Изборът на правилния пневматичен въртящ се задвижващ механизъм за сферични кранове и дроселни клапи е едно от най-важните решения във всеки проект за автоматизация на вентили. Един по-малък задвижващ механизъм може да не успее да отвори или затвори клапана при действителни работни условия, докато по-големият задвижващ механизъм може да увеличи разходите, да изразходва сгъстен въздух и да ускори износването на компонентите на клапана.
В индустрии като нефт и газ, химическа обработка, пречистване на вода, производство на електроенергия и фармацевтични продукти много повреди в автоматизацията на клапаните са причинени не от лошо качество на клапаните, а от неправилен избор на задвижващ механизъм. Разбирането на ключовите фактори зад оразмеряването на задвижващия механизъм може да помогне на инженерите да подобрят надеждността на системата, да намалят разходите за поддръжка и да избегнат скъпи престои.
Защо е важен правилният избор на задвижващ механизъм
Пневматичните въртящи се задвижващи механизми са проектирани да преобразуват сгъстения въздух във въртеливо движение на 90-градуса за четвърт оборотни вентили, като например сферични кранове и дроселни клапи. Въпреки че тези клапани може да изглеждат подобни, техните изисквания за въртящ момент могат да варират значително в зависимост от конструкцията на клапана, налягането на процеса, температурата и характеристиките на средата.
Една от най-честите грешки на инженерите е изборът на задвижка въз основа единствено на размера на клапана. На практика дроселната клапа DN200 може да изисква по-голям въртящ момент от сферичната клапа DN250 при определени условия на процеса. Следователно въртящият момент на клапана-а не размерът на клапана-винаги трябва да бъде отправната точка за избор на задвижващ механизъм.
Стъпка 1: Определете действителния въртящ момент на клапана
Първата стъпка при избора на пневматичен въртящ се задвижващ механизъм е идентифицирането на изискванията за въртящ момент на клапана.
Трябва да се имат предвид три ключови стойности на въртящия момент:
- Въртящ момент на откъсване
Моментът на откъсване е силата, необходима за започване на движение на клапана от напълно затворено положение. Това обикновено е най-високото изискване за въртящ момент и често определя размера на задвижващия механизъм.
- Работен въртящ момент
Работният въртящ момент е силата, необходима, докато вентилът се движи през своя работен диапазон.
- Въртящ момент на седалката
Необходим е фиксиращ момент, за да се постигне плътно затваряне, когато вентилът достигне крайната си позиция.
За сферичните кранове с меко{0}}седло и дроселните клапани с еластично-седло въртящият момент на седлото може да бъде значителен и не трябва да се пренебрегва.
- Истинско инженерно изживяване
В проект за пречистване на отпадъчни води, пакет за автоматизация на дроселна клапа многократно се повреди по време на стартиране. Оригиналният задвижващ механизъм е избран въз основа на средния работен въртящ момент, а не на максималния въртящ момент на откъсване. След няколко месеца експлоатация натрупаните отлагания върху диска на клапана увеличиха необходимия въртящ момент на отваряне над капацитета на задвижващия механизъм.
Смяната на задвижващия механизъм с подходящо оразмерен модел реши проблема веднага.
Този пример подчертава защо инженерите винаги трябва да оразмеряват задвижващите механизми въз основа на максималния изискван въртящ момент, а не на номиналните стойности.
Стъпка 2: Обмислете условията на процеса
Стойностите на въртящия момент на клапаните, предоставени в каталозите, често се измерват при идеални лабораторни условия. Действителните полеви условия могат значително да увеличат изискванията за въртящ момент.
Факторите, които влияят върху размера на задвижващия механизъм, включват:
- Линейно налягане
По-високото диференциално налягане обикновено увеличава работния въртящ момент на клапана. Бътерфлай клапите са особено чувствителни към промени в налягането.
- Характеристики на медиите
Изискванията за въртящ момент често се увеличават при работа:
- Суспензии
- Вискозни течности
- Отпадъчни води
- Кристализиращи химикали
- Абразивни среди
- температура
Екстремните температури могат да повлияят на леглата на клапаните, уплътненията, смазването и общото работно съпротивление.
- Работна честота
Вентилите, които се въртят стотици или хиляди пъти на ден, изискват по-здрави конструкции на задвижващи механизми от клапаните, използвани само от време на време.
Пренебрегването на тези фактори може да доведе до повреда на задвижващия механизъм, дори когато каталожните изчисления изглеждат правилни.
Стъпка 3: Приложете коефициент на безопасност
Опитните инженери по автоматизация рядко оразмеряват задвижващи механизми, като използват само теоретичните стойности на въртящия момент.
Винаги трябва да се включва коефициент на безопасност, за да се компенсират:
- Колебания на налягането
- Износване на клапана
- Натрупване на медии
- Стареещи уплътнения
- Бъдещи промени в процеса
Типичните препоръки в индустрията са:
| Състояние на услугата | Фактор на безопасност |
| Чиста медия | 1.25–1.5 |
| Общо индустриално обслужване | 1.5–2.0 |
| Сериозно обслужване | 2.0–2.5 |
Примерно изчисление
Максимален въртящ момент на клапана: 500 Nm
Коефициент на безопасност: 1,5
Необходим изход на задвижващия механизъм:
500 Nm × 1.5=750 Nm
Изборът на задвижващ механизъм, способен да доставя най-малко 750 Nm, осигурява по-надеждно дългосрочно-решение.
Стъпка 4: Изберете между задвижващи механизми с двойно-действие и пружинно-връщане
Изборът на подходящия тип задвижващ механизъм е също толкова важен.
Двойно{0}}действащи пневматични задвижващи механизми
Двойно{0}}действащите задвижващи механизми използват сгъстен въздух както за отваряне, така и за затваряне.
Предимствата включват:
- По-висок въртящ момент
- Компактен дизайн
- По-ниска цена на единица въртящ момент
- Отлична производителност при приложения с висок{0}}цикл
Често срещаните приложения включват:
- Системи за управление на процеси
- Пречиствателни съоръжения
- Химически заводи
Пневматичен-задвижващ механизъм с пружинаs
Пружинно{0}}възвратните задвижващи механизми използват въздушно налягане в една посока и съхранена пружинна енергия в обратна посока.
Предимствата включват:
- Без{0}}безопасна работа
- Функция за автоматично-отваряне или-затваряне
- Подобрена безопасност на завода
Типичните приложения включват:
- Системи за аварийно изключване (ESD)
- Противопожарни системи
- Опасни производствени зони
За критични приложения за безопасност задвижващите-възвратни пружини често се изискват от спецификациите на завода и международните стандарти.
Стъпка 5: Проверете наличното налягане на подаването на въздух
Един често{0}}пренебрегван фактор е действителното въздушно налягане на инструмента.
Много изчисления на размера на задвижващия механизъм предполагат захранващо налягане от 6 бара или 7 бара. Въпреки това, загубите на налягане в инсталационната въздушна система могат значително да намалят наличното налягане в задвижващия механизъм.
- Пример за поле
Градска пречиствателна станция има периодични повреди на клапаните по време на пикова работа. Въпреки че задвижките са проектирани за подаване на въздух с 6 бара, измерванията показват, че действителното налягане в отдалечените вентилни станции е спаднало до приблизително 4,5 бара.
След преоразмеряване на задвижващите механизми въз основа на минималното налично налягане, надеждността на клапана се подобри драстично.
Винаги изчислявайте мощността на задвижващия механизъм, като използвате най-ниското очаквано работно налягане, а не идеалните проектни условия.
Стъпка 6: Осигурете механична съвместимост
Правилното оразмеряване на задвижващия механизъм е само част от уравнението.
Инженерите също трябва да проверят:
- Стандарти за монтаж ISO 5211
- Размери на стеблото на клапана
- Съвместимост на задвижващия вал
- Изисквания към изходния интерфейс
Неправилното монтиране може да създаде проблеми с подравняването, прекомерно напрежение на стеблото и преждевременна повреда на оборудването.
Освен това задвижващият механизъм трябва да позволява лесен монтаж на аксесоари като:
- Електромагнитни вентили
- Кутии за крайни превключватели
- Индикатори за позиция
- Позиционери
- Регулатори за въздушен филтър
Стъпка 7: Оценете надеждността и разходите за жизнения цикъл
Актуаторът с най-ниска{0}}цена не винаги е най-икономичният избор.
Когато сравнявате доставчици на актуатори, вземете предвид фактори като:
- Устойчивост на корозия
Индустриалните среди често изискват:
- Корпуси от твърд-анодизиран алуминий
- Повърхности с епоксидно{0}} покритие
- Крепежни елементи от неръждаема стомана
Производителност на уплътнението
Високо{0}}качествените уплътнения подобряват:
- Херметичност
- Срок на експлоатация
- Работа при-ниска температура
Стандарти за тестване
Надеждните производители обикновено извършват:
- Тестване за проверка на въртящия момент
- Тестване на цикъла на живот
- Тестване на течове
Тези тестове помагат да се осигури постоянна работа на място и да се намалят изискванията за поддръжка.
- Често срещани грешки, които трябва да избягвате
Много повреди на задвижването могат да бъдат проследени до една от следните грешки:
- Избор въз основа само на размера на клапана
Размерът на вентила не показва точно изискванията за въртящ момент.
- Пренебрегване на границите на безопасност
Задвижващите механизми с по-малък размер може да работят първоначално, но да се повредят при промяна на работните условия.
- Преглед на загубите на въздушно налягане
Действителното захранващо налягане често е по-ниско от проектното налягане.
- Игнориране на условията на процеса
Характеристиките на средата, налягането и температурата могат значително да повлияят на въртящия момент на клапана.
- Фокусиране единствено върху покупната цена
Разходите за престой и поддръжка често надвишават първоначалните спестявания от избора на задвижващ механизъм с по-ниска-цена.
Защо инженерната поддръжка прави разлика
Успешната автоматизация на клапани изисква повече от съвпадение на клапан с каталог на задвижващи механизми.
Опитни производители на актуатори могат да помогнат с:
- Изчисления на въртящия момент на клапана
- Проверка на размера на задвижващия механизъм
- Препоръки за фактор на безопасност
- Анализ на консумацията на въздух
- Пълни пакети за автоматизация на клапани
В WUXI XINMING AUTO-CONTROL VALVES INDUSTRY CO., LTD. нашият инженерен екип работи в тясно сътрудничество с EPC изпълнители, производители на вентили, дистрибутори и крайни потребители, за да избере най-подходящите пневматични въртящи се задвижващи механизми за сферични кранове и дроселни клапи. Като оценяваме реалните работни условия, вместо да разчитаме единствено на каталожни данни, ние помагаме на клиентите да подобрят надеждността на автоматизацията и да намалят разходите за жизнения цикъл.
Заключение
Изборът на правилния пневматичен въртящ се задвижващ механизъм за сферични кранове и дроселови клапи изисква внимателно разглеждане на въртящия момент на клапана, условията на процеса, изискванията за безопасност, налягането на подаването на въздух и-дългосрочната надеждност.
Вместо да избират задвижващ механизъм само въз основа на размера на клапана, инженерите трябва да се съсредоточат върху действителния работен въртящ момент и да включат подходящи граници на безопасност. Този подход помага за предотвратяване на неочаквани повреди, подобрява производителността на системата и удължава живота на оборудването.
Независимо дали автоматизирате малък вентил за пречистване на вода или голяма индустриална производствена линия, правилният избор на задвижващ механизъм е в основата на надеждна и ефективна система за автоматизация на клапани. Като работят с опитни специалисти по задвижващи механизми и следват структуриран процес на оразмеряване, операторите могат да постигнат по-безопасна работа, по-ниски разходи за поддръжка и по-голяма дългосрочна-стойност.
