Elektriske og pneumatiske aktuatorerFor rørledningsventiler: Det ser ud til, at de to typer aktuatorer er ret forskellige, og valget skal træffes i henhold til den strømkilde, der er tilgængelig på installationsstedet. Men faktisk er denne opfattelse partisk. Ud over de vigtigste og åbenlyse forskelle har de også en række mindre åbenlyse unikke funktioner.

Elektriske og pneumatiske aktuatorer er de to mest almindeligt anvendte drivmekanismer i automationssystemer. Normalt træffes beslutningen om valg af aktuator i den grundlæggende designfase og vil blive brugt indtil slutningen af ​​livscyklussen efter installation.

Når man vælger aktuatorens effekttype, tager man ofte ikke parametrene for procesmediet i rørledningen i betragtning, men kun designerens interne referencematerialer, strømforsyningssituationen eller om stedet kan levere en stor mængde præfabrikeret gas.

Under driften oplever man dog ofte, at nogle ventiler skal udstyres med aktuatorer, eller at parametrene for procesmediet i nogle ventiler ændrer sig. Spørgsmålet opstår så: Skal jeg beholde den originale aktuator eller udskifte den med en anden aktuator for at forbedre ydeevnen?

Længere levetid

Denne artikel introducerer og sammenligner de vigtigste ydeevneegenskaber for elektriske og pneumatiske aktuatorer.

Under normale omstændigheder garanterer producenterne 10.000 driftscyklusser for elektriske aktuatorer og 100.000 driftscyklusser for pneumatiske aktuatorer. Med hensyn til antallet af driftscyklusser har den pneumatiske aktuator naturligvis en længere levetid på grund af sin enklere struktur. Derudover er friktionsfladen på den pneumatiske aktuator lavet af elastomer eller polymer, og de slidte O-ringe og plaststyreelementer er nemme at udskifte.

Som en elektrisk aktuator er der normalt en reduktionsgearkasse fra motoren til udgangsakslen. Der er mange gear, der er i indgreb med hinanden, og som slides under drift. Det er også værd at bemærke, at der ikke er behov for at skifte smørefedt i hele den pneumatiske aktuators levetid.

Drejningsmoment

En af de vigtigste ydelsesparametre for rørledningsventilaktuatorer er drejningsmomentet. Drejningsmomentet for en elektrisk aktuator afhænger af designet (konstant komponent) og den spænding, der påføres statoren. Drejningsmomentet for en pneumatisk aktuator afhænger af designet (konstant komponent) og trykket i den luftforsyning, der tilføres den pneumatiske aktuator.

Generelt skal aktuatorens drejningsmoment være større end ventilens maksimale drejningsmoment eller større end det drejningsmoment, der kræves for at bevæge afspærringselementet. I faktisk brug kan ventilens faktiske drejningsmoment være større end det maksimale drejningsmoment, der er angivet i producentens varemærke, og også større end aktuatorens maksimale drejningsmoment. Dette er utvivlsomt en nødsituation.

Hvis du fortsætter med at køre aktuatoren, kan det forårsage skade på aktuatoren og ventilen. Hvis ventilens drejningsmoment stiger, vil motoren gradvist øge drejningsmomentet, indtil den når pull-out-værdien (udtræksværdien). Det betyder, at den mekaniske struktur tvinges til at afgive og modstå et for højt drejningsmoment ud over designområdet.

Overdrejningsbeskyttelse

For at forhindre, at udstyret beskadiges under ovennævnte forhold, kan den elektriske aktuator udstyres med nogle specielle anordninger. Den mest almindelige er momentafbryderen, som kan være mekanisk (det almindelige arbejdsprincip er, at snekkegearet bevæger sig aksialt lineært i en tilstand af overmoment); den kan også være elektronisk (det almindelige princip er at måle statorstrømmen eller Hall-effekten). Når momentet overstiger den designede maksimale værdi, kan momentafbryderen afbryde statorens spænding og stoppe aktuatorens motor. Der er ikke behov for overmomentbeskyttelse i pneumatiske aktuatorer. Hvis det moment, der påføres ventilen, overstiger den angivne grænse, vil trykluftens fysiske egenskaber få den pneumatiske aktuator til at stoppe med at køre. I modsætning til elektriske aktuatorer vil udgangsmomentet fra pneumatiske aktuatorer ikke overstige designgrænsen. Det kan overvejes, at hvis rørledningsventilen er udstyret med en pneumatisk aktuator, elimineres risikoen for udstyrsfejl på grund af moment, der overstiger den angivne værdi.

Eksplosionssikkert design

Hvis der er farligt gods i brugsmiljøet, kan elektrisk udstyr forårsage en eksplosion. Beskyttelsesniveauer og beskyttelsesmetoder i farlige omgivelser er ikke inkluderet i denne artikel på grund af pladsbegrænsninger.

Det er ikke desto mindre stadig nødvendigt at understrege, at eksplosionssikkert udstyr skal anvendes i miljøer med farlige materialer.

Sammenlignet med konventionelle industrielle standard elektriske aktuatorer er eksplosionssikre elektriske aktuatorer til rørledningsventiler dyrere og mere komplicerede i design. Selv hvis den pneumatiske aktuator anvendes i et farligt miljø, er der ingen potentiel eksplosionsrisiko. For pneumatiske aktuatorer er det specielle design til farligt miljø også begrænset til positionere, magnetventiler og grænseafbrydere (Figur 1-3). Tilsvarende, hvis en pneumatisk aktuator med et eksplosionssikkert tilbehør anvendes til at betjene en rørledningsventil, vil omkostningerne være betydeligt lavere end for en eksplosionssikker elektrisk aktuator med samme funktion.

Positionering

Pneumatiske aktuatorer har en af ​​de væsentligste mangler. Når aktuatoren når midten af ​​slaget, er positioneringen mere kompliceret, hvilket betyder, at positioneringen af ​​styreventilens spole er mere vanskelig.

På grund af luftens fysiske egenskaber er positioneringsnøjagtigheden for pneumatiske aktuatorer flere gange lavere end for elektriske aktuatorer. Hvis den elektriske aktuator anvender en stepmotor, er dens positioneringsnøjagtighed flere størrelsesordener højere end for en pneumatisk aktuator udstyret med en positioner. Sidstnævnte kan kun bruges til systemer, der ikke kræver høj positioneringsnøjagtighed eller styringsnøjagtighed. Pneumatiske aktuatorer, der anvendes i rørledningsventiler, har deres egne karakteristika i strukturdesign: alle komponenter i styresystemet er installeret på aktuatorens ydre overflade eller uden for hovedstrukturen. Hvis du har brug for at skifte driftstilstand fra slukket til styring, skal du udskifte magnetventilen med en positioner. Da disse to komponenter er installeret på ydersiden af ​​den pneumatiske aktuator, og designet af kontaktfladen er det samme, er det mere bekvemt at fjerne fordeleren og installere positioneren. Med andre ord kan den samme pneumatiske aktuator bruges til både nedlukning og styring ved at udskifte det tilsvarende tilbehør (Figur 1-2).