Elektriske og pneumatiske aktuatorerFor rørledningsventiler: Det ser ut til at de to typene aktuatorer er ganske forskjellige, og valget må tas i henhold til strømkilden som er tilgjengelig på installasjonsstedet. Men faktisk er dette synet partisk. I tillegg til de viktigste og åpenbare forskjellene, har de også en rekke mindre åpenbare unike funksjoner.

Elektriske og pneumatiske aktuatorer er de to mest brukte drivmekanismene i automatiseringssystemer. Vanligvis tas valget av aktuator i den grunnleggende designfasen, og vil bli brukt til slutten av livssyklusen etter installasjon.

Når man velger strømtype for aktuatoren, vurderer man ofte ikke parametrene til prosessmediet i rørledningen, men tar bare hensyn til designerens interne referansematerialer, strømforsyningssituasjonen eller om stedet kan levere en stor mengde prefabrikert gass.

Underveis i driften oppdages det imidlertid ofte at noen ventiler må utstyres med aktuatorer, eller at parametrene til prosessmediet i noen ventiler endres. Spørsmålet oppstår da: Bør jeg beholde den originale aktuatoren eller erstatte den med en annen aktuator for å forbedre ytelsen?

Lengre levetid

Denne artikkelen vil introdusere og sammenligne de viktigste ytelsesegenskapene til elektriske og pneumatiske aktuatorer.

Under normale omstendigheter garanterer produsenter 10 000 driftssykluser for elektriske aktuatorer og 100 000 driftssykluser for pneumatiske aktuatorer. Når det gjelder antall driftssykluser, har den pneumatiske aktuatoren åpenbart lengre levetid på grunn av sin enklere struktur. I tillegg er friksjonsflaten på den pneumatiske aktuatoren laget av elastomer eller polymer, og de slitte O-ringene og plastføringselementene er enkle å bytte ut.

Som en elektrisk aktuator er det vanligvis en reduksjonsgirkasse fra motoren til utgangsakselen. Det er mange gir som går i inngrep med hverandre, og som slites ut under drift. Det er også verdt å merke seg at det ikke er behov for å skifte smørefett i løpet av hele den pneumatiske aktuatorens levetid.

Dreiemoment

En av de viktigste ytelsesparametrene for rørledningsventilaktuatorer er dreiemoment. Dreiemomentet til en elektrisk aktuator avhenger av designet (konstant komponent) og spenningen som påføres statoren. Dreiemomentet til en pneumatisk aktuator avhenger av designet (konstant komponent) og trykket til lufttilførselen som tilføres den pneumatiske aktuatoren.

Generelt må aktuatorens dreiemoment være større enn ventilens maksimale dreiemoment, eller større enn dreiemomentet som kreves for å bevege avstengningselementet. Ved faktisk bruk kan ventilens faktiske dreiemoment være større enn det maksimale dreiemomentet som er angitt av produsentens varemerke, og også større enn aktuatorens maksimale dreiemoment. Dette er utvilsomt en nødsituasjon.

Hvis du fortsetter å kjøre aktuatoren, kan det føre til skade på aktuatoren og ventilen. Hvis ventilens dreiemoment øker, vil motoren gradvis øke dreiemomentet til den når uttrekksverdien (pull-out-verdien). Dette betyr at den mekaniske strukturen tvinges til å avgi og motstå for høyt dreiemoment utover designområdet.

Overdreiningsmomentbeskyttelse

For å forhindre at utstyret blir skadet under de ovennevnte forholdene, kan den elektriske aktuatoren utstyres med noen spesielle innretninger. Den vanligste er momentbryteren, som kan være mekanisk (det vanlige arbeidsprinsippet er at snekkegiret beveger seg aksialt lineært i overmomenttilstand); den kan også være elektronisk (det vanlige prinsippet er å måle statorstrømmen, eller Hall-effekten). Når momentet overstiger den designede maksimalverdien, kan momentbryteren kutte spenningen til statoren og stoppe aktuatormotoren. Det er ikke behov for overmomentbeskyttelse i pneumatiske aktuatorer. Hvis momentet som påføres ventilen overstiger den spesifiserte grensen, vil de fysiske egenskapene til trykkluften føre til at den pneumatiske aktuatoren slutter å kjøre. I motsetning til elektriske aktuatorer vil ikke utgangsmomentet til pneumatiske aktuatorer overstige designgrensen. Det kan vurderes at hvis rørledningsventilen er utstyrt med en pneumatisk aktuator, elimineres risikoen for utstyrsfeil på grunn av at momentet overstiger den spesifiserte verdien.

Eksplosjonssikker design

Hvis det finnes farlig gods i bruksmiljøet, kan elektrisk utstyr forårsake eksplosjon. Når det gjelder beskyttelsesnivåer og beskyttelsesmetoder i farlig miljø, er disse ikke inkludert i denne artikkelen på grunn av plassbegrensninger.

Likevel er det fortsatt nødvendig å understreke at eksplosjonssikkert utstyr må brukes i miljøer med farlige materialer.

Sammenlignet med konvensjonelle industrielle elektriske aktuatorer er eksplosjonssikre elektriske aktuatorer for rørledningsventiler dyrere og mer kompliserte i design. Selv om den pneumatiske aktuatoren brukes i et farlig miljø, er det ingen potensiell eksplosjonsfare. For pneumatiske aktuatorer er den spesielle designen for farlig miljø også begrenset til posisjoneringsenheter, magnetventiler og grensebrytere (figur 1-3). Tilsvarende, hvis en pneumatisk aktuator med et eksplosjonssikkert tilbehør brukes til å betjene en rørledningsventil, vil kostnaden være betydelig lavere enn for en eksplosjonssikker elektrisk aktuator med samme funksjon.

Posisjonering

Pneumatiske aktuatorer har en av de viktigste ulempene. Når aktuatoren når midten av slaget, er posisjoneringen mer komplisert, noe som betyr at posisjoneringen av spolen på kontrollventilen er vanskeligere.

På grunn av luftens fysiske egenskaper er posisjoneringsnøyaktigheten til pneumatiske aktuatorer flere ganger lavere enn for elektriske aktuatorer. Hvis den elektriske aktuatoren bruker en steppermotor, er posisjoneringsnøyaktigheten flere størrelsesordener høyere enn for en pneumatisk aktuator utstyrt med en posisjoneringsregulator. Sistnevnte kan bare brukes i systemer som ikke krever høy posisjoneringsnøyaktighet eller kontrollnøyaktighet. Pneumatiske aktuatorer som brukes i rørledningsventiler har sine egne egenskaper i strukturell design: alle komponenter i kontrollsystemet er installert på den ytre overflaten av aktuatoren, eller utenfor hovedstrukturen. Hvis du trenger å bytte driftsmodus fra av til kontroll, må du bytte ut magnetventilen med en posisjoneringsregulator. Siden disse to komponentene er installert på utsiden av den pneumatiske aktuatoren, og utformingen av kontaktflaten er den samme, er det mer praktisk å fjerne fordeleren og installere posisjoneringsregulatoren. Med andre ord kan den samme pneumatiske aktuatoren brukes til både avstengning og kontroll ved å bytte ut tilsvarende tilbehør (figur 1-2).