Электрические и пневматические приводыЧто касается трубопроводных клапанов: кажется, что два типа приводов существенно различаются, и выбор необходимо делать в зависимости от доступного источника питания на месте установки. Но на самом деле это предвзятое мнение. Помимо основных и очевидных различий, у них также есть ряд менее очевидных уникальных особенностей.

Электрические и пневматические приводы — два наиболее распространенных типа приводных механизмов в системах автоматизации. Как правило, решение о выборе привода принимается на этапе базового проектирования и используется до конца срока службы после установки.

При выборе типа питания привода часто не учитываются параметры рабочей среды в трубопроводе, а обращают внимание лишь на внутренние эталонные материалы, предоставленные проектировщиком, ситуацию с электропитанием или возможность подачи большого количества предварительно подготовленного газа на объекте.

Однако в процессе эксплуатации часто обнаруживается необходимость оснащения некоторых клапанов приводами, или же изменяются параметры рабочей среды в некоторых клапанах. В этом случае возникает вопрос: следует ли сохранить оригинальный привод или заменить его другим для повышения производительности?

Более длительный срок службы

В данной статье будут представлены и сопоставлены основные рабочие характеристики электрических и пневматических приводов.

В обычных условиях производители гарантируют 10 000 рабочих циклов для электрических приводов и 100 000 рабочих циклов для пневматических приводов. Очевидно, что с точки зрения количества рабочих циклов пневматический привод имеет более длительный срок службы благодаря своей более простой конструкции. Кроме того, контактная поверхность пневматического привода изготовлена ​​из эластомера или полимера, а изношенные уплотнительные кольца и пластиковые направляющие элементы легко заменяются.

В электрических приводах обычно используется редуктор, соединяющий двигатель с выходным валом. Многочисленные шестерни, зацепляющиеся друг с другом, изнашиваются в процессе работы. Стоит также отметить, что в течение всего срока службы пневматического привода нет необходимости менять смазку.

крутящий момент

Одним из важнейших параметров работы приводов трубопроводных клапанов является крутящий момент. Крутящий момент электрического привода зависит от конструкции (постоянная составляющая) и напряжения, подаваемого на статор. Крутящий момент пневматического привода зависит от конструкции (постоянная составляющая) и давления подаваемого на него воздуха.

Как правило, крутящий момент привода должен быть больше максимального крутящего момента клапана или больше крутящего момента, необходимого для перемещения запорного элемента. В реальных условиях эксплуатации фактический крутящий момент клапана может превышать максимальный крутящий момент, указанный в товарном знаке производителя, а также максимальный крутящий момент привода. Это, несомненно, аварийная ситуация.

Продолжение работы привода может привести к его повреждению и повреждению клапана. При увеличении крутящего момента клапана двигатель будет постепенно увеличивать его до достижения значения, определяющего момент вытягивания. Это означает, что механическая конструкция вынуждена выдавать и выдерживать чрезмерный крутящий момент, выходящий за пределы расчетного диапазона.

Защита от перегрузки по крутящему моменту

Для предотвращения повреждения оборудования в вышеупомянутых условиях электрический привод может быть оснащен специальными устройствами. Наиболее распространенным является датчик крутящего момента, который может быть механическим (общий принцип работы заключается в аксиально-линейном перемещении червячной передачи в состоянии превышения крутящего момента); он также может быть электронным (общий принцип заключается в измерении тока статора или эффекте Холла). Когда крутящий момент превышает расчетное максимальное значение, датчик крутящего момента может отключить напряжение статора и остановить двигатель привода. В пневматических приводах защита от превышения крутящего момента не требуется. Если крутящий момент, приложенный к клапану, превышает заданный предел, физические свойства сжатого воздуха приведут к остановке пневматического привода. В отличие от электрических приводов, выходной крутящий момент пневматических приводов не превышает расчетного предела. Можно считать, что если трубопроводный клапан оснащен пневматическим приводом, риск отказа оборудования из-за превышения крутящего момента заданного значения исключается.

Взрывозащищенная конструкция

При наличии опасных грузов в рабочей среде электрооборудование может вызвать взрыв. Что касается уровней защиты и методов защиты в опасной среде, то они не рассматриваются в данной статье из-за ограничений по объему.

Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что взрывозащищенное оборудование следует использовать в средах, содержащих опасные материалы.

По сравнению с обычными промышленными стандартными электрическими приводами, взрывозащищенные электрические приводы для трубопроводных клапанов дороже и сложнее по конструкции. Даже при использовании пневматического привода в опасной среде отсутствует потенциальный риск взрыва. Специальная конструкция пневматических приводов для работы в опасных средах также ограничивается позиционерами, электромагнитными клапанами и концевыми выключателями (рис. 1-3). Соответственно, если для управления трубопроводным клапаном используется пневматический привод со взрывозащищенным креплением, его стоимость будет значительно ниже, чем у взрывозащищенного электрического привода с той же функцией.

Позиционирование

Пневматические приводы имеют один из наиболее существенных недостатков. Когда привод достигает середины хода, позиционирование становится более сложным, что означает, что позиционирование золотника регулирующего клапана также затрудняется.

Из-за физических характеристик воздуха точность позиционирования пневматических приводов в несколько раз ниже, чем у электрических. Если в электрическом приводе используется шаговый двигатель, его точность позиционирования на несколько порядков выше, чем у пневматического привода, оснащенного позиционером. Последний может использоваться только в системах, не требующих высокой точности позиционирования или точности управления. Пневматические приводы, используемые в трубопроводных клапанах, имеют свои особенности в конструктивном исполнении: все компоненты системы управления установлены на внешней поверхности привода, или снаружи основной конструкции. Для переключения режима работы с выключенного на управляющий необходимо заменить электромагнитный клапан позиционером. Поскольку эти два компонента установлены снаружи пневматического привода, и конструкция сопрягаемой поверхности одинакова, удобнее снять распределитель и установить позиционер. Другими словами, один и тот же пневматический привод можно использовать как для выключения, так и для управления, заменив соответствующие принадлежности (рис. 1-2).