصبح مصدر اشتعال محتمل في البيئات المتفجرة. أنها لا تولد الشرر ولا الأسطح الساخنة. تم دمج جميع المكونات الكهربائية والميكانيكية والإلكترونية للمشغل في حاوية واحدة، مما يوفر حلولاً معترف بها دوليًا للحفاظ على العزل المناسب عن المكونات التي يحتمل أن تكون خطرة والبيئات القابلة للانفجار باستخدام حاويات مقاومة للحريق. إذا اخترقت الغازات أو الأبخرة القابلة للاحتراق الغلاف، فيجب أن يكون الغلاف قادرًا على تحمل الضغط الذي قد يحدث أثناء الانفجار الداخلي.
العمليات في المواقف الحرجة
قد يكون لدى صناعة النفط والغاز متطلبات أخرى للمشغلات، مثل الإصدار المقاوم للحريق الذي يمكنه الحفاظ على جميع الوظائف بشكل موثوق حتى تحت التأثير المباشر للحريق. في حالة حدوث حريق، سوف يمتص الغلاف الحرارة ويضمن التشغيل الموثوق للمشغل، مما يضمن أن الصمام لا يزال يعمل بشكل صحيح.
إن تقييم المخاطر المحتملة أثناء العملية يمكن أن يضمن أن تنفيذ أنظمة السلامة المجهزة (SIS) يلبي متطلبات السلامة الوظيفية العالية. غالبًا ما يتم استخدام المحركات الكهربائية التي تحقق وظائف السلامة مثل إيقاف التشغيل في حالات الطوارئ والتوقف الآمن في مثل هذه الأنظمة. في الوقت الحاضر، وفقًا للمعيار EN 61508 (السلامة الوظيفية للأنظمة المتعلقة بالسلامة الكهربائية/الإلكترونية/الإلكترونية القابلة للبرمجة)، يمكن توفير التطبيقات المتعلقة بالسلامة مع مستوى سلامة السلامة (SIL) المعتمد من TÜV لـ SIL3.
متكاملة مع التحكم الذكي
تتضمن أحدث إنجازات التطوير أيضًا واجهات لمعيار Ethernet الصناعي Profinet وModbus TCP/IP. وبفضل الاتصال غير المسبوق ونقل البيانات في الوقت الفعلي، تعد هذه المعايير مناسبة بشكل خاص لدمج المحركات في تطبيقات IIoT (إنترنت الأشياء الصناعي). يمكن لمشغلات الصمامات الكهربائية أن تلعب دورًا حاسمًا في هذه الأنظمة. فمن ناحية، تعمل عن بعد لفتح وإغلاق الصمامات؛ ومن ناحية أخرى، تسمح الأجهزة الإلكترونية القوية للمحركات الكهربائية بالعمل كمراكز معلومات للبيانات المتعلقة بالعملية (أي ردود فعل موضع الصمام) والبيانات المتعلقة بالمشغل بناءً على التشخيص الذاتي المتقدم. على سبيل المثال، تقوم الخوارزميات الذكية بمراقبة خصائص المشغل للإشارة إلى متى يجب إجراء الصيانة.
يمكن أن تعمل إدارة الأصول على مستوى المصنع استنادًا إلى البيانات الخاصة بالجهاز على تحسين الموثوقية وتقليل وقت التوقف غير المتوقع. يمكن الحصول على جميع المعلومات مباشرة على الشبكة ويمكن استخدامها لتصور العمليات أو الإحصائيات أو النمذجة المتقدمة أو المحاكاة لتحسين أداء العملية.
إن التحديات والفرص التي توفرها إنترنت الأشياء الصناعية والبيانات الضخمة معقدة، ولكن جوهرها يكمن في حقيقة بسيطة: سيتم التعبير عن تدفق النفط والغاز، وكذلك العمليات على طول الطريق، في البيانات مع زيادة متزايدة. تقسيمات. وطالما أن هناك بيانات، فمن الممكن استخدامها والتلاعب بها. إذا أمكن قياس كل شيء وتم حل مشاكل أمن البيانات وموثوقية الإنترنت بشكل كامل، فسوف تظهر طريقة جديدة لاستخدام تكامل البيانات والأدوات. سيصبح المنفذون، كما هو موجود في أي عملية موزعة، محركًا رئيسيًا لثورة البيانات المستقبلية.
