Sähköiset ja pneumaattiset toimilaitteetPutkiston venttiileille: Näyttää siltä, ​​että nämä kaksi toimilaitetyyppiä ovat melko erilaisia, ja valinta on tehtävä asennuspaikalla käytettävissä olevan virtalähteen mukaan. Mutta itse asiassa tämä näkemys on puolueellinen. Tärkeimpien ja ilmeisten erojen lisäksi niillä on myös useita vähemmän ilmeisiä ainutlaatuisia ominaisuuksia.

Sähköiset ja pneumaattiset toimilaitteet ovat kaksi yleisimmin käytettyä käyttömekanismia automaatiojärjestelmissä. Yleensä toimilaitteen valintapäätös tehdään perussuunnitteluvaiheessa, ja sitä käytetään asennuksen jälkeisen elinkaaren loppuun asti.

Toimilaitteen tehotyyppiä valittaessa ihmiset eivät usein ota huomioon putkiston prosessiväliaineen parametreja, vaan kiinnittävät huomiota vain suunnittelijan sisäisiin vertailumateriaaleihin, virransyöttötilanteeseen tai siihen, pystyykö kohde toimittamaan suuren määrän esivalmistettua kaasua.

Käytön aikana kuitenkin usein havaitaan, että jotkut venttiilit on varustettava toimilaitteilla, tai prosessiväliaineen parametrit joissakin venttiileissä muuttuvat. Tällöin herää kysymys: pitäisikö minun säilyttää alkuperäinen toimilaite vai vaihtaa se toiseen toimilaitteeseen suorituskyvyn parantamiseksi?

Pidempi käyttöikä

Tässä artikkelissa esitellään ja vertaillaan sähköisten ja pneumaattisten toimilaitteiden tärkeimpiä suorituskykyominaisuuksia.

Normaalioloissa valmistajat takaavat sähköisille toimilaitteille 10 000 käyttökertaa ja pneumaattisille toimilaitteille 100 000 käyttökertaa. Käyttökertojen lukumäärän suhteen pneumaattisella toimilaitteella on luonnollisesti pidempi käyttöikä yksinkertaisemman rakenteensa ansiosta. Lisäksi pneumaattisen toimilaitteen kitkakosketuspinta on valmistettu elastomeerista tai polymeeristä, ja kuluneet O-renkaat ja muoviset ohjauselementit on helppo vaihtaa.

Sähköisessä toimilaitteessa on yleensä alennusvaihteisto moottorin ja ulostuloakselin välillä. Siinä on useita toisiinsa kytkeytyviä rattaita, jotka kuluvat käytön aikana. On myös syytä huomata, että voitelurasvaa ei tarvitse vaihtaa pneumaattisen toimilaitteen koko käyttöiän aikana.

Vääntömomentti

Yksi putkistoventtiilien toimilaitteiden tärkeimmistä suorituskykyparametreista on vääntömomentti. Sähköisen toimilaitteen vääntömomentti riippuu rakenteesta (vakiokomponentti) ja staattoriin syötetystä jännitteestä. Pneumaattisen toimilaitteen vääntömomentti riippuu rakenteesta (vakiokomponentti) ja pneumaattiselle toimilaitteelle syötetyn ilman paineesta.

Yleensä toimilaitteen vääntömomentin on oltava suurempi kuin venttiilin maksimivääntömomentti tai suurempi kuin sulkuelementin liikuttamiseen tarvittava vääntömomentti. Todellisessa käytössä venttiilin todellinen vääntömomentti voi olla suurempi kuin valmistajan tavaramerkissä ilmoitettu maksimivääntömomentti ja myös suurempi kuin toimilaitteen maksimivääntömomentti. Tämä on epäilemättä hätätilanne.

Jos jatkat toimilaitteen käyttöä, se voi vahingoittaa toimilaitetta ja venttiiliä. Jos venttiilin vääntömomentti kasvaa, moottori lisää vääntömomenttia vähitellen, kunnes se saavuttaa vetolujuuden (pull-out-arvo). Tämä tarkoittaa, että mekaaninen rakenne pakotetaan tuottamaan ja kestämään liiallista vääntömomenttia suunnitellun alueen ulkopuolella.

Ylivääntömomenttisuoja

Laitteiden vaurioitumisen estämiseksi edellä mainituissa olosuhteissa sähköinen toimilaite voidaan varustaa erityislaitteilla. Yleisin on momenttikytkin, joka voi olla mekaaninen (yleinen toimintaperiaate on, että matopyörä liikkuu aksiaalisesti lineaarisesti ylivääntömomentin tilassa); se voi olla myös elektroninen (yleinen periaate on staattorivirran mittaaminen eli Hall-ilmiö). Kun vääntömomentti ylittää suunnitellun maksimiarvon, momenttikytkin voi katkaista staattorin jännitteen ja pysäyttää toimilaitteen moottorin. Pneumaattisissa toimilaitteissa ei ole tarvetta ylivääntömomenttisuojalle. Jos venttiiliin kohdistettu vääntömomentti ylittää määritellyn rajan, paineilman fysikaaliset ominaisuudet pysäyttävät pneumaattisen toimilaitteen toiminnan. Toisin kuin sähköisissä toimilaitteissa, pneumaattisten toimilaitteiden lähtövääntömomentti ei ylitä suunniteltua rajaa. Voidaan olettaa, että jos putkistoventtiili on varustettu pneumaattisella toimilaitteella, laitteiston vikaantumisriski määritellyn arvon ylittävän vääntömomentin vuoksi poistuu.

Räjähdyssuojattu rakenne

Jos käyttöympäristössä on vaarallisia aineita, sähkölaitteet voivat aiheuttaa räjähdyksen. Vaarallisen ympäristön suojaustasoja ja -menetelmiä ei ole käsitelty tässä artikkelissa tilarajoituksen vuoksi.

Siitä huolimatta on edelleen korostettava, että räjähdyssuojattuja laitteita on käytettävä vaarallisten aineiden kanssa työskentelyalueina.

Verrattuna perinteisiin teollisuusstandardien mukaisiin sähköisiin toimilaitteisiin, putkistoventtiilien räjähdyssuojatut sähköiset toimilaitteet ovat kalliimpia ja rakenteeltaan monimutkaisempia. Vaikka pneumaattista toimilaitetta käytettäisiin vaarallisessa ympäristössä, räjähdysvaaraa ei ole. Pneumaattisten toimilaitteiden osalta vaaralliseen ympäristöön tarkoitettu erityissuunnittelu rajoittuu myös asennoittimiin, solenoidiventtiileihin ja rajakytkimiin (kuva 1-3). Vastaavasti, jos putkistoventtiilin käyttämiseen käytetään räjähdyssuojatulla lisävarusteella varustettua pneumaattista toimilaitetta, kustannukset ovat huomattavasti alhaisemmat kuin saman toiminnon omaavan räjähdyssuojatun sähköisen toimilaitteen.

Paikannus

Pneumaattisilla toimilaitteilla on yksi merkittävimmistä puutteista. Kun toimilaite saavuttaa iskun puolivälin, asemointi on monimutkaisempaa, mikä tarkoittaa, että säätöventtiilin luistin asemointi on vaikeampaa.

Ilman fysikaalisten ominaisuuksien vuoksi pneumaattisten toimilaitteiden paikannustarkkuus on useita kertoja pienempi kuin sähköisten toimilaitteiden. Jos sähköinen toimilaite käyttää askelmoottoria, sen paikannustarkkuus on useita kertaluokkia suurempi kuin asennoittimella varustetun pneumaattisen toimilaitteen. Jälkimmäistä voidaan käyttää vain järjestelmissä, jotka eivät vaadi suurta paikannustarkkuutta tai ohjaustarkkuutta. Putkiventtiileissä käytettävillä pneumaattisilla toimilaitteilla on omat rakenteelliset ominaisuutensa: kaikki ohjausjärjestelmän komponentit on asennettu toimilaitteen ulkopinnalle tai päärakenteen ulkopuolelle. Jos käyttötila on vaihdettava pois päältä -tilasta ohjaustilaan, solenoidiventtiili on vaihdettava asennoittimeen. Koska nämä kaksi komponenttia on asennettu pneumaattisen toimilaitteen ulkopuolelle ja vastinpinnan rakenne on sama, on helpompaa irrottaa jakaja ja asentaa asennoitin. Toisin sanoen samaa pneumaattista toimilaitetta voidaan käyttää sekä sammutukseen että ohjaukseen vaihtamalla vastaavat lisävarusteet (kuva 1-2).