Nos sistemas de controle de automação industrial, a operação confiável das válvulas de esfera elétricas é fundamental para a segurança e eficiência do processo. O seguinte estudo de caso descreve um exemplo recente de solução de problemas em que uma válvula de esfera elétrica instalada em um gasoduto de um parque industrial não abriu ou fechou após a conclusão da fiação. Por meio de inspeção sistemática e análise profissional, nossa equipe identificou rapidamente a causa raiz e implementou uma solução eficaz. Compartilhamos o processo abaixo para referência da indústria.
Especificações Técnicas
- Cenário de Aplicação: Gasoduto de parque industrial
- Propósito: Corte principal do gasoduto
- Meio: Gás natural
- Tamanho da Válvula: DN300
- Material do Corpo: WCB
- Tipo de Conexão: Flangeado
- Sinal de Controle: Sinal de chaveamento
- Fonte de Alimentação Operacional: AC220V
- Vida Útil de Projeto: 6 anos
- Data de Comissionamento: Dezembro de 2024
- Local de Instalação: Xangai
Após concluir a conexão do cabo entre a válvula de esfera elétrica e o painel de controle, os operadores descobriram que a válvula não abria ou fechava sob comando. Essa falha desativou a função de regulagem do gasoduto, impactando diretamente o fornecimento normal de gás para as empresas do parque.
Solução de Problemas e Análise
A equipe de suporte técnico da GRAT interveio prontamente. A inspeção inicial confirmou a fiação correta, seguida pela medição sistemática dos parâmetros elétricos:
- A tensão real medida nos terminais do atuador elétrico foi de apenas AC80V, significativamente menor que a nominal AC220V.
- De acordo com a fórmula da potência P = UI (a potência do atuador é 1,2kW), com potência constante, uma diminuição na tensão leva a um aumento na corrente.
- A corrente operacional medida atingiu 18A. Essa corrente excessiva acionou a proteção contra sobrecorrente embutida no painel de controle, impedindo a operação da válvula de esfera elétrica.
Análise da Causa Raiz:
A queda de tensão severa foi principalmente devido à longa distância do cabo de 600 a 700 metros entre a válvula de esfera elétrica e o painel de controle. Em uma distância tão longa para transmissão de energia, a queda de tensão significativa tornou impossível atender à tensão necessária para a partida normal do atuador.
Os principais fatores que afetam a queda de tensão na linha incluem:
- Material do condutor (por exemplo, o cabo com núcleo de cobre tem menor resistividade e menor queda de tensão)
- Comprimento da linha (comprimento maior aumenta a queda de tensão)
- Área da seção transversal do condutor (área maior reduz a resistência e a queda de tensão)
- Temperatura ambiente (temperatura mais alta aumenta a resistência do condutor)
Esta situação destaca uma consideração crítica de projeto: prevenir a queda de tensão excessiva em instalações de válvulas de esfera elétricas, especialmente em longas distâncias.
Solução e Implementação
Abordando a causa raiz da falha, avaliamos duas soluções viáveis:
- Alterar a Tensão Nominal: Modificar a tensão operacional do atuador de AC220V para AC380V. Embora AC380V ofereça tensão estável e menor corrente, essa opção foi excluída devido à ausência de uma fonte de alimentação AC380V no local, altos custos para substituição do atuador e possíveis problemas de compatibilidade.
- Realocar o Painel de Controle: Após discussão com a equipe no local, o painel de controle foi movido para mais perto da válvula de esfera, e a fiação foi reinstalada. Testes pós-realocação confirmaram que a válvula de esfera retomou a operação normal, resolvendo a falha.
Resultados da Implementação:
Após decidir pela Solução 2, nossa equipe de construção executou o plano prontamente. O painel de controle foi reposicionado a aproximadamente 50 metros da válvula de esfera elétrica. Novos cabos de alimentação e controle foram instalados de acordo com as especificações. A depuração e os testes pós-modificação incluíram:
- Medição da tensão na entrada do atuador com um voltímetro de precisão, confirmando um AC215V estável, atendendo totalmente ao requisito nominal.
- Verificação da corrente de partida com um alicate amperímetro, mostrando uma leitura estável de 8,2A, dentro da faixa operacional normal.
- Realização de múltiplos testes de operação de abertura/fechamento, com a válvula de esfera elétrica respondendo com precisão e confiabilidade aos sinais de controle.
Após 72 horas de monitoramento contínuo, todos os parâmetros do sistema permaneceram estáveis, confirmando que a falha foi completamente eliminada. Essa resolução bem-sucedida não apenas corrigiu o problema imediato, mas também forneceu informações valiosas para o planejamento do layout dos atuadores elétricos em condições semelhantes, servindo como uma referência chave para o projeto de projetos futuros.
Resumo da Experiência
Este caso reitera que, durante as fases de projeto e instalação de sistemas de automação industrial, uma avaliação abrangente dos parâmetros do sistema elétrico e do layout do equipamento é essencial. Atenção especial deve ser dada a:
- Avaliação precisa das distâncias da fonte de alimentação para evitar mau funcionamento do equipamento devido à queda de tensão na linha.
- Seleção científica das especificações do cabo, considerando áreas de seção transversal maiores para cenários de transmissão de energia de longa distância.
- Garantir que o planejamento integrado considere correspondência de energia, posicionamento do equipamento e lógica de controle.
Gerenciar efetivamente a queda de tensão em sistemas de válvulas de esfera elétricas é crucial para a confiabilidade. A GRAT continua comprometida em fornecer serviços técnicos profissionais e análise rigorosa de falhas, oferecendo soluções confiáveis de válvulas de controle para garantir a segurança, estabilidade e eficiência dos sistemas industriais. Agradecemos consultas e cooperação de clientes de vários setores.
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