1. Do czego służy siłownik zaworu
Siłownik zaworu to napęd elektryczny, który automatycznie otwiera, zamyka lub moduluje zawór. Przekształca energię elektryczną, pneumatyczną lub hydrauliczną w ruch liniowy lub obrotowy wymagany przez zawór i stanowi pomost pomiędzy procesem a systemem sterowania. Siłowniki umożliwiają zdalną obsługę, szybkie wyłączenie awaryjne, precyzyjne dławienie i pracę instalacji bez nadzoru. Interfejsy montażowe są ustandaryzowane:ISO5210obejmuje mocowanie siłowników-wieloobrotowych do zasuw, zaworów kulowych i innych-zaworów z wznoszącym się trzpieniem, natomiastISO5211obejmuje siłowniki-częściowe (ćwierć-obrotowe) do zaworów kulowych, motylkowych i grzybkowych. Wybór technologii zależy od dostępnych mediów, wymaganego momentu obrotowego, prędkości,-bezpiecznego zachowania i środowiska.
2. Elektryczny siłownik wieloobrotowy-: zasada działania
Elektryczny siłownik wieloobrotowy- zbudowany jest na bazie napędzanej silnikiem-przekładni z czterema zintegrowanymi funkcjami:
Redukcja prędkości:prędkość silnika przekazywana jest na tuleję napędu wyjściowego przez dwa stopnie redukcyjne - – główny stopień przekładni planetarnej i wtórny-stopień przekładni ślimakowej. Tuleja wyjściowa łączy się z nakrętką trzpienia zaworu, podnosząc lub opuszczając trzpień z kontrolowaną prędkością i momentem obrotowym.
Zabezpieczenie przed przeciążeniem momentu obrotowego:centralna przekładnia ślimakowa jest utrzymywana osiowo przez zestaw-wstępnie napiętych sprężyn. Kiedy wyjściowy moment obrotowy przekracza wartość zadaną-sprężyny (na przykład, gdy zawór jest osadzony na obcym obiekcie lub gniazdo jest uszkodzone), przekładnia ślimakowa przemieszcza się osiowo. To przesunięcie uruchamia wyłącznik momentu obrotowego, który odcina moc silnika i generuje alarm, chroniąc zarówno siłownik, jak i zawór przed uszkodzeniem{{4} spowodowanym nadmiernym momentem obrotowym.
Kontrola pozycji i jazdy:uszczelniona obudowa przełącznika/sygnału na skrzyni biegów zapewnia lokalne lub zdalne wskazanie położenia, ogranicza zakres ruchu zaworu (wyłączniki krańcowe w pozycji otwartej i zamkniętej) i wspomaga blokadę elektryczną z systemem sterowania.
Sterowanie ręczne z priorytetem silnika:tuleja wyjściowa połączona jest z przekładnią ślimakową podczas pracy silnika oraz z kołem ręcznym w trybie ręcznym, przełączanym za pomocą zewnętrznej dźwigni sterującej. Naciśnięcie dźwigni powoduje odłączenie napędu silnikowego i załączenie pokrętła; po ponownym uruchomieniu silnika sprzęgło automatycznie powraca do napędu silnika - koło zamachowe nigdy nie jest w stanie walczyć z pracującym silnikiem. Ponieważ koło ręczne jest połączone bezpośrednio z tuleją wyjściową, możliwa jest normalna praca ręczna, nawet w przypadku awarii przekładni wewnętrznej.
3. Siłownik pneumatyczny: zasada działania
Siłowniki pneumatyczne przekształcają-ciśnienie sprężonego powietrza w ruch obrotowy lub liniowy i stanowią najszybszy i najbardziej ekonomiczny wybór w przypadku zaworów ćwierćobrotowych- stosowanych w zakładach.
Zębatka-i-zębnik:dwa przeciwległe tłoki poruszają zębatką napędzającą centralny zębnik, zapewniając obrót o 90 stopni. Jednostki dwustronnego-działania wykorzystują powietrze do otwierania i zamykania; Jednostki ze sprężyną powrotną-zamykają się (lub otwierają) pod wpływem siły sprężyny po upuszczeniu powietrza, zapewniając określone-bezpieczne położenie.
Szkockie-jarzmo:tłoczysko napędza mechanizm jarzma, który przekształca ruch liniowy w ruch obrotowy z wysokim momentem obrotowym na końcach skoku. - Idealny do dużych zaworów motylkowych i kulowych, gdzie moment obrotowy gniazda osiąga szczyt w pobliżu położenia zamkniętego.
Akcesoria:zawory elektromagnetyczne przełączają dopływ powietrza, pozycjonery (elektro-pneumatyczne) sterują położeniami pośrednimi w celu modulacji, a skrzynki-przełączników krańcowych przekazują z powrotem sygnały otwarcia/zamknięcia. Typowe ciśnienie powietrza dopływającego do instalacji wynosi 0,4–0,8 MPa, przy czym jest ono czyste, suche, naoliwione lub nienasmarowane-, zgodnie ze specyfikacją.
4. Siłowniki hydrauliczne i elektro-hydrauliczne
Siłowniki hydrauliczne wykorzystują olej pod ciśnieniem do generowania bardzo dużego ciągu lub momentu obrotowego w kompaktowej obudowie. Nadają się do wysokociśnieniowych-zaworów zasuwowych i grzybkowych, systemów awaryjnego wyłączania oraz do zastosowań podwodnych i-o dużych średnicach, gdzie siła pneumatyczna jest niewystarczająca, a napędy elektryczne są niepraktyczne. Zespoły-elektrohydrauliczne zawierają zestaw-małego silnika, dzięki czemu wymagają jedynie zasilania elektrycznego. Ponieważ olej jest prawie nieściśliwy, siłowniki hydrauliczne mogą utrzymywać pozycję bez ciągłego dostarczania energii i reagować niezwykle szybko, ale wymagają zasilacza hydraulicznego, orurowania i zarządzania wyciekami.
5. Jak prawidłowo wybrać siłownik
| Czynnik wyboru | Praktyczna zasada inżynierii |
|---|---|
| Wyjściowy moment obrotowy / ciąg | Rozmiar odpowiadający co najmniej 1,5-krotności maksymalnego momentu rozrywającego i momentu osadzania zaworu, włączając tarcie uszczelnienia i siły różnicowe ciśnień |
| Interfejs montażowy | ISO 5210 dla wielu-obrotów; ISO 5211 dla części-obrotowej; sprawdzić, czy rozmiar kołnierza, sprzęgło napędu i przedłużenie trzpienia odpowiadają zaworowi |
| Prędkość/czas cyklu | Dopasuj pełny-czas działania do potrzeb przetwarzania; mogą być konieczne awaryjne zawory odcinające<1 s response |
| Obowiązek i środowisko | Sprawdź stopień ochrony IP (np. IP67/IP68), temperaturę otoczenia, strefę ochrony przeciwwybuchowej (np. ATEX/IECEx) i klasę korozji |
| Nie udało się-zająć bezpiecznej pozycji | Sprężyna-powrotna pneumatyczna lub-elektryczna z zasilaniem bateryjnym w przypadku awarii-otwarcia/awarii-zamknięcia; zdefiniuj bezpieczną pozycję z inżynierem procesu |
| Sygnał sterujący | Włączanie/wyłączanie za pomocą wyłączników krańcowych lub modulacja za pomocą pozycjonera 4–20 mA; potwierdzić wymagania dotyczące blokowania |
6. Powszechne nieporozumienia
„Większy siłownik jest zawsze bezpieczniejszy.”Zbyt duże siłowniki mogą-przeciążyć trzpień, jarzmo i gniazdo zaworu; rozmiar na podstawie obliczonego momentu obrotowego z marginesem, a nie rozmiaru rury.
„Pokrętło może w dowolnym momencie zastąpić silnik”.W projektach z priorytetem silnika-silnik automatycznie-włącza się ponownie po uruchomieniu; dociskanie koła zamachowego do pracującego silnika powoduje uszkodzenie sprzęgła. - postępuj zgodnie z zasadami obsługi producenta.
„Przełączniki momentu obrotowego służą tylko do przeciążenia”.Potwierdzają również osadzenie: po prawidłowym ustawieniu wyłącznik momentu obrotowego zatrzymuje napęd przy momencie osadzania, zapobiegając zarówno-podmieszczeniu (wyciek), jak i nadmiernemu osadzeniu- (uszkodzenie).
„Pneumatyka jest zawsze tańsza”.To prawda w przypadku prostego włączania/wyłączania, ale sterowanie modulacyjne za pomocą pozycjonerów, przygotowania powietrza i długich przewodów powietrznych może sprawić, że napęd elektryczny będzie bardziej ekonomiczny w całym cyklu życia.
„Wszystkie siłowniki elektryczne są-wieloobrotowe”.Siłowniki elektryczne niepełnoobrotowe (ćwierć-obrotowe) są powszechnie stosowane w przypadku zaworów kulowych i motylkowych; redukcja jest inna, ale zasady kontroli są takie same.
Często zadawane pytania
Jaka jest różnica między siłownikami wielo-obrotowymi i niepełnoobrotowymi-?Siłowniki wieloobrotowe-(zgodnie z normą ISO 5210) zapewniają wiele obrotów trzpienia w celu napędzania zaworów-z wznoszącym się trzpieniem, takich jak zasuwy i zawory kulowe. Siłowniki części-obrotowe (zgodnie z normą ISO 5211) umożliwiają obrót o 90 stopni w przypadku zaworów kulowych, motylkowych i grzybowych. Wybrania niewłaściwej rodziny nie da się skorygować za pomocą samych adapterów - moment obrotowy napędu i geometria mocowania są różne.
Jak działa zabezpieczenie przed przeciążeniem momentu obrotowego w siłowniku elektrycznym?przekładnia ślimakowa utrzymywana przez sprężynę-przemieszcza się osiowo, gdy wyjściowy moment obrotowy przekracza wartość zadaną sprężyny-; przemieszczenie uruchamia wyłącznik momentu obrotowego, który zatrzymuje silnik i sygnalizuje alarm. Ustawienie sprężyny jest regulowane i powinno być ustawione na maksymalny dopuszczalny moment obrotowy trzpienia podany przez producenta zaworu.
Dlaczego koło zamachowe rozłącza się po uruchomieniu silnika?Jest to konstrukcja-z priorytetem silnika (sprzęgło): sprzęgło pomiędzy kołem zamachowym a tuleją wyjściową jest-obciążone sprężyną w kierunku napędu silnika. Po uruchomieniu silnika sprzęgło automatycznie-włącza ponownie napęd silnika, więc koło zamachowe nigdy nie będzie mogło obracać się razem z pracującym silnikiem lub przeciwnie do niego, - chroniąc operatora i skrzynię biegów.
Jakie-bezpieczne zachowanie zapewniają siłowniki pneumatyczne?Konstrukcje ze sprężyną-powrotną zapewniają zdefiniowaną pozycję awarii w przypadku awarii powietrza: awaria-zamknięta (sprężyna zamyka zawór) lub awaria-otwarta, w zależności od układu sprężyny. Konstrukcje dwustronnego działania blokują się w przypadku awarii powietrza, chyba że zamontowany jest dodatkowy akumulator lub zawór-odcinający. Wymagane zachowanie musi zostać określone na podstawie analizy bezpieczeństwa procesu.
Jaki margines momentu obrotowego należy zastosować przy doborze siłownika?Praktyka branżowa przewiduje co najmniej 1,5-krotność maksymalnego wymaganego momentu obrotowego, włączając tarcie uszczelnienia, siłę uszczelniającą-różnicy ciśnień i współczynnik bezpieczeństwa dotyczący zużycia gniazda przez cały okres eksploatacji zaworu. W przypadku-usług związanych z bezpieczeństwem powszechne są marginesy wynoszące 2× lub więcej plus okresowa weryfikacja momentu obrotowego.
Jakie standardy montażu obowiązują w przypadku siłowników zaworów?Normy ISO 5210 (wielo-obrotowe) i ISO 5211 (częściowe-obrotowe) definiują wymiary kołnierzy, szczegóły napędu i klasy momentu obrotowego pomiędzy siłownikiem a zaworem. Dodatkowe wymagania dotyczące integralności siłowników w zaworach bezpieczeństwa-krytycznych-przemysłu naftowego podano w normie ISO 12490, a klasy wydajności dla siłowników zaworów przemysłowych w serii EN 15714.