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The future is electric

Lucien Joppen http://www.valve-world.net 2018-12-27 18:17:23
Willem van Rijs, Senior Automation Engineer presso Shell Global Solutions, con esperienza nelle valvole automatiche, lavora per la compagnia anglo-olandese dal 2014. In passato ha trascorso 38 anni con il produttore di valvole Masoneilan prima di passare al settore degli utenti finali del settore .

Meno complesso

In Shell, uno dei compiti di Van Rijs è quello di comunicare le aspettative attuali e future ai fornitori di valvole e attuatori dell'azienda. Secondo Van Rijs, il futuro delle valvole e degli attuatori sarà elettrico e digitale. "Ci sono una serie di ragioni per questa scelta strategica. Prima di tutto, gli attuatori pneumatici sono sistemi complessi che sono difficili da regolare correttamente e possono essere sensibili a parametri estranei. Pertanto, questi sistemi richiedono un attento monitoraggio e ispezioni e manutenzione regolari.

In pratica, ciò richiede spesso il volo in specialisti di OEM - un affare costoso in termini di ore di lavoro, ma anche in relazione ai tempi di fermo. Vediamo anche che il numero di esperti disponibili per lavorare su sistemi di attuatori pneumatici sta diminuendo. In altre parole, diventerà sempre più difficile e costoso assumere o assumere esperti in questo campo. "Van Rijs afferma che l'attuazione elettrica può anche contribuire a migliorare la sicurezza, l'efficienza e ridurre i costi nell'industria petrolifera e del gas.

Digitale

Gli attuatori elettrici offrono anche maggiori opportunità di essere incorporati nei sistemi automatici rispetto agli attuatori pneumatici. Van Rijs: "L'attuazione elettrica consente di monitorare vari parametri in modo più preciso, come tensione, corrente, frequenze, vibrazioni e così via. Questi dati possono essere combinati con altri dati per vari scopi come la manutenzione predittiva. Con l'azionamento pneumatico, ad esempio, un ASCV, ha pochi parametri da monitorare come la maggior parte delle volte è "dormiente". L'unico segnale è: "Sono qui". "

Van Rijs menziona l'ASCV come un esempio rivelatore perché svolge una funzione vitale nel campo, ovvero prevenire l'aumento del compressore. "Gli ASCV sono anche tra i sistemi più complessi nelle nostre operazioni, ma sono attivati ​​raramente. Ma quando necessario, questi sistemi devono funzionare come i costi di riparazione / sostituzione del compressore e tempi di fermo sono alti. "

Enorme base installata

Le ASCV sono tipicamente basate sull'azionamento pneumatico. Van Rijs afferma che questa è una tecnologia collaudata che ha dimostrato la sua validità per molti decenni. "La base installata in tutto il mondo per le ASCV pneumatiche è enorme e non scomparirà nei prossimi decenni."

Ma l'azionamento pneumatico in questa applicazione ha i suoi svantaggi, uno di questi è il tempo morto. Per accumulare o scaricare la pressione sono necessari fino a un paio di secondi in cui non accade nulla. Con l'azionamento elettrico, in particolare il servo-attuatore che è stato sviluppato in collaborazione con Festo, Van Rijs afferma che l'ASCV può essere monitorato e utilizzato più velocemente e con maggiore precisione. "Come accennato in precedenza, l'attuazione elettrica facilita il trasferimento dei dati molto meglio, rendendo più semplice il concetto di Industry 4.0."

Fuori dagli schemi

La ruvida idea di una valvola elettrica servoattuata digitale è emersa nella mente di Van Rijs mentre visitava una fiera che prevedeva applicazioni robotiche e meccatroniche. "La fiera non era orientata specificamente al settore del petrolio e del gas, ma mi è stato chiaro che alcuni concetti esposti potrebbero essere utilizzati nella nostra attività. I servo-attuatori hanno il potenziale per lavorare più velocemente e fornire un movimento più controllato, che dovrebbe renderlo più efficace nella protezione dei compressori. Idealmente, il sistema di controllo ASCV sarebbe in grado di prevedere le sovratensioni sulla base di dati rilevanti. "

Alla fine, il brainstorm di Van Rijs portò al brevetto ASCV di Festo che elenca lui e l'esperto tecnico meccanico principale Alfred Kruijer di Shell come gli inventori. Come spiega Festo (vedere pagine 73, 74 e 76), la sfida consisteva nello sviluppare un servoattuatore basato su apparecchiature esistenti per rendere il concetto più accessibile al mercato. L'idea era anche quella di eliminare, per quanto possibile, le varie fasi del processo (dall'elettricità all'aria compressa fino all'azionamento) che di solito sono associate ai sistemi pneumatici. Riducendo queste complessità, l'ASCV dovrebbe essere più facile da utilizzare e mantenere, con il risultato di una maggiore efficienza e una maggiore durata della vita, afferma Festo.


Willem van Rijs: "Standardizzazione, ad esempio nel design o in
protocolli di comunicazione, è necessario per fornire il necessario
confini, pur fornendo ancora margini di miglioramento
e innovazione nella catena di fornitura. "

Fail-safe meccanico

A parte il servo-attuatore, l'altra innovazione nell'ASCV è una soluzione meccanica a prova di guasto che salvaguarda la funzione di protezione dell'ASCV nel caso in cui l'alimentazione non sia disponibile. Come sottolinea Van Rijs, l'ASCV ha due ruoli: controllo e protezione. Per quest'ultima funzione, l'ASCV deve essere tenuto aperto in una posizione predefinita. Questa posizione proteggerà il compressore senza compromettere la sicurezza e darà al personale il tempo di intervenire senza dover interrompere l'operazione.

Secondo Van Rijs, il sistema meccanico fail-safe è progettato per soddisfare il ruolo dei solenoidi utilizzati con attuatori pneumatici. Con l'unità meccanica fail-safe, l'energia elettromagnetica viene utilizzata per mantenere una molla in una posizione energizzata. In caso di emergenza, l'energia elettromagnetica viene disattivata, l'energia della molla viene rilasciata e l'attuatore si sposta nella posizione predefinita. Poiché il brevetto meccanico di sicurezza è ancora in sospeso, Van Rijs non può rivelare dettagli specifici in questa fase.

Sperimentazione sul campo

Sulla base di un modello demo, sono state progettate e costruite due prototipi di valvole servoassistite. Shell intende condurre test sul campo con loro nel 1 ° trimestre e nel 2 ° trimestre del 2019 nei Paesi Bassi. Van Rijs dice che una decisione definitiva deve ancora essere presa, ma il luogo del test sarà molto probabilmente in una risorsa esistente. "Stiamo cercando conferma e garanzia che l'ASCV servoassistito funzioni come previsto nella vita reale. Ci dà anche l'opportunità di apprendere e, se necessario, modificare alcuni aspetti della configurazione. Tutto sommato, sono molto positivo riguardo al risultato. "

Van Rijs è anche ottimista sull'integrazione del servo-attuatore nel settore. "Abbiamo contattato diversi fornitori di ASCV e tutti hanno espresso interesse per questo sviluppo. È importante che i nuovi sviluppi vengano rilevati dall'industria. La collaborazione è fondamentale e può solo accelerare l'accettazione e facilitare ulteriori miglioramenti al concetto. In definitiva, l'intero settore beneficerà di soluzioni più efficienti e meno costose. Detto questo, l'implementazione di nuovi concetti richiede tempo in quanto i processi di lavoro devono essere sviluppati e convalidati. Richiede inoltre nuove competenze e competenze dai nostri dipendenti. "


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