Електричні та пневматичні приводидля трубопровідних клапанів: Здається, що ці два типи приводів досить різні, і вибір потрібно робити відповідно до джерела живлення, доступного на місці встановлення. Але насправді ця думка є упередженою. Окрім основних та очевидних відмінностей, вони також мають низку менш очевидних унікальних особливостей.

Електричні та пневматичні приводи – це два найпоширеніші приводні механізми в системах автоматизації. Зазвичай рішення про вибір приводу приймається на етапі базового проектування та використовуватиметься до кінця життєвого циклу після встановлення.

Вибираючи тип живлення приводу, люди часто не враховують параметри технологічного середовища в трубопроводі, а звертають увагу лише на внутрішні довідкові матеріали проектувальника, умови електропостачання або те, чи може об'єкт постачати велику кількість попередньо виготовленого газу.

Однак, під час експлуатації часто виявляється, що деякі клапани потребують оснащення приводами, або ж параметри робочого середовища в деяких клапанах змінюються. Тоді виникає питання: чи варто мені залишити оригінальний привід, чи замінити його іншим для покращення продуктивності?

Довший термін служби

У цій статті будуть представлені та порівняні основні характеристики електричних та пневматичних приводів.

За нормальних обставин виробники гарантують 10 000 робочих циклів для електричних приводів та 100 000 робочих циклів для пневматичних приводів. Очевидно, що з точки зору кількості робочих циклів, пневматичний привід має довший термін служби завдяки своїй простішій конструкції. Крім того, контактна поверхня тертя пневматичного приводу виготовлена ​​з еластомеру або полімеру, а зношені кільця ущільнювачів та пластикові напрямні елементи легко замінити.

Як електричний привід, зазвичай від двигуна до вихідного валу встановлений редуктор. Існує багато шестерень, які входять у зачеплення одна з одною та зношуються під час роботи. Варто також зазначити, що немає потреби міняти мастило протягом усього терміну служби пневматичного приводу.

Крутний момент

Одним з найважливіших параметрів роботи приводів трубопровідних клапанів є крутний момент. Крутний момент електричного приводу залежить від конструкції (постійна складова) та напруги, що подається на статор. Крутний момент пневматичного приводу залежить від конструкції (постійна складова) та тиску повітря, що подається до пневматичного приводу.

Зазвичай крутний момент приводу має бути більшим за максимальний крутний момент клапана або більшим за крутний момент, необхідний для переміщення запірного елемента. У фактичному використанні фактичний крутний момент клапана може бути більшим за максимальний крутний момент, зазначений у торговій марці виробника, а також більшим за максимальний крутний момент приводу. Це, безсумнівно, аварійна ситуація.

Якщо продовжувати роботу приводу, це може призвести до пошкодження приводу та клапана. Якщо крутний момент клапана збільшується, двигун поступово збільшуватиме крутний момент, доки не досягне значення крутного моменту (значення витягування). Це означає, що механічна конструкція змушена видавати та витримувати надмірний крутний момент, що перевищує розрахунковий діапазон.

Захист від перевантаження крутного моменту

Щоб запобігти пошкодженню обладнання за вищезазначених умов, електричний привід може бути оснащений деякими спеціальними пристроями. Найпоширенішим є моментний вимикач, який може бути механічним (загальний принцип роботи полягає в тому, що черв'ячна передача рухається осьово-лінійно в стані перевищення крутного моменту); він також може бути електронним (загальний принцип полягає у вимірюванні струму статора або ефекту Холла). Коли крутний момент перевищує розрахункове максимальне значення, моментний вимикач може відключити напругу статора та зупинити двигун приводу. У пневматичних приводах немає потреби в захисті від перевищення крутного моменту. Якщо крутний момент, що прикладається до клапана, перевищує задану межу, фізичні властивості стисненого повітря призведуть до зупинки пневматичного приводу. На відміну від електричних приводів, вихідний крутний момент пневматичних приводів не перевищуватиме розрахункову межу. Можна вважати, що якщо трубопровідний клапан оснащений пневматичним приводом, ризик виходу з ладу обладнання через перевищення крутного моменту заданого значення виключається.

Вибухобезпечне виконання

Якщо в середовищі використання є небезпечні вантажі, електрообладнання може спричинити вибух. Щодо рівнів захисту та методів захисту в небезпечному середовищі, вони не включені до цієї статті через обмеження обсягу.

Тим не менш, все ж необхідно наголосити, що вибухобезпечне обладнання повинно використовуватися в середовищах з небезпечними матеріалами.

Порівняно зі звичайними промисловими стандартними електричними приводами, вибухобезпечні електричні приводи для трубопровідних клапанів є дорожчими та складнішими за конструкцією. Навіть якщо пневматичний привід використовується в небезпечному середовищі, потенційного ризику вибуху немає. Для пневматичних приводів спеціальна конструкція для небезпечного середовища також обмежується позиціонерами, соленоїдними клапанами та кінцевими вимикачами (Рис. 1-3). Відповідно, якщо для керування трубопровідним клапаном використовується пневматичний привід з вибухобезпечним аксесуаром, вартість буде значно нижчою, ніж у вибухобезпечного електричного приводу з такою ж функцією.

Позиціонування

Пневматичні приводи мають один із найсуттєвіших недоліків. Коли привід досягає середини ходу, його позиціонування ускладнюється, а це означає, що позиціонування золотника регулюючого клапана стає складнішим.

Через фізичні характеристики повітря точність позиціонування пневматичних приводів у кілька разів нижча, ніж у електричних приводів. Якщо електричний привід використовує кроковий двигун, його точність позиціонування на кілька порядків вища, ніж у пневматичного приводу, оснащеного позиціонером. Останній може використовуватися лише для систем, які не потребують високої точності позиціонування або точності керування. Пневматичні приводи, що використовуються в трубопровідних клапанах, мають свої особливості в конструктивному виконанні: всі компоненти системи керування встановлені на зовнішній поверхні приводу або зовні основної конструкції. Якщо потрібно перемкнути режим роботи з вимкненого на керування, необхідно замінити електромагнітний клапан на позиціонер. Оскільки ці два компоненти встановлені на зовнішній стороні пневматичного приводу, а конструкція сполучної поверхні однакова, зручніше зняти розподільник і встановити позиціонер. Іншими словами, один і той самий пневматичний привід можна використовувати як для вимкнення, так і для керування, замінивши відповідні аксесуари (рис. 1-2).