Električni in pnevmatski aktuatorjiza cevovodne ventile: Zdi se, da sta ti dve vrsti aktuatorjev precej različni in da je treba izbiro opraviti glede na vir napajanja, ki je na voljo na mestu namestitve. Vendar je to stališče v resnici pristransko. Poleg glavnih in očitnih razlik imata tudi številne manj očitne edinstvene lastnosti.

Električni in pnevmatski aktuatorji sta dva najpogosteje uporabljena pogonska mehanizma v avtomatizacijskih sistemih. Običajno se odločitev o izbiri aktuatorja sprejme v osnovni fazi načrtovanja in se bo uporabljal do konca življenjskega cikla po namestitvi.

Pri izbiri tipa napajanja aktuatorja ljudje pogosto ne upoštevajo parametrov procesnega medija v cevovodu, temveč so pozorni le na interne referenčne materiale projektanta, stanje napajanja ali ali lahko lokacija dovaja veliko količino montažnega plina.

Vendar pa se med delovanjem pogosto ugotovi, da je treba nekatere ventile opremiti z aktuatorji ali pa se parametri procesnega medija v nekaterih ventilih spremenijo. Potem se postavlja vprašanje: Ali naj obdržim originalni aktuator ali ga zamenjam z drugim aktuatorjem, da izboljšam delovanje?

Daljša življenjska doba

Ta članek bo predstavil in primerjal glavne značilnosti delovanja električnih in pnevmatskih aktuatorjev.

V normalnih okoliščinah proizvajalci zagotavljajo 10.000 obratovalnih ciklov za električne aktuatorje in 100.000 obratovalnih ciklov za pnevmatske aktuatorje. Očitno ima pnevmatski aktuator glede na število obratovalnih ciklov daljšo življenjsko dobo zaradi svoje enostavnejše strukture. Poleg tega je torna kontaktna površina pnevmatskega aktuatorja izdelana iz elastomera ali polimera, obrabljene O-tesnila in plastične vodilne elemente pa je enostavno zamenjati.

Pri električnem aktuatorju je od motorja do izhodne gredi običajno reduktor. Obstaja veliko zobnikov, ki se medsebojno prepletajo in se med delovanjem obrabijo. Omeniti velja tudi, da mazalne masti ni treba menjati med celotno življenjsko dobo pnevmatskega aktuatorja.

Navor

Eden najpomembnejših parametrov delovanja aktuatorjev cevovodnih ventilov je navor. Navor električnega aktuatorja je odvisen od zasnove (konstantna komponenta) in napetosti, ki se dovaja na stator. Navor pnevmatskega aktuatorja je odvisen od zasnove (konstantna komponenta) in tlaka dovoda zraka, ki se dovaja pnevmatskemu aktuatorju.

Na splošno mora biti navor aktuatorja večji od največjega navora ventila ali večji od navora, potrebnega za premikanje zapornega elementa. Pri dejanski uporabi je lahko dejanski navor ventila večji od največjega navora, ki ga navaja proizvajalčeva blagovna znamka, in tudi večji od največjega navora aktuatorja. To je nedvomno izredni primer.

Če boste aktuator še naprej uporabljali, lahko pride do poškodb aktuatorja in ventila. Če se navor ventila poveča, bo motor postopoma povečeval navor, dokler ne doseže izvlečne vrednosti (izvlečna vrednost). To pomeni, da je mehanska struktura prisiljena oddajati in prenesti prekomeren navor, ki presega konstrukcijsko določeno območje.

Zaščita pred prevelikim navorom

Da bi preprečili poškodbe opreme v zgoraj omenjenih pogojih, je lahko električni aktuator opremljen z nekaterimi posebnimi napravami. Najpogostejše je stikalo navora, ki je lahko mehansko (običajno načelo delovanja je, da se polžasto gonilo v stanju preobremenitve aksialno linearno premika); lahko je tudi elektronsko (običajno načelo je merjenje statorskega toka ali Hallovega efekta). Ko navor preseže predvideno največjo vrednost, lahko stikalo navora prekine napetost statorja in ustavi motor aktuatorja. Pri pnevmatskih aktuatorjih ni potrebe po zaščiti pred preobremenitvijo. Če navor, ki deluje na ventil, preseže določeno mejo, bodo fizikalne lastnosti stisnjenega zraka povzročile, da se pnevmatski aktuator ustavi. Za razliko od električnih aktuatorjev izhodni navor pnevmatskih aktuatorjev ne bo presegel predvidene meje. Lahko se šteje, da če je cevovodni ventil opremljen s pnevmatskim aktuatorjem, se odpravi tveganje za okvaro opreme zaradi preseganja določene vrednosti navora.

Eksplozijsko varna zasnova

Če so v okolju uporabe nevarne snovi, lahko električna oprema povzroči eksplozijo. Glede stopenj zaščite in metod zaščite v nevarnem okolju zaradi prostorskih omejitev niso vključene v ta članek.

Kljub temu je še vedno treba poudariti, da je treba v okoljih z nevarnimi snovmi uporabljati opremo, odporno proti eksploziji.

V primerjavi s konvencionalnimi industrijskimi standardnimi električnimi aktuatorji so eksplozijsko varni električni aktuatorji za cevovodne ventile dražji in imajo bolj zapleteno zasnovo. Tudi če se pnevmatski aktuator uporablja v nevarnem okolju, ni potencialne nevarnosti eksplozije. Pri pnevmatskih aktuatorjih je posebna zasnova za nevarno okolje omejena tudi na pozicionerje, magnetne ventile in končna stikala (slika 1-3). Če se za upravljanje cevovodnega ventila uporablja pnevmatski aktuator s eksplozijsko varno opremo, bodo stroški bistveno nižji od stroškov eksplozijsko varnega električnega aktuatorja z enako funkcijo.

Pozicioniranje

Pnevmatični aktuatorji imajo eno največjih pomanjkljivosti. Ko aktuator doseže sredino hoda, je pozicioniranje bolj zapleteno, kar pomeni, da je težje namestiti tuljavo regulacijskega ventila.

Zaradi fizikalnih lastnosti zraka je natančnost pozicioniranja pnevmatskih aktuatorjev nekajkrat nižja kot pri električnih aktuatorjih. Če električni aktuator uporablja koračni motor, je njegova natančnost pozicioniranja za nekaj velikostnih razredov višja kot pri pnevmatskem aktuatorju, opremljenem s pozicionerjem. Slednji se lahko uporablja le za sisteme, ki ne zahtevajo visoke natančnosti pozicioniranja ali natančnosti krmiljenja. Pnevmatski aktuatorji, ki se uporabljajo v cevovodnih ventilih, imajo svoje značilnosti v strukturni zasnovi: vse komponente krmilnega sistema so nameščene na zunanji površini aktuatorja oziroma zunaj glavne konstrukcije. Če morate preklopiti način delovanja iz izklopljenega v krmiljenje, morate elektromagnetni ventil zamenjati s pozicionerjem. Ker sta ti dve komponenti nameščeni na zunanji strani pnevmatskega aktuatorja in je zasnova stične površine enaka, je bolj priročno odstraniti razdelilnik in namestiti pozicioner. Z drugimi besedami, isti pnevmatski aktuator se lahko uporablja tako za izklop kot za krmiljenje z zamenjavo ustrezne dodatne opreme (slika 1-2).