Elektriska och pneumatiska ställdonFör rörledningsventiler: Det verkar som att de två typerna av ställdon är ganska olika, och valet måste göras utifrån den tillgängliga kraftkällan på installationsplatsen. Men i själva verket är denna uppfattning partisk. Förutom de huvudsakliga och uppenbara skillnaderna har de också ett antal mindre uppenbara unika egenskaper.

Elektriska och pneumatiska ställdon är de två vanligaste drivmekanismerna i automationssystem. Vanligtvis fattas valet av ställdon i den grundläggande designfasen och kommer att användas fram till slutet av livscykeln efter installationen.

När man väljer ställdonets effekttyp tar man ofta inte hänsyn till parametrarna för processmediet i rörledningen, utan bara till konstruktörens interna referensmaterial, strömförsörjningssituationen eller om platsen kan leverera en stor mängd prefabricerad gas.

Under driften upptäcks det dock ofta att vissa ventiler behöver utrustas med ställdon, eller att parametrarna för processmediet i vissa ventiler ändras. Frågan uppstår då: Ska jag behålla det ursprungliga ställdonet eller ersätta det med ett annat ställdon för att förbättra prestandan?

Längre livslängd

Den här artikeln kommer att introducera och jämföra de viktigaste prestandaegenskaperna hos elektriska och pneumatiska ställdon.

Under normala omständigheter garanterar tillverkare 10 000 driftscykler för elektriska ställdon och 100 000 driftscykler för pneumatiska ställdon. När det gäller antalet driftscykler har det pneumatiska ställdonet givetvis en längre livslängd på grund av sin enklare struktur. Dessutom är friktionsytan på det pneumatiska ställdonet tillverkad av elastomer eller polymer, och de slitna O-ringarna och plaststyrelementen är enkla att byta ut.

Som ett elektriskt ställdon finns det vanligtvis en reduktionsväxellåda från motorn till den utgående axeln. Det finns många kugghjul som griper in i varandra, vilka slits ut under drift. Det är också värt att notera att det inte finns något behov av att byta smörjfett under hela det pneumatiska ställdonets livscykel.

Vridmoment

En av de viktigaste prestandaparametrarna för rörledningsventilställdon är vridmomentet. Vridmomentet för ett elektriskt ställdon beror på konstruktionen (konstant komponent) och den spänning som appliceras på statorn. Vridmomentet för ett pneumatiskt ställdon beror på konstruktionen (konstant komponent) och trycket på den lufttillförsel som tillförs det pneumatiska ställdonet.

Generellt sett måste ställdonets vridmoment vara större än ventilens maximala vridmoment, eller större än det vridmoment som krävs för att röra avstängningselementet. Vid faktisk användning kan ventilens faktiska vridmoment vara större än det maximala vridmoment som anges i tillverkarens varumärke, och även större än ställdonets maximala vridmoment. Detta är utan tvekan en nödsituation.

Om du fortsätter att köra ställdonet kan det orsaka skador på ställdonet och ventilen. Om ventilens vridmoment ökar kommer motorn gradvis att öka vridmomentet tills det når pull-out-värdet (utdragsvärdet). Detta innebär att den mekaniska strukturen tvingas att mata ut och motstå ett för högt vridmoment utöver konstruktionsområdet.

Övervridmomentskydd

För att förhindra att utrustningen skadas under ovan nämnda förhållanden kan det elektriska ställdonet utrustas med några specialanordningar. Den vanligaste är momentbrytaren, som kan vara mekanisk (den vanligaste arbetsprincipen är att snäckväxeln rör sig axiellt linjärt i övermomenttillstånd); den kan också vara elektronisk (den vanligaste principen är att mäta statorströmmen, eller Hall-effekten). När vridmomentet överstiger det avsedda maximala värdet kan momentbrytaren stänga av statorns spänning och stoppa ställdonets motor. Det finns inget behov av övermomentskydd i pneumatiska ställdon. Om det vridmoment som appliceras på ventilen överstiger den angivna gränsen, kommer tryckluftens fysikaliska egenskaper att få det pneumatiska ställdonet att sluta driva. Till skillnad från elektriska ställdon kommer det utgående vridmomentet från pneumatiska ställdon inte att överstiga den avsedda gränsen. Det kan anses att om rörledningsventilen är utrustad med ett pneumatiskt ställdon elimineras risken för utrustningsfel på grund av att vridmomentet överstiger det angivna värdet.

Explosionssäker design

Om det finns farligt gods i användningsmiljön kan elektrisk utrustning orsaka explosion. Skyddsnivåer och skyddsmetoder i farlig miljö tas inte upp i den här artikeln på grund av utrymmesbegränsningar.

Det är dock fortfarande nödvändigt att betona att explosionssäker utrustning måste användas i miljöer med farliga material.

Jämfört med konventionella elektriska ställdon av industriell standardtyp är explosionssäkra elektriska ställdon för rörledningsventiler dyrare och mer komplicerade i sin konstruktion. Även om det pneumatiska ställdonet används i en farlig miljö finns det ingen potentiell explosionsrisk. För pneumatiska ställdon är den speciella konstruktionen för farlig miljö också begränsad till positionerare, magnetventiler och gränsbrytare (Figur 1-3). Om ett pneumatiskt ställdon med ett explosionssäkert tillbehör används för att manövrera en rörledningsventil blir kostnaden betydligt lägre än för ett explosionssäkert elektriskt ställdon med samma funktion.

Positionering

Pneumatiska ställdon har en av de viktigaste bristerna. När ställdonet når mitten av slaget blir positioneringen mer komplicerad, vilket innebär att positioneringen av styrventilens slid blir svårare.

På grund av luftens fysiska egenskaper är positioneringsnoggrannheten för pneumatiska ställdon flera gånger lägre än för elektriska ställdon. Om det elektriska ställdonet använder en stegmotor är dess positioneringsnoggrannhet flera storleksordningar högre än för ett pneumatiskt ställdon utrustat med en positioner. Det senare kan endast användas för system som inte kräver hög positioneringsnoggrannhet eller styrnoggrannhet. Pneumatiska ställdon som används i rörledningsventiler har sina egna egenskaper i strukturell design: alla komponenter i styrsystemet är installerade på ställdonets yttre yta, eller utanför huvudstrukturen. Om du behöver växla driftläge från av till styrning måste du byta ut magnetventilen mot en positioner. Eftersom dessa två komponenter är installerade på utsidan av det pneumatiska ställdonet, och designen på kontaktytan är densamma, är det mer praktiskt att ta bort fördelaren och installera positioneraren. Med andra ord kan samma pneumatiska ställdon användas för både avstängning och styrning genom att byta ut motsvarande tillbehör (Figur 1-2).