Renovação da automação de válvulas gaveta manuais em estações de transmissão de gás natural

Os riscos de eficiência e segurança da operação manual

A estação de transmissão de gás natural de grande escala no Texas, EUA, é responsável por regular a pressão e distribuir o fluxo da rede regional de gasodutos. Algumas das principais válvulas manuais do tipo cunha nas tubulações dentro da estação são encarregadas do isolamento de emergência. Durante a operação real, dois principais pontos problemáticos foram identificados:

1. As válvulas manuais têm uma velocidade de resposta lenta. Quando há suspeita de vazamento ou pressão anormal do sistema, os operadores precisam ir ao local para operar as válvulas manuais. Desde o toque do alarme até ao encerramento completo, pode demorar mais de 10 minutos, o que está longe de cumprir os requisitos de segurança para um isolamento rápido e aumenta o risco de escalada de acidentes.
2. Os tamanhos das válvulas estão principalmente entre 10 polegadas (DN250) e 16 polegadas (DN400). O torque operacional é grande. Em situações de alta pressão ou de emergência, a operação manual representa sobrecarga física e potenciais riscos de segurança para o pessoal. Ao mesmo tempo, os testes regulares de abertura e fechamento também consomem muitas horas de trabalho.

Solução técnica: transição da seleção de automação manual para pneumática

A equipe do projeto formulou um plano de transformação da automação, cujo núcleo é substituir as válvulas gaveta manuais porválvula de gaveta acionada pneumática.

1. A pressão de projeto da tubulação é de 720 psi (aproximadamente 4,96 MPa), correspondendo à classificação de pressão Classe 300. O meio é gás natural seco. Contudo, considerando o ambiente no Texas e a possibilidade de gases ácidos, o material do corpo da válvula é selecionado como ASTM A216 WCB (aço carbono).
2. Para obter um desligamento à prova de falhas, um atuador pneumático de ação simples com retorno por mola foi selecionado. O torque de saída da mola foi calculado com precisão para garantir uma operação estável sob uma fonte de ar de instrumento padrão de 6 a 8 bar e um fechamento confiável em caso de perda de ar.
3. Cada válvula pneumática está equipada com uma válvula eletromagnética de cinco vias de duas posições e um interruptor de limite (indicador de posição). Os sinais são conectados ao sistema de controle distribuído existente na estação. Isso permite que o operador comute a válvula remotamente com um único clique na sala de controle e receba feedback em tempo real sobre a posição da válvula.

O efeito principal após a implementação

• Tempo de resposta: O tempo de fechamento total da válvula foi reduzido de mais de 10 minutos para aproximadamente 8 a 10 segundos, atendendo totalmente aos requisitos de resposta do sistema de instrumentos de segurança.
• Modo de operação: Alcançou o controle remoto com um clique a partir da sala de controle central, eliminando completamente os riscos e a exaustão física associados à operação no local pelo pessoal.
• Conformidade de segurança: O sistema tem a capacidade de desligamento automático à prova de falhas, melhorando o nível geral de integridade de segurança da estação de transporte.
• Manutenção e testes: Testes funcionais regulares podem ser iniciados remotamente via DCS, reduzindo significativamente a complexidade e o custo de operação e manutenção.

No sistema de desligamento de emergência, o papel da válvula gaveta pneumática está longe de ser apenas um simples dispositivo de comutação; em vez disso, é um componente crítico de segurança especialmente projetado.