Siłowniki elektryczne i pneumatyczneW przypadku zaworów rurociągowych: Wydaje się, że te dwa typy siłowników znacznie się od siebie różnią, a wybór należy dokonać w oparciu o dostępne źródło zasilania w miejscu instalacji. W rzeczywistości jednak pogląd ten jest stronniczy. Oprócz głównych i oczywistych różnic, siłowniki te mają również szereg mniej oczywistych, unikalnych cech.

Siłowniki elektryczne i pneumatyczne to dwa najczęściej stosowane mechanizmy napędowe w systemach automatyki. Zazwyczaj decyzja o wyborze siłownika podejmowana jest na etapie projektowania i będzie on użytkowany do końca cyklu życia po instalacji.

Wybierając rodzaj zasilania siłownika, ludzie często nie biorą pod uwagę parametrów medium procesowego w rurociągu, a jedynie zwracają uwagę na wewnętrzne materiały odniesienia projektanta, sytuację zasilania lub to, czy obiekt jest w stanie dostarczyć dużą ilość prefabrykowanego gazu.

Jednak w trakcie eksploatacji często okazuje się, że niektóre zawory wymagają wyposażenia w siłowniki lub parametry medium procesowego w niektórych zaworach ulegają zmianie. Nasuwa się wówczas pytanie: czy powinienem zachować oryginalny siłownik, czy wymienić go na inny, aby poprawić wydajność?

Dłuższa żywotność

W tym artykule przedstawiono i porównano główne parametry działania siłowników elektrycznych i pneumatycznych.

W normalnych warunkach producenci gwarantują 10 000 cykli pracy dla siłowników elektrycznych i 100 000 cykli pracy dla siłowników pneumatycznych. Oczywiście, pod względem liczby cykli pracy, siłownik pneumatyczny ma dłuższą żywotność ze względu na prostszą konstrukcję. Ponadto powierzchnia styku ciernego siłownika pneumatycznego jest wykonana z elastomeru lub polimeru, a zużyte pierścienie uszczelniające i plastikowe elementy prowadzące są łatwe do wymiany.

Jako siłownik elektryczny, zazwyczaj posiada przekładnię redukcyjną łączącą silnik z wałem wyjściowym. Wiele zazębiających się ze sobą kół zębatych ulega zużyciu podczas pracy. Warto również zauważyć, że nie ma potrzeby wymiany smaru przez cały okres eksploatacji siłownika pneumatycznego.

Moment obrotowy

Jednym z najważniejszych parametrów eksploatacyjnych siłowników zaworów rurociągowych jest moment obrotowy. Moment obrotowy siłownika elektrycznego zależy od konstrukcji (składowa stała) oraz napięcia przyłożonego do stojana. Moment obrotowy siłownika pneumatycznego zależy od konstrukcji (składowa stała) oraz ciśnienia powietrza zasilającego siłownik pneumatyczny.

Zasadniczo moment obrotowy siłownika musi być większy niż maksymalny moment obrotowy zaworu lub większy niż moment obrotowy wymagany do przesunięcia elementu odcinającego. W praktyce rzeczywisty moment obrotowy zaworu może być większy niż maksymalny moment obrotowy podany przez producenta, a także większy niż maksymalny moment obrotowy siłownika. Jest to niewątpliwie sytuacja awaryjna.

Dalsze używanie siłownika może spowodować uszkodzenie siłownika i zaworu. Wraz ze wzrostem momentu obrotowego zaworu silnik będzie stopniowo zwiększał moment obrotowy, aż osiągnie wartość wysuwania (wartość wysuwania). Oznacza to, że konstrukcja mechaniczna jest zmuszona do wytworzenia i wytrzymania nadmiernego momentu obrotowego przekraczającego zakres projektowy.

Zabezpieczenie przed nadmiernym momentem obrotowym

Aby zapobiec uszkodzeniu urządzenia w wyżej wymienionych warunkach, siłownik elektryczny może być wyposażony w specjalne urządzenia. Najczęściej spotykanym jest wyłącznik momentu obrotowego, który może być mechaniczny (powszechną zasadą działania jest to, że przekładnia ślimakowa porusza się osiowo liniowo w stanie przeciążenia momentem obrotowym); może być również elektroniczny (powszechną zasadą działania jest pomiar prądu stojana, czyli efekt Halla). Gdy moment obrotowy przekroczy zaprojektowaną wartość maksymalną, wyłącznik momentu obrotowego może odciąć napięcie stojana i zatrzymać silnik siłownika. W siłownikach pneumatycznych nie ma potrzeby stosowania zabezpieczenia przed przeciążeniem momentem obrotowym. Jeśli moment obrotowy przyłożony do zaworu przekroczy określoną wartość graniczną, właściwości fizyczne sprężonego powietrza spowodują zatrzymanie napędu siłownika pneumatycznego. W przeciwieństwie do siłowników elektrycznych, wyjściowy moment obrotowy siłowników pneumatycznych nie przekroczy wartości granicznej. Można założyć, że wyposażenie zaworu rurociągowego w siłownik pneumatyczny eliminuje ryzyko awarii urządzenia z powodu przekroczenia określonej wartości momentu obrotowego.

Konstrukcja przeciwwybuchowa

Jeśli w środowisku użytkowania znajdują się towary niebezpieczne, urządzenia elektryczne mogą spowodować wybuch. Poziomy i metody ochrony w środowisku niebezpiecznym nie zostały omówione w tym artykule ze względu na ograniczenia miejsca.

Należy jednak podkreślić, że w środowiskach, w których znajdują się materiały niebezpieczne, należy stosować urządzenia przeciwwybuchowe.

W porównaniu z konwencjonalnymi, przemysłowymi, standardowymi siłownikami elektrycznymi, siłowniki elektryczne przeciwwybuchowe do zaworów rurociągowych są droższe i bardziej skomplikowane konstrukcyjnie. Nawet jeśli siłownik pneumatyczny jest używany w środowisku niebezpiecznym, nie istnieje potencjalne ryzyko wybuchu. W przypadku siłowników pneumatycznych, specjalna konstrukcja do środowisk niebezpiecznych ogranicza się również do pozycjonerów, zaworów elektromagnetycznych i wyłączników krańcowych (rysunek 1-3). Analogicznie, jeśli do sterowania zaworem rurociągowym zostanie użyty siłownik pneumatyczny z akcesorium przeciwwybuchowym, koszt będzie znacznie niższy niż koszt siłownika elektrycznego przeciwwybuchowego o tej samej funkcji.

Pozycjonowanie

Siłowniki pneumatyczne mają jedną z najpoważniejszych wad. Gdy siłownik osiąga środek skoku, pozycjonowanie jest bardziej skomplikowane, co oznacza, że ​​trudniej jest ustawić położenie suwaka zaworu regulacyjnego.

Ze względu na właściwości fizyczne powietrza, dokładność pozycjonowania siłowników pneumatycznych jest kilkakrotnie niższa niż siłowników elektrycznych. Jeśli siłownik elektryczny wykorzystuje silnik krokowy, jego dokładność pozycjonowania jest o kilka rzędów wielkości wyższa niż siłownika pneumatycznego wyposażonego w pozycjoner. Ten ostatni może być stosowany wyłącznie w systemach, które nie wymagają wysokiej dokładności pozycjonowania ani dokładności sterowania. Siłowniki pneumatyczne stosowane w zaworach rurociągowych mają swoje własne cechy konstrukcyjne: wszystkie elementy układu sterowania są zamontowane na zewnętrznej powierzchni siłownika lub na zewnątrz konstrukcji głównej. W przypadku konieczności przełączenia trybu pracy z wyłączenia na sterowanie, należy wymienić zawór elektromagnetyczny na pozycjoner. Ponieważ te dwa elementy są zamontowane na zewnątrz siłownika pneumatycznego, a konstrukcja powierzchni styku jest taka sama, wygodniej jest zdemontować rozdzielacz i zamontować pozycjoner. Innymi słowy, ten sam siłownik pneumatyczny może być używany zarówno do wyłączania, jak i sterowania, poprzez wymianę odpowiednich akcesoriów (rysunek 1-2).