Fasilitas pembangkit listrik mengandalkan katup listrik untuk mengontrol air pendingin, sistem pendukung bahan bakar, saluran ventilasi, dan proses pengolahan air. Ketika pasokan listrik eksternal gagal, aktuator listrik standar dapat berhenti pada posisi terakhirnya. Jika posisi tersebut tidak sesuai dengan persyaratan proses, isolasi, pendinginan peralatan, atau pemulihan sistem dapat terpengaruh.
Aktuator listrik fail-safe menggunakan energi yang tersimpan untuk memindahkan katup ke posisi yang telah ditentukan sebelumnya setelah mendeteksi kegagalan daya. Namun, posisi keselamatan yang benar mungkin sepenuhnya terbuka, sepenuhnya tertutup, atau posisi terakhir yang diperintahkan. Hal ini harus ditentukan melalui penilaian risiko proses daripada menerapkan satu aturan untuk setiap katup.
Fail-close sesuai untuk banyak tugas isolasi, tetapi bukan persyaratan universal di pembangkit listrik.
Contoh umum meliputi:
-
Katup yang mengisolasi media berbahaya mungkin perlu gagal tertutup;
-
Katup air pendingin atau air pemadam kebakaran mungkin perlu gagal terbuka;
-
Beberapa katup modulasi harus tetap pada posisinya untuk menghindari perubahan proses yang tiba-tiba;
-
Damper ventilasi mungkin memerlukan posisi yang berbeda untuk pembuangan, pengendalian asap, atau pendinginan peralatan.
Oleh karena itu, spesifikasi proyek harus mendefinisikan fail-open, fail-close, atau fail-in-place sebelum model aktuator dan sistem penyimpanan energi dipilih.
Selama operasi normal, sirkuit kontrol internal mengisi daya superkapasitor atau baterai. Ketika mendeteksi bahwa pasokan eksternal telah terputus, sirkuit tersebut mentransfer pasokan motor ke perangkat energi yang tersimpan dan menggerakkan katup ke posisi keselamatan yang telah ditentukan.
Modul fail-safe DCL beroperasi dengan pasokan DC24V. Tergantung pada ukuran aktuator, model yang lebih kecil menggunakan superkapasitor, sedangkan model torsi lebih tinggi menggunakan baterai. Dokumentasi produk menentukan energi yang tersimpan untuk setidaknya empat operasi langkah penuh.
Ketika daya eksternal kembali, aktuator keluar dari status fail-safe dan melanjutkan mode operasi normal. Apakah katup secara otomatis kembali ke perintah sebelumnya harus ditentukan oleh logika kontrol dan interlock pabrik.
Desain DCL menggunakan superkapasitor atau baterai untuk mengoperasikan motor listrik. Ini bukan aktuator pengembalian pegas mekanis. Teknologi ini berbeda dalam waktu pengembalian, torsi yang tersedia, persyaratan perawatan, dan metode penyimpanan energi, sehingga "pengembalian pegas" dan "cadangan baterai" tidak boleh digunakan secara bergantian.
Sistem energi tersimpan juga memerlukan inspeksi tegangan baterai, catatan pemicu, dan kondisi penyimpanan energi. Aktuator fail-safe tidak menggantikan sistem daya darurat pabrik, logika interlock, atau desain yang terinstrumentasi keselamatan.
Selama kegagalan daya, sistem energi yang tersimpan harus tetap mengatasi torsi operasi aktual katup. Ukuran harus menggunakan torsi maksimum pabrikan katup dan mempertimbangkan tekanan diferensial, desain dudukan, endapan, dan torsi awal yang lebih tinggi setelah periode idle yang lama.
Dokumentasi DCL merekomendasikan pemilihan sekitar 1,1 hingga 1,3 kali torsi uji katup. Waktu operasi aktuator juga harus memenuhi persyaratan respons proses. Torsi yang lebih tinggi saja tidak mengkonfirmasi bahwa katup akan mencapai posisi keselamatannya dalam waktu yang dibutuhkan.
Konfigurasi fail-safe on-off dapat menggunakan sinyal switching pasif untuk perintah buka dan tutup serta menyediakan kontak pasif untuk status sepenuhnya terbuka dan sepenuhnya tertutup. Konfigurasi modulasi mendukung input dan output 4–20 mA, dengan 2–10 VDC atau 1–5 VDC tersedia pada versi yang dipilih.
Modbus RTU dapat mendukung pemantauan posisi katup, pelaporan tegangan baterai, dan catatan pemicu fail-safe. Insinyur masih harus menentukan sinyal mana yang tetap tersedia selama kegagalan daya situs total.
Sistem air pendingin, pemompaan, dan pengolahan luar ruangan dapat menggunakan jangkauan tahan cuaca DCL, yang merupakan IP67 sebagai standar dengan IP68 tersedia pada konfigurasi yang dipilih. Area penanganan bahan bakar atau lokasi yang mengandung gas yang mudah terbakar memerlukan penilaian area berbahaya yang terpisah. Jangkauan tahan ledakan DCL mencakup penutup IP68 dan konfigurasi Kelas I, Divisi 1.
Perlindungan masuknya, perlindungan ledakan, dan operasi fail-safe adalah persyaratan pemilihan yang terpisah. Satu tidak menggantikan yang lain.
Jangkauan tahan cuaca DCL mencakup torsi output standar dari 16 hingga 3000 Nm, sedangkan jangkauan tahan ledakan mencakup 50 hingga 3000 Nm. Kedua keluarga produk dapat dikonfigurasi dengan pengembalian fail-safe, kontrol on-off, modulasi 4–20 mA, dan Modbus RTU, tergantung pada model yang dipilih.
Modul fail-safe juga mencantumkan perlindungan lonjakan 1 kV dan antarmuka EFT 4 kV. Parameter ini menggambarkan fitur kekebalan listrik, tetapi tidak merupakan sertifikasi SIL atau persetujuan untuk digunakan sebagai elemen akhir dari sistem yang terinstrumentasi keselamatan.
Pemilihan aktuator listrik fail-safe untuk pembangkit listrik harus dimulai dengan posisi keselamatan yang diperlukan, diikuti oleh torsi katup, waktu operasi, metode penyimpanan energi, sinyal kontrol, peringkat lingkungan, dan rencana perawatan. Aktuator dapat mendukung strategi keselamatan pabrik hanya ketika persyaratan ini didefinisikan bersama.