Как выбрать привод клапана: типы приводов клапанов, соответствующие размеры, критерии безопасности и многое другое

как к избранной-а-клапан-привод

Приводы клапанов представляют собой тип регулирующего клапана, и есть много вариантов, доступных для удовлетворения требований к оборудованию и индивидуальным требованиям автоматизации. Несмотря на простую концепцию, состоящую из коробки с входом, выходом и механизмом управления клапаном, на самом деле существует довольно много соображений при выборе правильного привода клапана. И поскольку исполнительный механизм клапана играет более значительную роль в общей производительности клапана в контуре управления, это решение, которое инженеры не должны принимать легкомысленно.
PTQT Серии Электрический взрывозащищенный привод для задвижек
В этом руководстве мы обсудим два основных типа работы клапана: типы приводов клапанов, важные функции привода клапана, информацию о размерах клапана и основные соображения при выборе клапана правого клапана. Используйте ссылки ниже, чтобы перейти к определенному разделу:

Типы работы клапана
Типы клапанных приводов
Важные функции привода клапана
Соображения в выборе привода клапана

Типы работы клапана

Существуют десятки типов регулирующих клапанов. Однако с точки зрения привода клапана есть два основных типа работы клапана. Понимание того, как работает клапан, является первым шагом в выборе соответствующего привода.

Вращательная (четверть-оборотная) работа. Сюда входят запорные клапаны, шаровые краны и заслонки. В эту категорию также попадают амортизаторы с четвертьоборотом. Эти типы клапанов, как правило, легче подходят с соответствующим приводом, поскольку операция относительно проста, требуя 90-градусного вращения при соответствующем крутящем моменте.
Многооборотная работа. Эта группа клапанов имеет либо нарастающие невращающиеся стебли, либо не поднимающиеся вращающиеся стержни и требует нескольких оборотов для перемещения элемента закрытия клапана из открытого в закрытое положение. Некоторые примеры типов клапанов, найденных в этой группе, включают в себя клапаны с глобусом, ворота для ножей, задвижки, шлюзовые ворота и другие.
Типы клапанных приводов
Так же, как много типов клапанов, существует несколько типов клапанов. Однако большинство из них относятся к нескольким общим категориям, основанным на типе применяемой мощности и требуемом типе движения:

Пневматические и гидравлические приводы (гидравлическая мощность) — четверть оборота — эти типы приводов универсальны и могут использоваться там, где электрическая мощность не доступна или в приложениях, в которых простота и надежность приоритетны. Они также обладают широким диапазоном возможностей: от небольших приводов, обеспечивающих крутящий момент в несколько дюймов до самых больших приводов, которые могут доставлять миллион дюймов фунтов крутящего момента или больше. Большинство пневматических и гидравлических приводов используют цилиндр, соединенный с каким-то механизмом, который превращает линейное движение, генерируемое в цилиндре, в четвертьоборотное движение, необходимое для работы клапана. Добавление противостоящей пружины допускает положительное отключение в чрезвычайных ситуациях.
Пневматические и гидравлические приводы (гидравлическая мощность) — многооборотные. Если для работы линейного клапана необходим многооборотный выход, например, задвижка или шаровой клапан, то обычные гидравлические приводы. Хотя для этих типов клапанов часто используются электрические приводы, пневматические и гидравлические приводы являются жизнеспособными вариантами для приложений, в которых электричество не всегда доступно.
Электрические приводы — многооборотные — эти типы клапанов являются одними из самых распространенных и наиболее надежных. Они способны быстро управлять некоторыми из крупнейших клапанов, и они питаются от одного или трехфазного электродвигателя, который управляет комбинацией шестерен и шпоры уровня. Впоследствии эти шестерни и шпоры приводят в действие гайку штока, которая зацепляет стержень клапана, чтобы открыть или закрыть его. Они часто включают механизм демонтажа и ручное колесо, которое позволяет ручное управление в случае сбоя питания.
Электрические приводы — четверть оборота. Подобно конструкции с многооборотными электроприводами, основное различие заключается в том, что конечный элемент расположен в одном квадранте, предлагающем 90 градусов вращения. Эти типы приводов компактны и часто используются в небольших клапанах, и поскольку они имеют более низкие требования к питанию, они могут быть сконфигурированы с аварийным источником питания (например, батареей) для отказобезопасной работы.
Ручные приводы — ручные приводы используют рычаги, колеса и / или шестерни для облегчения движения. Ручные приводы отличаются от автоматических приводов, так как автоматические приводы имеют внешний источник питания, обеспечивающий силу и движение, необходимые для управления клапаном автоматически или дистанционно. Для многих клапанов ручное управление не является вариантом, потому что приложение включает клапаны в удаленных трубопроводах или из-за сильного усилия, необходимого для работы. Кроме того, ручные приводы не являются практичным решением для клапанов, расположенных в токсичных или враждебных средах, и они не так полезны в приложениях, требующих меры предосторожности для немедленного отключения.
PTJQ Неполнооборотный Электрические приводы с кривошипом
Скриншот с помощью Valve-World.netПневматические и гидравлические приводы описаны вместе и работают аналогично; однако они немного отличаются в том, как перемещается цилиндр. Гидравлические приводы перемещают цилиндр с несжимаемой жидкостью из насоса, а пневматические приводы перемещают цилиндр с помощью сжатого воздуха. Пневматические приводы не так практичны для большого оборудования, которое требует больших цилиндров из-за потребления сжатого воздуха. С другой стороны, гидравлические приводы могут иметь более высокую стоимость на единицу по сравнению с пневматическими и электрическими приводами. Они также имеют тенденцию к утечке жидкости, и им требуются различные сопутствующие детали, включая двигатели, насосы, выпускные клапаны, резервуары для жидкости, теплообменники и оборудование для снижения шума. Приводы Valve также могут быть классифицированы как диафрагменные приводы, прямое и обратное управляющие приводы, приводы прямого действия с диафрагмой, реверсивные приводы с несколькими пружинами и поршневые приводы, хотя есть и другие типы.

Важные функции привода клапана

Все исполнительные механизмы клапанов должны выполнять несколько функций, включая:

Перемещение элемента закрытия клапана в соответствующее место. Закрывающий элемент обычно представляет собой штекер, диск или шарик, и привод должен иметь достаточную силу, чтобы перемещать его даже в сложных или нежелательных условиях. Кроме того, он должен быть оснащен необходимыми средствами управления, чтобы направить его.
Удерживая запорный элемент клапана в нужном положении. Как только в желаемом положении, привод клапана должен удерживать его на месте. В некоторых применениях, таких как дросселирование, для этого требуется надежная пружинная или гидравлическая сила или механическая жесткость, чтобы удерживать запорный элемент на месте.
Установка клапана с достаточным крутящим моментом для удовлетворения требуемых характеристик отсечки. Для некоторых типов клапанов могут потребоваться специальные принадлежности для калибровки привода, чтобы поддерживать достаточный крутящий момент для поддержания закрытых положений.
Наличие режима сбоя. В случае сбоя системы должен произойти сбой. В зависимости от приложения режим отказа может быть как есть, полностью закрыт или полностью открыт.
Имея правильное вращательное значение. Для некоторых клапанов требуется определенное вращение, часто 90 или 180 градусов. Для многоходовых клапанов часто требуется более 90 градусов вращения, а электроприводы обычно предпочтительны для применений, требующих вращения более 180 градусов, так как они не ограничены в механическом вращении.
Обеспечение правильной скорости работы. Циклическую скорость привода можно регулировать с помощью элементов схемы управления, но скорость цикла менее половины типичного времени цикла привода требует тщательного выбора клапана. Специально подготовленные пневматические приводы могут потребоваться для высоких скоростей цикла без риска повреждения деталей клапана.

Соображения в выборе привода клапана

Теперь, когда мы рассмотрели основные типы клапанов и приводов клапанов, а также основные функции, которые должны выполнять исполнительные механизмы клапанов, при выборе подходящего привода для вашего приложения необходимо учитывать несколько важных соображений. Существует множество факторов, которые следует учитывать, начиная от факторов использования, до размеров, требований к давлению, безопасности и надежности, соображений стоимости и т. Д.

Факторы использования
Факторы использования являются важными факторами при выборе правильного привода клапана. Эти факторы включают:

Совместимость. Какой источник питания доступен? Как обсуждалось выше, электроприводы по своей природе требуют электричества. Если нет легкодоступного источника электроэнергии, логический выбор — пневматический или гидравлический клапан. Пневматические приводы требуют подачи воздуха от 40 до 120 фунтов на квадратный дюйм. Более высокое давление может быть затруднено, и для более низких давлений потребуется диафрагма или поршень с большим диаметром, чтобы достичь необходимого крутящего момента. Электроприводы требуют питания 110 В переменного тока, но клапанные приводы можно приобрести с двигателями постоянного и переменного тока других размеров.
Температурный диапазон. Пневматические приводы могут работать при температурах от -4 до 150 ° F (от -20 до 70 ° C) или в некоторых случаях в диапазоне от -40 до 250 ° F (от -40 до 121 ° C), при условии правые уплотнения, смазка и подшипники на месте. Электроприводы могут работать при температурах от -40 до 150 ° F (от -40 до 65 ° C).
Опасные зоны. Пневматические приводы часто предпочтительнее в опасных или токсичных средах из-за их взрывозащищенного характера, но если имеется недостаток сжатого воздуха или пневматический привод не может соответствовать другим эксплуатационным требованиям, могут использоваться электрические приводы. Электрические приводы, используемые во взрывоопасных средах, должны иметь корпус NEMA VII для защиты от взрывов. Руководящие принципы NEMA обсуждаются более подробно ниже.
Руководства NEMA
Национальная ассоциация электрических производителей (NEMA) разработала руководящие принципы по строительству и установке электрических клапанов в опасных зонах. В этом руководстве говорится:

VII. Класс опасности I (взрывоопасный газ или пар)

Отвечает требованиям применения Национального электрического кодекса; соответствует спецификациям Underwriters ‘Laboratories, Inc., используемым для атмосферы, содержащей пары бензина, гексана, нафты, бензола, бутана, пропана, ацетона, бензола, лака и растворителя, природного газа.

Большинство изготовителей электрических приводов клапанов предлагают версии совместимых с NEMA VII своих стандартных продуктов в соответствии с требованиями для опасных применений. В некоторых случаях более экономичным вариантом является использование электрического управления с пневматическими приводами клапана. Однако, когда это возможно, пневматические приводы, как правило, более безопасны и более практичны.

Калибровка и сила
Сила относится к требованию крутящего момента клапана, то есть к величине силы, необходимой для перемещения клапана из открытого в закрытое положение. В скользящем штоковом клапане требуемое усилие было бы линейным тяговым усилием; многооборотные или частичнооборотные клапаны требуют поворотного усилия. Определение требуемой силы зависит от ряда факторов, таких как:

Минимальное и максимальное давление подачи
Тип привода
Режим отказа
Крутящий момент клапана
Размеры и конструкция клапана и перепад давления на клапане также являются соображениями, а также трением на уплотнение штока, температурой среды и механическими характеристиками как клапана, так и штока клапана. Обратите внимание, что для кратковременных клапанов невозможно точно рассчитать крутящий момент клапана. Вместо этого требуется физическое измерение каждого размера клапана при различных условиях дифференциального давления.
Фармацевтическая индустрия

http://www.ptvalve.com/wp-content/uploads/2018/09/Electric-Actuator-300×225.jpg
Изображение через Википедию Для электрических приводов требуемая рабочая скорость определяет требуемую мощность двигателя. Для гидравлических силовых приводов (пневматических и гидравлических приводов) требуемая рабочая скорость определяет необходимый размер линий подачи и выхлопа в дополнение к размеру клапана управления направлением.
Частота передвижения
Частота работы (или дежурства) влияет на долговечность механического привода и надежность контроллера. Очевидно, что клапаны, которые работают нечасто (например, изолирующие или регулирующие клапаны), означают меньший износ механических компонентов и элементов управления. Другие клапаны, например, модулирующие клапаны, работают на постоянной или постоянной основе, требуя более прочного клапана и привода.

Возможности привода обычно определяются как заданное количество запусков в час. В соответствии с Руководством ISA по спецификации привода электрических клапанов «Реверсивный контактор в качестве стандарта должен быть рассчитан на минимум 60 двигателей в час. Опциональные реверсивные контакторы с твердым состоянием должны быть электрически соединены и доступны для высокоскоростного модуляции и рассчитаны на минимум 1200 запусков в час ».

Скриншот с помощью калибровки и выбора исполнительных механизмов для клапанов, SlideShareDue по сложности, связанной с приводами надлежащего размера клапана, необходимо, чтобы приводы были рассчитаны специалистами, прошедшими техническую подготовку. Простое исключение для большого привода не является гарантией; клапан с увеличенным клапаном может повредить шток клапана (если не используются дополнительные компоненты, такие как предохранительные клапаны), а также его расточительные расходы. Низкоприводный привод просто не сможет управлять клапаном по требованию, что особенно важно в клапанах аварийного отключения (ESDV). Максимальное и максимальное давление питания являются одними из наиболее важных факторов, которые необходимо учитывать. Нормальное давление, часто предоставляемое метрикой, никогда не должно использоваться для регулировки привода. Привод должен иметь возможность развивать достаточный крутящий момент для управления клапаном при минимальном давлении подачи, гарантируя, что он функционирует нормально, даже когда давление питания находится в самой низкой точке. Также необходимо учитывать максимальное давление, так как необходимо, чтобы привод мог безопасно обрабатывать максимальное потенциальное давление. Регуляторы и предохранительные клапаны могут использоваться в приложениях, в которых привод слишком большой или не в состоянии безопасно выдерживать максимальное давление подачи.
скорость
Требуемая скорость работы требует требований к электропитанию привода. Например, требуется больше энергии для выполнения операции (например, полного открытия или закрытия клапана) за меньшее время.

Пневматические приводы имеют преимущество в том, что легче контролировать их скорость. Самый простой способ реализовать управление скоростью в пневматическом приводе — это поместить его с игольчатым клапаном или переменным отверстием в выхлопном отверстии воздушного пилота. Электрические приводы имеют редукторные двигатели, и поэтому трудно (невозможно, действительно) контролировать скорость этих приводов без регулировки передач. Пульсирующие цепи могут быть добавлены в некоторых случаях, чтобы обеспечить более медленную работу.

Очистка воды
Скриншот с помощью Indelac Controls, Inc. Другое общее правило основано на рабочем цикле:
Изоляция — клапан работает только несколько раз в день
Регулирование — от 30 до 60 запусков в час
Модуляция — от 600 до 1800 запусков в час
безопасности
В некоторых приложениях, таких как опасные среды, такие руководящие принципы, как NEMA VII, направлены на повышение безопасности, требуя определенных мер предосторожности для различных типов приводов. Безопасность всегда должна учитываться при выборе привода клапана, и, когда это возможно, следует использовать самый безопасный и надежный вариант, основанный на спецификациях приложения. Привод должен иметь возможность поддерживать безопасное положение, если, например, срабатывает пожар.

Однако в некоторых ситуациях идеальный исполнительный механизм не может использоваться из-за смягчающих обстоятельств. Если используется другой тип исполнительного механизма, чем наиболее идеальное решение, часто есть дополнительные компоненты, которые могут быть добавлены для повышения безопасности и соответствия нормативным требованиям.
Как выбрать привод клапана: типы приводов клапанов, соответствующие размеры, критерии безопасности и многое другое
Например, пневматические приводы могут останавливаться на неопределенный срок без проблем, но электрические приводы не могут останавливаться без риска повреждения двигателя из-за чрезмерного генерирования тепла в двигателе. Для защиты устройства могут использоваться переключатели крутящего момента или датчики тепла и тока. Возврат или отказ от надежной защиты — это еще один компонент безопасности, который часто указывается в обрабатывающих отраслях. Пружины возвращают привод в безопасное положение в случае сбоя питания или сигнала. С пневматическими приводами это и практичный, и недорогой вариант. Аккумуляторные цистерны могут быть установлены для хранения давления воздуха, когда возврат пружины не может быть использован (что иногда случается с большими или тяжелыми приводами). Большинство электроприводов недоступны с возможностью возврата пружины, но резервная батарея часто является жизнеспособной отказоустойчивый вариант для этих приводов. Или электрогидравлический привод может использоваться для достижения функции пружинного возврата, требующей только электропитания. Это достигается за счет включения гидравлического насоса, который создает давление в цилиндре пружинного возврата, приводя привод в исходное положение в случае сбоя питания.

Стоимость

Все приведенные выше факторы влияют на стоимость привода клапана. В общем, чем больше требуемый крутящий момент, тем больше мощности, необходимой для работы, является более крупным и более дорогим приводом. При выборе надлежащего привода клапана для приложения, включая любые дополнительные компоненты, необходимые для безопасной и желательной работы, может означать более высокие первоначальные затраты, конечная конфигурация будет иметь большую надежность и долговечность. Написание четких и недвусмысленных технических спецификаций, добросовестность в отношении контроля качества и обеспечение надлежащей квалификации поставщиков являются важными шагами в обеспечении правильного привода для вашего применения.

Неправильный привод не просто не сможет должным образом управлять клапаном, но может привести к повреждению штока клапана и самого клапана, а также ввести излишние риски для безопасности. Выбор правильного исполнительного механизма клапана означает меньшее количество неожиданных выходов и менее частые замены исполнительных механизмов и клапанов и, в конечном счете, более низкие долгосрочные затраты.

Связанные новости

Contact Us

+86-755-23077086

Продажи Email: info@ptvalve.com

Технология Email: service@ptvalve.com

Рабочее время:Mon-Sat,9:00-18:30