แบตเตอรี่ที่อาจถูกใช้เพียงครั้งเดียว — แต่ต้องทำงานได้อย่างสมบูรณ์หลังติดตั้งไปหลายปี — เป็นพลังงานสำรองประเภทที่ท้าทายที่สุดในการออกแบบ บทความที่สองนี้แปลงโปรไฟล์โหลดแบบ fail-safe ให้เป็นชุดสำรองนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) ที่เป็นรูปธรรมสำหรับแอคชูเอเตอร์วาล์วไฟฟ้า โดยกำหนดขนาดจากพลังงานช่วงชักจากแรงบิดตอนเริ่ม ตอนวิ่ง และตอนนั่ง พร้อมประสิทธิภาพชุดเกียร์ กำหนดขนาดชุดแบตตามจำนวนช่วงชักที่ต้องการและช่วงสลีปหลังจากนั้น เพิ่มคาปาซิเตอร์เล็กเพื่อรับกระแสพุ่งของมอเตอร์ในขณะที่สตริง NiMH จ่ายพลังงาน กำหนดระบบชาร์จพร้อมใช้ต่อเนื่องที่รักษาชุดแบตให้สุขภาพดีตลอดหลายปีของการชาร์จลอย และสร้างการวินิจฉัยสถานะความสมบูรณ์ (SOH) ที่เคสความปลอดภัยเชิงฟังก์ชันตาม IEC 61508 ต้องการ นอกจากนี้ยังเสริมความทนทานชุดแบตให้เข้ากับความเป็นจริงของวาล์วภาคสนามที่ต้อง IP68 อุณหภูมิกว้างและการสั่นสะเทือนสูง และรักษาการเปรียบเทียบกับชุด fail-safe แบบสปริงและซูเปอร์คาปาซิเตอร์อย่างตรงไปตรงมา เพื่อให้ผู้ออกแบบเลือกพลังงานสำรองที่เหมาะกับภารกิจความปลอดภัยของแต่ละวาล์ว
การกำหนดขนาดเริ่มจากลายเซ็นแรงบิดของวาล์ว แทนที่จะใช้ค่าวัตต์ทั่วไป: แรงบิดตอนเริ่มเพื่อปลดออก แรงบิดตอนวิ่งตลอดช่วงชัก และแรงบิดตอนนั่งที่ตำแหน่งปลายที่ปลอดภัย แต่ละค่าคูณด้วยประสิทธิภาพชุดเกียร์และมอเตอร์ของแอคชูเอเตอร์เพื่อให้ได้พลังงานไฟฟ้าที่หนึ่งช่วงชักต้องการ คูณด้วยจำนวนช่วงชักที่ต้องการ แล้วบวกพลังงานของอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมสำหรับช่วงค้าง/หลับ และการสื่อสารที่จำเป็นเพื่อรายงานช่วงชัก จะได้พลังงานสำรองทั้งหมด
จากนั้นชุดแบตถูกกำหนดขนาดโดยมีค่าเผื่อที่ชัดเจนสำหรับการลดทอนความจุเมื่อใกล้หมดอายุ (สำรองความสามารถช่วงชักเต็มที่ ณ จุดเปลี่ยนตามแผน) อุณหภูมิต่ำ (จาระบีข้นขึ้นทำให้แรงบิดสูงขึ้นในขณะที่อิมพีแดนซ์แบตสูงขึ้น) และช่วงแรงดันที่ไดรเวอร์มอเตอร์ต้องการเพื่อส่งแรงบิดเต็ม แพลโตแบนของ NiMH มีประโยชน์ตรงนี้: แรงบิดที่ใช้ได้คงที่ตลอดช่วงพลังงานสำรองส่วนใหญ่ แทนที่จะลดลง ดังนั้นเคสความปลอดภัยจึงสมมติได้ว่าแหล่งจ่ายมอเตอร์เสถียรเกือบถึงจุดสิ้นสุดของพลังงานสะสม
จำนวนเซลล์อนุกรมถูกกำหนดให้แรงดันปลายการคายประจุของชุดแบตภายใต้โหลดมอเตอร์และที่อุณหภูมิต่ำ ยังคงเหนือค่าต่ำสุดของไดรเวอร์มอเตอร์สำหรับแรงบิดเต็ม ขณะที่แรงดันชาร์จเต็มต้องไม่ทำให้อิเล็กทรอนิกส์โอเวอร์โวลต์ เลือกเซลล์ NiMH ไฮเรตเพราะความต้านทานภายในต่ำ เนื่องจากมอเตอร์ดึงกระแสสูงระหว่างช่วงชัก และชุดแบตที่อิมพีแดนซ์สูงจะแรงดันตกต่ำกว่าเกณฑ์ไดรเวอร์กลางคัน — ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวที่แบตสำรองมีไว้ป้องกันพอดี
เซลล์ถูกจับคู่ตามความจุและอิมพีแดนซ์ และเชื่อมด้วยแถบเชื่อมความต้านทานต่ำ สตริงที่ยาวกว่าจะมีการเฝ้าดูแรงดันเซลล์ เพื่อให้เซลล์ที่เบี่ยงเบนถูกตั้งค่าสถานะก่อนจะกระทบความสามารถในการช่วงชัก ชุดแบตถูกยึดเชิงกลป้องกันการสั่นสะเทือนและจัดแนวตามการติดตั้งวาล์ว โดยมีการจับคู่ความร้อนระหว่างกลุ่มเซลล์กับเซ็นเซอร์อุณหภูมิเครื่องชาร์จ
กระแสพุ่งตอนสตาร์ตของมอเตอร์สั้นกว่าและมากกว่ากระแสตอนวิ่ง และการให้ชุดแบต NiMH เพียงอย่างเดียวจ่ายหน้าคลื่นแหลมนั้น บังคับให้ต้องออกแบบใหญ่เกินไปและอิมพีแดนซ์สูงกว่า สถาปัตยกรรมที่ลงตัวกว่าจะขนานแบตเตอรี่กับแบงก์คาปาซิเตอร์เล็กที่กำหนดขนาดตามกระแสพุ่ง: คาปาซิเตอร์จ่ายหน้าคลื่นทันที ขณะที่สตริง NiMH จ่ายพลังงานช่วงชักต่อเนื่อง แล้วชาร์จคืนคาปาซิเตอร์ระหว่างหลายช่วงชัก
ไฮบริดนี้สะท้อนวิธีที่อุตสาหกรรมวงกว้างผสมประเภทการกักเก็บ — สปริงหรือซูเปอร์คาปาซิเตอร์สำหรับการทำงานทันที แบตเตอรี่สำหรับพลังงาน — และปล่อยให้แต่ละองค์ประกอบทำในสิ่งที่ถนัดที่สุด คาปาซิเตอร์ยังทำให้รางนิ่งต่อสัญญาณรบกวนการคอมมิวเตตของมอเตอร์ ปกป้องไมโครคอนโทรลเลอร์ของแอคชูเอเตอร์และการสื่อสารความปลอดภัยระหว่างช่วงชัก ซึ่งสำคัญเมื่อแอคชูเอเตอร์ต้องรายงานตำแหน่งปลอดภัยแม้ขณะกำลังเคลื่อนที่
ชุดแบตใช้เวลาเกือบทั้งชีวิตในสถานะชาร์จเต็มและรออยู่ ดังนั้นการจัดการการชาร์จจึงกำหนดว่าหลายปีผ่านไปมันจะยังทำงานได้จริงหรือไม่ NiMH ถูกรักษาด้วยการชาร์จพร้อมใช้ที่ควบคุม — ระบบบำรุงรักษา/ชาร์จหยดหลังชาร์จเต็มอย่างถูกต้องซึ่งตรวจจับด้วย -delta-V หรือพีค โดยเทอร์มิสเตอร์กลุ่มเซลล์จะลดกระแสเมื่ออุณหภูิมิสูง — แทนที่จะลอยชาร์จแรงดันคงที่แบบตายตัวที่จะเร่งการเสื่อมสภาพ เครื่องชาร์จจะเติมชาร์จคืนชุดแบตหลังการทดสอบตัวเองทุกครั้งและหลังช่วงชักจริงทุกครั้ง และสามารถชาร์จคืนในอุณหภูมิเย็นที่ลิเธียมชาร์จไม่ได้
เนื่องจากพลังงานสำรองแทบไม่ได้คายประจุ การชราตามปฏิทินและเวลาที่สถานะชาร์จสูงจึงมีผลมากกว่าการสึกหรอตามรอบ การเลือกเซลล์ที่มีคุณลักษณะสแตนด์บายดีและหลีกเลี่ยงการลอยชาร์จอุณหภูมิสูงต่อเนื่อง (ช่วยได้ด้วยการจัดวางชุดแบตให้ห่างจากชิ้นส่วนที่ร้อนที่สุดของแอคชูเอเตอร์) จะรักษาพลังงานช่วงชักตลอดช่วงบำรุงรักษาที่กำหนด โดยมีจุดเปลี่ยนตามแผนที่การวินิจฉัยทำให้เห็นได้
ภายใต้ IEC 61508 แบตสำรองของฟังก์ชันความปลอดภัยต้องวินิจฉัยได้ เพราะการสูญเสียความสามารถในการช่วงชักที่ตรวจไม่พบคือความล้มเหลวอันตรายที่ตรวจไม่พบ คอนโทรลเลอร์ของแอคชูเอเตอร์จึงติดตามแนวโน้มแรงดันชุดแบตภายใต้โหลดวินิจฉัยเล็กๆ ความต้านทานภายในและการประเมินความจุ รันการทดสอบช่วงชักบางส่วนตามกำหนดที่ทดสอบมอเตอร์และแบตโดยไม่เลื่อนวาล์วเกินพิกัดความเผื่อ และแจ้งเตือนการวินิจฉัย — และในสถาปัตยกรรมสำรองซ้ำซ้อนคือการทำสู่สถานะปลอดภัย — หากแบตสำรองไม่สามารถรับประกันช่วงชักได้อีกต่อไป
NiMH สนับสนุนเรื่องนี้ได้ดี: ความต้านทานภายในสูงขึ้นและแพลโตสั้นลงในลักษณะที่วัดได้เมื่อเสื่อมสภาพ ให้การเตือนล่วงหน้าแทนการตายกะทันหัน และทนต่อการคายประจุและชาร์จคืนเพื่อวินิจฉัยเล็กๆ บ่อยครั้ง ความครอบคลุมการวินิจฉัยที่ทำได้ ช่วงทดสอบพิสูจน์ และข้อมูลอัตราความล้มเหลวของชุดแบตถูกป้อนเข้าการคำนวณความสมบูรณ์ความปลอดภัย นั่นคือเหตุผลที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่ที่ให้ข้อมูลความน่าเชื่อถือและการเสื่อมสภาพได้ เป็นผู้มีส่วนร่วมอย่างแท้จริงในเคส SIL ไม่ใช่แค่ผู้ขายสินค้าทั่วไป
วาล์วภาคสนามอยู่กลางแจ้งหรือในพื้นที่กระบวนการ ชุดแบตจึงถูกสร้างในกล่อง IP68 ของแอคชูเอเตอร์ด้วยการเคลือบคอนฟอร์มัล จุดเชื่อมต่อทนต่อการกัดกร่อน และช่วงอุณหภูมิทำงานที่กว้าง การตรวจสอบการสั่นสะเทือนและช็อกความร้อนสะท้อนท่อส่งและคลังแทงก์ คอนเน็กเตอร์มีคีย์และตัวล็อก เพื่อให้การเปลี่ยนภาคสนามไม่สามารถเดินสายผิดได้ และชุดแบตติดฉลากบทบาท โค้ดวันที่ และจุดเปลี่ยน
การเลือกระหว่างสปริง ซูเปอร์คาปาซิเตอร์ และ NiMH ยังคงเฉพาะการใช้งานและควรระบุอย่างตรงไปตรงมา: ระบุสปริงกลเมื่อช่วงชักเดี่ยวเร็วที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ที่ระดับความสมบูรณ์สูงสุดเป็นตัวกำหนดและไม่จำเป็นต้องมีหลายช่วงชัก ระบุซูเปอร์คาปาซิเตอร์เมื่อช่วงชักสั้นไซเคิลถี่มาก ระบุแบตสำรอง NiMH เมื่อขั้นตอนความปลอดภัยต้องการหลายช่วงชักที่ควบคุมได้ การควบคุมต่อเนื่องระหว่างไฟดับ การวินิจฉัยที่ละเอียดขึ้น และแบตสำรองที่กะทัดรัด ทนหนาว ประหยัด — ซึ่งมักเป็นกรณีของวาล์วกระบวนการแบบมอดูเลตและสถานีระยะไกลไร้คน จากนั้นโปรแกรมตรวจสอบจะพิสูจน์ความสามารถช่วงชักในกรณีเลวร้ายที่สุดและจัดเตรียมหลักฐานตามที่บทความรับรองกำหนด
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์แบบผนึกและชุดแบตเตอรี่อุตสาหกรรมที่จับคู่กันสำหรับอุปกรณ์ในพื้นที่ห่างไกล นอกตาราง และเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย และสนับสนุนพันธมิตร OEM ด้วยไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2, หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-2, การหาคุณลักษณะภาระพัลส์, การทดสอบช่วงอุณหภูมิกว้าง และการตรวจสอบความถูกต้องร่วมเครื่องชาร์จ/ชุดแบตเตอรี่ โปรดบอกรอบการทำงาน กระแสสูงสุด ช่วงอุณหภูมิ เป้าหมายระยะเวลาทำงาน และมาตรฐานที่ผลิตภัณฑ์ของคุณต้องเป็นไป แล้ววิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์และแบตเตอรี่ที่ปกป้องเวลาทำงาน ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งาน ดูผลิตภัณฑ์ทั้งหมดได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
