Một bộ pin có thể chỉ được dùng một lần — nhưng phải hoạt động hoàn hảo nhiều năm sau khi lắp đặt — là loại dự trữ năng lượng đòi hỏi khắt khe nhất để thiết kế. Bài viết thứ hai này chuyển đặc tính phụ tải fail-safe thành một bộ dự phòng nickel-kim loại hydru cụ thể cho thiết bị truyền động van điện. Nó tính kích thước theo năng lượng hành trình từ mô-men tách, chạy và ngồi của van cùng hiệu suất hộp số, tính dung lượng bộ pin cho số hành trình yêu cầu và giai đoạn ngủ sau đó, thêm một tụ điện nhỏ gánh dòng khởi động của động cơ trong khi chuỗi NiMH cấp năng lượng, quy định chế độ sạc sẵn sàng liên tục giữ bộ pin khỏe qua nhiều năm sạc nổi, và xây dựng chẩn đoán tình trạng sức khỏe (SOH) mà một hồ sơ an toàn chức năng theo IEC 61508 yêu cầu. Nó cũng gia cố bộ pin cho thực tế IP68, dải nhiệt rộng, nhiều rung động của van hiện trường, và giữ sự so sánh thẳng thắn với bộ fail-safe lò xo và siêu tụ điện để nhà thiết kế chọn đúng nguồn dự phòng cho nhiệm vụ an toàn của từng van.
Việc tính kích thước bắt đầu từ đặc trưng mô-men của van thay vì một công suất chung chung: mô-men tách để rời chỗ, mô-men chạy trong suốt hành trình và mô-men ngồi ở vị trí cuối an toàn, mỗi giá trị nhân với hiệu suất hộp số và động cơ của thiết bị truyền động để có năng lượng điện mà một lần hoạt động cần. Nhân với số hành trình yêu cầu, cộng năng lượng của điện tử điều khiển cho khoảng giữ/ngủ và năng lượng truyền thông cần thiết để báo cáo hành trình sẽ cho tổng năng lượng dự phòng.
Sau đó bộ pin được tính dung lượng với biên độ rõ ràng cho suy giảm dung lượng cuối đời (đảm bảo đủ năng lực hành trình đầy đủ tại mốc thay thế dự kiến), nhiệt độ thấp (mỡ đặc lại làm tăng mô-men trong khi trở kháng pin tăng), và cửa sổ điện áp mà trình điều khiển động cơ cần để cấp đủ mô-men. Đường bằng phẳng của NiMH có lợi ở đây: mô-men khả dụng giữ ổn định trong phần lớn lượng dự trữ thay vì giảm dần, nên hồ sơ an toàn có thể giả định nguồn cấp động cơ ổn định gần như đến hết năng lượng tích trữ.
Số cell mắc nối tiếp được đặt sao cho điện áp cuối xả của bộ pin, dưới tải động cơ và ở nhiệt độ thấp, vẫn vượt mức tối thiểu của trình điều khiển để đủ mô-men, trong khi điện áp đầy sạc không gây quá áp cho điện tử. Cell NiMH tốc độ cao được chọn nhờ điện trở trong thấp, vì động cơ lấy dòng lớn trong hành trình và bộ pin trở kháng cao sẽ sụt dưới ngưỡng trình điều khiển giữa hành trình — chính là chế độ lỗi mà nguồn dự phòng tồn tại để ngăn chặn.
Các cell được phối cặp theo dung lượng và trở kháng, nối bằng miếng hàn điện trở thấp; các chuỗi dài hơn có giám sát điện áp cell để một cell lệch được cảnh báo trước khi làm ảnh hưởng năng lực hành trình. Bộ pin được cố định cơ khí chống rung và định hướng theo cách lắp van, với ghép nhiệt giữa cụm cell và cảm biến nhiệt độ bộ sạc.
Dòng khởi động lúc bắt đầu của động cơ ngắn hơn và lớn hơn dòng chạy, và yêu cầu riêng bộ pin NiMH cấp cạnh xung sắc đó sẽ buộc thiết kế quá khổ, trở kháng cao hơn. Một kiến trúc gọn hơn đặt pin song song với một ngân hàng tụ điện nhỏ tính theo dòng inrush: tụ điện cấp cạnh tức thời trong khi chuỗi NiMH cấp năng lượng hành trình duy trì, nạp lại tụ giữa các hành trình.
Cách kết hợp lai này phản ánh cách ngành nói chung kết hợp các loại lưu trữ — lò xo hoặc siêu tụ điện cho hành động tức thời, pin cho năng lượng — và để mỗi thành phần làm điều giỏi nhất. Tụ điện cũng ổn định thanh cái trước nhiễu chuyển mạch của động cơ, bảo vệ vi điều khiển của thiết bị truyền động và truyền thông an toàn trong hành trình, điều quan trọng khi thiết bị truyền động phải báo cáo vị trí an toàn ngay cả khi đang di chuyển.
Bộ pin dành gần như trọn đời ở trạng thái đầy sạc và chờ, nên quản lý sạc quyết định nó có thực sự hoạt động nhiều năm sau hay không. NiMH được duy trì bằng chế độ sạc sẵn sàng có kiểm soát — chế độ sạc duy trì (nhỏ giọt) sau khi đầy sạc đúng cách được phát hiện bằng -delta-V hoặc đỉnh, với nhiệt điện trở cụm cell giảm dòng ở nhiệt độ cao — thay vì sạc nổi áp không đổi cứng nhắc sẽ đẩy nhanh lão hóa. Bộ sạc nạp bù bộ pin sau mỗi lần tự kiểm tra và sau mỗi hành trình thực, đồng thời có thể nạp lại ở nhiệt độ mát nơi lithium không thể sạc.
Vì nguồn dự phòng hiếm khi xả, lão hóa theo thời gian và thời gian ở mức sạc cao chi phối hơn hao mòn theo chu kỳ; chọn cell có đặc tính chờ tốt và tránh sạc nổi nhiệt độ cao kéo dài (hỗ trợ bằng cách đặt bộ pin tránh các linh kiện nóng nhất của thiết bị truyền động) sẽ giữ năng lượng hành trình trong suốt chu kỳ bảo dưỡng yêu cầu, với mốc thay thế theo kế hoạch được chẩn đoán làm rõ.
Theo IEC 61508, nguồn dự phòng cho một chức năng an toàn phải có thể chẩn đoán được, vì việc mất năng lực hành trình không phát hiện được là một hỏng hóc nguy hiểm không phát hiện được. Do đó bộ điều khiển thiết bị truyền động theo dõi xu hướng điện áp bộ pin dưới một tải chẩn đoán nhỏ, điện trở trong và ước tính dung lượng, chạy các thử nghiệm hành trình một phần theo lịch để cho động cơ và pin hoạt động mà không làm van lệch dung sai, và đưa ra cảnh báo chẩn đoán — còn trong kiến trúc dự phòng là hành động đưa về trạng thái an toàn — nếu nguồn dự phòng không còn đảm bảo được hành trình.
NiMH hỗ trợ tốt điều này: điện trở trong tăng và đường bằng ngắn lại theo cách đo lường được khi lão hóa, đưa ra cảnh báo sớm thay vì chết đột ngột, và chịu được các lần xả rồi sạc chẩn đoán nhỏ thường xuyên. Độ phủ chẩn đoán đạt được, chu kỳ kiểm tra bằng chứng và dữ liệu tỷ lệ lỗi của bộ pin được đưa vào tính toàn vẹn an toàn; vì vậy nhà cung cấp pin có thể cung cấp dữ liệu độ tin cậy và lão hóa là người đóng góp thực sự cho hồ sơ SIL, thay vì một nhà cung cấp hàng thông thường.
Van hiện trường nằm ngoài trời hoặc trong khu vực quy trình, nên bộ pin được chế tạo theo vỏ IP68 của thiết bị truyền động với lớp phủ conformal, kết nối chống ăn mòn và dải nhiệt hoạt động rộng; xác thực rung và sốc nhiệt phản ánh đường ống và cụm bồn chứa. Các đầu nối có khóa chống cắm nhầm và khóa chặt để việc thay thế hiện trường không thể đấu dây nhầm, và bộ pin được ghi nhãn vai trò, mã ngày và mốc thay thế.
Lựa chọn giữa lò xo, siêu tụ điện và NiMH vẫn tùy ứng dụng và cần nêu rõ một cách trung thực: chọn lò xo cơ khí khi một hành trình đơn nhanh nhất có thể ở mức toàn vẹn cao nhất là chi phối và không cần đa hành trình; chọn siêu tụ điện khi một chu kỳ hành trình ngắn lặp lại rất thường xuyên; chọn dự phòng NiMH khi quy trình an toàn cần nhiều hành trình có điều khiển, điều khiển kéo dài khi mất điện, chẩn đoán phong phú hơn và nguồn dự phòng nhỏ gọn, chịu lạnh, kinh tế — thường gặp ở van quy trình điều tiết và trạm không người lái ở xa. Sau đó chương trình xác thực chứng minh năng lực hành trình trong trường hợp xấu nhất và cung cấp bằng chứng mà bài viết chứng nhận yêu cầu.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất cell nickel-kim loại hydride kín cùng các bộ pin công nghiệp được ghép nối cho thiết bị ở vùng sâu, không nối lưới và liên quan đến an toàn, đồng thời hỗ trợ đối tác OEM bằng hồ sơ hiệu suất IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-2, đặc trưng hóa tải xung, thử nghiệm dải nhiệt rộng và đồng kiểm chứng bộ sạc/bộ pin. Hãy cho chúng tôi biết chu kỳ làm việc, dòng đỉnh, dải nhiệt độ, mục tiêu thời gian chạy và các tiêu chuẩn sản phẩm của bạn phải đáp ứng, kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp cell-và-bộ pin bảo vệ thời gian chạy, độ tin cậy và tuổi thọ. Xem toàn bộ dòng sản phẩm tại trang sản phẩm.
