Какой тип привода нужен моему клапану?

Выбор оптимального типа исполнительного привода для шиберного затвора или перекидного клапана.

Правильный выбор типа привода позволяет избежать дорогостоящих ошибок и обеспечить оптимальную производительность клапана на протяжении всего срока его эксплуатации. При принятии решения необходимо учитывать такие факторы, как стоимость приобретения, эксплуатационные расходы, периодичность технического обслуживания, запасные части, безопасность, экологические аспекты, крутящий момент и точность.

Производителям клапанов необходимо тщательно анализировать каждую конкретную задачу, чтобы убедиться в том, что привод, используемый на том или ином клапане, соответствует поставленной задаче. Для этого необходимо оценить следующие параметры:

1. Какое усилие и в каких направлениях (толкающее, тяговое, вертикальное и/или горизонтальное) должен прикладывать привод?
2. Какая длина хода требуется для данной конструкции клапана и размера проходного отверстия?
3. С какой скоростью приводу необходимо перемещать лезвие или пластину клапана?
4. Сколько циклов срабатывания требуется за определенный период времени или «рабочий цикл»?
5. Каков желаемый срок службы конкретного привода?
6. Как привод будет крепиться к клапану?
7. Требует ли данное применение наличия особых механизмов безопасности, таких как «ручное управление» на случай сбоя в электропитании?
8. Будут ли факторы окружающей среды (перепады температуры, влажность, вибрация или износ продукта) влиять на рабочие характеристики привода?
9. Достаточно ли места в зоне установки для размещения привода?
10. Какой тип электропитания доступен на объекте?
11. Требуется ли обратная передача информации о скорости и/или положении?

В зависимости от ответов на эти вопросы необходимо выбрать оптимальный приводной узел для конкретного применения. Существует три основных типа линейных приводов, используемых в клапанах для переработки сыпучих материалов: пневматические, гидравлические и электрические. Ниже приведены общие преимущества и недостатки каждого из них.

Пневматические приводы

Пневматические линейные приводы двойного действия состоят из поршня, расположенного внутри полого цилиндра. Давление воздуха от внешнего компрессора перемещает поршень внутри цилиндра. По мере увеличения давления цилиндр перемещается вдоль оси поршня, создавая линейную силу. Поршень возвращается в исходное положение за счет подачи воздуха на другую сторону поршня.

Преимущества:

• Конструкция пневматического привода довольно проста, что обычно означает простоту обслуживания. Кольцевые уплотнения и седла, как правило, надежны и при необходимости легко заменяются.
• В случае сбоя электропитания пневматический цилиндр может использовать соленоидные клапаны для перехода в закрытое положение или в последнее положение по умолчанию. Электрический привод должен быть оснащен ручным управлением или иметь альтернативные источники питания из соображений безопасности.
• Требования к крутящему моменту, необходимые для большинства применений при транспортировке сухих сыпучих материалов, могут быть удовлетворены за счет использования пневматических приводов.
• Благодаря использованию правильных конфигураций соленоидов, датчиков и программирования ПЛК пневматические приводы могут обеспечивать точное промежуточное позиционирование.
• Благодаря использованию сжатого воздуха пневматические приводы не требуют опасных матераилов.
• Стоимость отдельных пневматических приводов значительно ниже по сравнению с другими приводами.

Недостатки:

• В случае сбоя подачи воздуха нет возможности изменить положение заслонки или клапана, если не установлен резервный баллон с сжатым воздухом.
• Потери давления и необходимость поддержания чистого сухого воздуха в системе могут сделать пневматику менее эффективной, чем другие методы линейного перемещения. Компрессор будет работать непрерывно при рабочем давлении, даже если ничего не движется.
• Несмотря на то, что воздух легко доступен, он может быть загрязнен грязью, маслом, водой или смазкой, что приводит к простоям и необходимости технического обслуживания.
• Для эффективной работы пневматические приводы должны быть правильно подобраны по размеру для конкретного применения. Неправильный выбор размера отверстия может привести к медленному срабатыванию и потенциальной неспособности перекрыть поток материала.
• Можно обеспечить точное управление позиционированием; однако компоненты, необходимые для точного достижения промежуточных положений, могут повысить стоимость и сложность системы.
• Пневматические приводы нецелесообразны на крупном оборудовании, требующем цилиндров большого диаметра, из-за потребления сжатого воздуха.

Гидравлические приводы

Гидравлические линейные приводы работают аналогично пневматическим приводам, однако для перемещения цилиндра используется несжимаемая жидкость, подаваемая насосом, а не сжатый воздух. На приведенной ниже схеме показаны основная конструкция и принцип действия гидравлического привода.

Преимущества:

• Гидравлические приводы отличаются прочностью и подходят для применения в условиях высоких нагрузок. Они могут развивать усилие, в 25 раз превышающее усилие пневматических цилиндров аналогичного размера.
• Гидравлические двигатели имеют более высокое соотношение мощности к весу, чем пневматические приводы.
• Гидравлический привод может поддерживать постоянные усилие и крутящий момент без подачи насосом дополнительной жидкости или давления.
• Насосы и двигатели гидравлических приводов могут располагаться на значительном расстоянии с минимальными потерями мощности.

Недостатки:

• Гидравлические приводы и силовые агрегаты, необходимые для их работы, могут иметь более высокую удельную стоимость по сравнению с пневматическими или электрическими приводами.
• Независимо от того, насколько тщательно принимаются меры предосторожности, в гидравлических системах происходит утечка жидкости. Потеря гидравлической жидкости приводит к снижению эффективности, проблемам с чистотой, потенциальному загрязнению окружающей среды и проблемам безопасности.
• Гидравлические приводы требуют наличия множества вспомогательных деталей, включая резервуар для жидкости, двигатели, насосы, клапаны сброса давления и теплообменники, а также оборудование для шумоподавления. Это делает линейные системы громоздкими и затрудняет их размещение

Электрические приводы

Электрические приводы приводятся в действие двигателем, который приводит в вращение ходовой винт. Ходовой винт имеет непрерывную спиральную резьбу, нанесенную по всей длине его окружности. На ходовой винт навинчивается гайка с соответствующей спиральной резьбой. Гайка не может вращаться вместе с ходовым винтом (как правило, гайка фиксируется на неподвижной части корпуса привода). Поэтому при вращении ходового винта гайка перемещается по резьбе. Направление движения гайки зависит от направления вращения ходового винта. Подсоединив к гайке рычаги, можно преобразовать это движение в полезное линейное перемещение.

Преимущества:

• Линейные электрические приводы можно модифицировать для работы в условиях пониженных температур, где у пневматических систем могут возникать проблемы с эластомерными прокладками и возможным замерзанием воды в трубопроводах или цилиндре.
• Электрические приводы обеспечивают позиционирование с высочайшей точностью управления. Их конфигурации масштабируемы для любых целей или требований к усилию, а также отличаются бесшумностью, плавностью и повторяемостью.
• Электрические приводы можно быстро объединять в сеть и перепрограммировать. Они обеспечивают мгновенную обратную связь для диагностики и технического обслуживания.
• Электрические приводы обеспечивают полный контроль над профилями движения и могут включать энкодеры для управления скоростью, положением, крутящим моментом и прикладываемым усилием.
• С точки зрения шума они работают тише, чем пневматические и гидравлические приводы.
• Отсутствие утечек жидкостей исключает угрозу для окружающей среды.

Недостатки:

• В случае сбоя электропитания для закрытия затвора или перехода в режим «закрытие при сбое» электрическому приводу требуется система ручного управления или альтернативный источник питания.
• Первоначальная стоимость электрического привода выше, чем у пневматических приводов.
• Непрерывно работающий двигатель перегревается, что увеличивает износ редуктора. Двигатель также может быть большого размера, что создает проблемы при установке.
• Электрические приводы подходят не для всех условий эксплуатации, в отличие от пневматических приводов, которые, как правило, безопасны в опасных и взрывоопасных зонах.
• Выбранный двигатель ограничивает усилие, тягу и скорость привода фиксированными значениями. Если требуются другие значения усилия, тяги и скорости, необходимо заменить двигатель.

Какой привод выбрать?

Обратитесь к производителю арматуры, который поможет вам определить, какой привод — пневматический, гидравлический или электрический — лучше всего подходит для ваших нужд. Рассмотрев все важные вопросы и обсудив преимущества и недостатки каждого варианта, производитель арматуры поможет вам выбрать привод, наиболее подходящий для вашей конкретной ситуации.