Električni i pneumatski aktuatoriza cjevovodne ventile: Čini se da su dvije vrste aktuatora prilično različite i da izbor treba napraviti prema izvoru napajanja dostupnom na mjestu ugradnje. No, zapravo je ovo mišljenje pristrano. Uz glavne i očite razlike, imaju i niz manje očitih jedinstvenih značajki.

Električni i pneumatski aktuatori su dva najčešće korištena pogonska mehanizma u sustavima automatizacije. Obično se odluka o odabiru aktuatora donosi u osnovnoj fazi projektiranja i koristit će se do kraja životnog ciklusa nakon instalacije.

Prilikom odabira vrste napajanja aktuatora, ljudi često ne uzimaju u obzir parametre procesnog medija u cjevovodu, već obraćaju pozornost samo na interne referentne materijale projektanta, situaciju s napajanjem ili može li lokacija opskrbiti veliku količinu montažnog plina.

Međutim, tijekom rada često se utvrdi da neke ventile treba opremiti aktuatorima ili da će se parametri procesnog medija u nekim ventilima promijeniti. Tada se postavlja pitanje: Trebam li zadržati originalni aktuator ili ga zamijeniti drugim aktuatorom kako bih poboljšao performanse?

Dulji vijek trajanja

Ovaj članak će predstaviti i usporediti glavne karakteristike performansi električnih i pneumatskih aktuatora.

U normalnim okolnostima, proizvođači jamče 10 000 radnih ciklusa za električne aktuatore i 100 000 radnih ciklusa za pneumatske aktuatore. Očito je da pneumatski aktuator, što se tiče broja radnih ciklusa, ima dulji vijek trajanja zbog svoje jednostavnije strukture. Osim toga, površina trenja pneumatskog aktuatora izrađena je od elastomera ili polimera, a istrošeni O-prstenovi i plastični vodilice lako se zamjenjuju.

Kao električni aktuator, obično postoji reduktor od motora do izlazne osovine. Postoji mnogo zupčanika koji se međusobno spajaju, a koji će se trošiti tijekom rada. Također vrijedi napomenuti da nema potrebe mijenjati mast za podmazivanje tijekom cijelog životnog ciklusa pneumatskog aktuatora.

Okretni moment

Jedan od najvažnijih parametara performansi aktuatora cjevovodnih ventila je moment. Moment električnog aktuatora ovisi o dizajnu (konstantna komponenta) i naponu primijenjenom na stator. Moment pneumatskog aktuatora ovisi o dizajnu (konstantna komponenta) i tlaku dovoda zraka koji se dovodi do pneumatskog aktuatora.

Općenito, moment aktuatora mora biti veći od maksimalnog momenta ventila ili veći od momenta potrebnog za pomicanje zapornog elementa. U stvarnoj upotrebi, stvarni moment ventila može biti veći od maksimalnog momenta navedenog u proizvođačevoj oznaci, a također i veći od maksimalnog momenta aktuatora. Ovo je nesumnjivo izvanredno stanje.

Ako nastavite pokretati aktuator, to može oštetiti aktuator i ventil. Ako se moment ventila poveća, motor će postupno povećavati moment dok ne dosegne vrijednost izvlačenja (vrijednost izvlačenja). To znači da je mehanička struktura prisiljena davati izlaz i podnositi prekomjerni moment izvan projektiranog raspona.

Zaštita od prevelikog momenta

Kako bi se spriječilo oštećenje opreme u gore navedenim uvjetima, električni aktuator može biti opremljen nekim posebnim uređajima. Najčešći je prekidač momenta, koji može biti mehanički (uobičajeni princip rada je da se pužni prijenosnik pomiče aksijalno linearno u stanju prevelikog momenta); također može biti elektronički (uobičajeni princip je mjerenje struje statora ili Hall efekta). Kada moment premaši projektiranu maksimalnu vrijednost, prekidač momenta može isključiti napon statora i zaustaviti motor aktuatora. Nema potrebe za zaštitom od prevelikog momenta kod pneumatskih aktuatora. Ako moment primijenjen na ventil premaši navedenu granicu, fizička svojstva komprimiranog zraka uzrokovat će zaustavljanje pneumatskog aktuatora. Za razliku od električnih aktuatora, izlazni moment pneumatskih aktuatora neće premašiti projektiranu granicu. Može se smatrati da ako je ventil cjevovoda opremljen pneumatskim aktuatorom, rizik od kvara opreme zbog momenta koji prelazi navedenu vrijednost je eliminiran.

Dizajn otporan na eksploziju

Ako se u okruženju upotrebe nalaze opasne tvari, električna oprema može uzrokovati eksploziju. Što se tiče razina zaštite i metoda zaštite u opasnom okruženju, one nisu uključene u ovaj članak zbog ograničenja prostora.

Ipak, i dalje je potrebno naglasiti da se oprema otporna na eksploziju mora koristiti u okruženjima s opasnim materijalima.

U usporedbi s konvencionalnim industrijskim standardnim električnim aktuatorima, električni aktuatori otporni na eksploziju za cjevovodne ventile su skuplji i složenijeg dizajna. Čak i ako se pneumatski aktuator koristi u opasnom okruženju, ne postoji potencijalni rizik od eksplozije. Za pneumatske aktuatore, poseban dizajn za opasno okruženje također je ograničen na pozicionere, solenoidne ventile i granične sklopke (slika 1-3). Sukladno tome, ako se pneumatski aktuator s dodatkom otpornim na eksploziju koristi za upravljanje cjevovodnim ventilom, trošak će biti znatno niži od troška električnog aktuatora otpornog na eksploziju s istom funkcijom.

Pozicioniranje

Pneumatski aktuatori imaju jedan od najznačajnijih nedostataka. Kada aktuator dosegne sredinu hoda, pozicioniranje je kompliciranije, što znači da je pozicioniranje kalema regulacijskog ventila teže.

Zbog fizičkih karakteristika zraka, točnost pozicioniranja pneumatskih aktuatora je nekoliko puta niža od točnosti električnih aktuatora. Ako električni aktuator koristi koračni motor, njegova točnost pozicioniranja je nekoliko redova veličine veća od točnosti pneumatskog aktuatora opremljenog pozicionerom. Potonji se može koristiti samo za sustave koji ne zahtijevaju visoku točnost pozicioniranja ili točnost upravljanja. Pneumatski aktuatori koji se koriste u cjevovodnim ventilima imaju svoje karakteristike u strukturnom dizajnu: sve komponente upravljačkog sustava ugrađene su na vanjsku površinu aktuatora ili izvan glavne konstrukcije. Ako trebate prebaciti način rada s isključenog na upravljanje, potrebno je zamijeniti solenoidni ventil pozicionerom. Budući da su ove dvije komponente ugrađene na vanjsku stranu pneumatskog aktuatora, a dizajn spojne površine je isti, praktičnije je ukloniti razvodnik i ugraditi pozicioner. Drugim riječima, isti pneumatski aktuator može se koristiti i za isključivanje i za upravljanje zamjenom odgovarajućeg pribora (Slika 1-2).