Menu internetowe

Wyszukiwanie produktu

Język

Udział

Dom / Aktualności / Wiadomości branżowe / Co to jest siłownik i jak wybrać odpowiedni typ dla swojego zaworu?

Co to jest siłownik i jak wybrać odpowiedni typ dla swojego zaworu?

Definicja siłowników: czym są i do czego służą

Prawie w każdym zakładzie procesowym, stacji uzdatniania wody lub w kopalni podziemnej znajduje się element wyposażenia, który cicho wykonuje pracę fizyczną, która utrzymuje system w działaniu: siłownik. Definicja siłowników jest prosta, gdy pozbędziemy się żargonu: siłownik to urządzenie mechaniczne, które przekształca źródło energii, zwykle elektrycznej, pneumatycznej lub hydraulicznej, w kontrolowany ruch fizyczny. Ruch ten jest następnie wykorzystywany do otwierania, zamykania lub dławienia zaworu, przepustnicy lub innego końcowego elementu sterującego.

Szybka definicja: Siłownik to mięsień odpowiedzialny za automatyczne sterowanie zaworem. Odbiera sygnał sterujący, przetwarza zmagazynowaną lub dostarczoną energię na ruch obrotowy lub liniowy i przesuwa trzpień lub kulę zaworu do zadanego położenia.

Do czego więc w praktyce służy siłownik? Siłowniki są stosowane wszędzie tam, gdzie zawór, zasuwa lub połączenie mechaniczne muszą być obsługiwane zdalnie, wielokrotnie lub z precyzją, której nie może dorównać osoba obracająca kołem ręcznym. Typowe zastosowania obejmują regulację przepływu w rurociągu, izolowanie odcinka systemu podczas awaryjnego wyłączenia, regulację położenia przepustnicy w kanale HVAC oraz sterowanie podziemnymi urządzeniami wentylacyjnymi w górnictwie węglowym. Bez siłowników operatorzy instalacji musieliby ręcznie podchodzić do każdego zaworu i ręcznie go regulować, co jest powolne, niespójne i w wielu przypadkach niebezpieczne.

Rodzaje siłowników: objaśnienie 4 głównych kategorii

Kiedy ludzie pytają o różne typy siłowników, większość katalogów przemysłowych dzieli je na cztery szerokie kategorie w zależności od źródła energii. Zrozumienie tych 4 typów siłowników jest pierwszym krokiem w kierunku określenia odpowiedniego sprzętu dla danego zastosowania.

Typ siłownika Źródło energii Typowy ruch Wspólna aplikacja
Elektryczny Elektryczny motor and gearbox Obrotowe lub liniowe, precyzyjne pozycjonowanie Zawory procesowe, zdalna automatyka
Pneumatyczny Sprężone powietrze Szybki ćwierćobrotowy lub liniowy skok Zawory włączające i wyłączające o szybkim cyklu
Hydrauliczny Płyn pod ciśnieniem Duża siła, niska lub umiarkowana prędkość Zawory o dużej średnicy, ciężkie maszyny
Ręczny lub mechaniczny Ludzki wysiłek lub siła sprężyny Napędzane kołem ręcznym lub dźwignią Praca rezerwowa, małe zawory

Każda kategoria ma swoje mocne strony. Siłowniki elektryczne i pneumatyczne dominują w nowoczesnej automatyce przemysłowej, ponieważ łatwo łączą się z systemami sterowania, podczas gdy jednostki hydrauliczne są zarezerwowane do zastosowań, w których surowa siła przewyższa potrzebę kompaktowych rozmiarów. Siłowniki ręczne pozostają przydatne jako awaryjne zabezpieczenie w przypadku przerwy w zasilaniu lub dopływie powietrza.

Siłowniki elektryczne: podstawa nowoczesnej automatyki zaworów


Electric Actuators for industrial valve automation

siłowniki elektryczne użyć zintegrowanego silnika, przekładni redukcyjnej i modułu sterującego, aby przesunąć trzpień zaworu lub kulę do zadanego położenia. Ponieważ pobierają energię tylko podczas ruchu, doskonale nadają się do obiektów, w których infrastruktura sprężonego powietrza jest droga lub niedostępna. Nowoczesne jednostki zazwyczaj obejmują lokalną stację sterowania, sprzężenie zwrotne położenia, ograniczenie momentu obrotowego i interfejsy komunikacyjne umożliwiające integrację z systemem sterowania obejmującym cały zakład.

Do głównych zalet siłowników elektrycznych w automatyce zaworów przemysłowych zalicza się:

  • Precyzyjne, powtarzalne pozycjonowanie odpowiednie do sterowania modulacyjnego, a nie tylko do pracy typu otwórz-zamknij
  • Nie ma potrzeby stosowania sieci sprężonego powietrza, co zmniejsza koszty instalacji w odległych lokalizacjach
  • Wbudowana diagnostyka, taka jak monitorowanie momentu obrotowego i ochrona termiczna
  • Zgodność ze standardowymi protokołami komunikacji przemysłowej do zdalnego monitorowania

Siłowniki elektryczne są powszechnie stosowane w zaworach zasuwowych, kulowych, kulowych, motylkowych i grzybkowych w branżach uzdatniania wody, wytwarzania energii, ropy i gazu oraz przetwórstwa chemicznego.

Siłowniki elektryczne wieloobrotowe a siłowniki ćwierćobrotowe: dopasowanie siłownika do zaworu

Nie wszystkie zawory poruszają się w ten sam sposób i w tym przypadku dla prawidłowej specyfikacji istotne staje się rozróżnienie pomiędzy siłownikami wieloobrotowymi i ćwierćobrotowymi.

Multi Turn Electric Actuator for gate and globe valves

Siłownik elektryczny wieloobrotowy

A siłownik elektryczny wieloobrotowy został zaprojektowany tak, aby zapewnić wiele pełnych obrotów wyjściowego momentu obrotowego, pasującego do gwintowanego skoku trzpienia zasuw i zaworów kulowych. Siłowniki te idealnie sprawdzają się tam, gdzie zawór wymaga kilkudziesięciu, a nawet setek obrotów, aby przejść od całkowicie zamkniętego do całkowicie otwartego.

Quarter Turn Electric Actuator for ball and butterfly valves

Siłownik elektryczny ćwierćobrotowy

A siłownik elektryczny ćwierćobrotowy zapewnia skok wyjściowy wynoszący 90 stopni, odpowiadający zakresowi roboczemu zaworów kulowych i motylkowych. Ponieważ pełny skok jest krótki, siłowniki te zazwyczaj pracują szybciej niż jednostki wieloobrotowe o podobnym momencie obrotowym.

Funkcja Wieloobrotowy Ćwierć obrotu
Typowy typ zaworu Brama, kula ziemska, wtyczka Piłka, motyl, amortyzator
Ruch wyjściowy Wiele rotacji Obrót o 90 stopni
Prędkość cyklu Wolniej, stopniowo Szybciej, niemal natychmiast
Najlepiej nadaje się do Dławienie i izolacja zaworów z długim trzpieniem Szybkie odcięcie i zmiana kierunku przepływu

Liniowe siłowniki elektryczne do sterowania ruchem w linii prostej

Liner Electric Actuator for straight line valve stem travel

Niektóre zawory i zespoły mechaniczne w ogóle się nie obracają; zamiast tego opierają się na trzpieniu typu push-pull, który porusza się po linii prostej. A siłownik elektryczny liniowy jest zbudowany w celu przekształcenia mocy obrotowej silnika wewnętrznego w ciąg liniowy za pomocą śruby pociągowej lub podobnego mechanizmu. Konstrukcja ta jest powszechna w przypadku zaworów regulacyjnych, przepustnic z zasuwami przesuwnymi i niektórych liniowych zaworów odcinających, w których ruch obrotowy nie może być przenoszony bezpośrednio na trzpień.

Kluczowe kwestie, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze liniowego siłownika elektrycznego, obejmują maksymalną długość skoku, siłę ciągu wymaganą do pokonania tarcia trzpienia i obciążenia ciśnieniowego oraz potrzebę ręcznego sterowania w przypadku utraty mocy.

Siłowniki pneumatyczne: szybka praca cykliczna z wbudowanymi opcjami zabezpieczającymi przed awarią

Pneumatic Actuators with fail safe spring return

siłowniki pneumatyczne używać sprężonego powietrza działającego na tłok lub membranę w celu wytworzenia siły obrotowej lub liniowej. Ponieważ sprężone powietrze to energia magazynowana, siłowniki pneumatyczne w naturalny sposób nadają się do niezawodnych systemów siłowników: konstrukcja ze sprężyną powrotną automatycznie ustawi zawór w określonym z góry bezpiecznym położeniu w przypadku utraty dopływu powietrza, bez konieczności polegania na zasilaniu elektrycznym.

Typowe zalety uruchamiania pneumatycznego obejmują:

  1. Bardzo krótkie czasy cykli, często poniżej sekundy w przypadku mniejszych jednostek ćwierćobrotowych
  2. Prosta, solidna konstrukcja z kilkoma elementami elektronicznymi, które mogą zawieść
  3. Naturalna kompatybilność z obszarami niebezpiecznymi, ponieważ na samym siłowniku nie jest generowana iskra elektryczna
  4. Niższy koszt jednostkowy w przypadku, gdy na miejscu istnieje już sieć sprężonego powietrza

Kompromis polega na tym, że systemy pneumatyczne wymagają niezawodnego, dobrze utrzymanego zasilania powietrzem, a precyzyjne sterowanie modulacyjne jest generalnie trudniejsze do osiągnięcia niż w przypadku uruchamiania elektrycznego.

Siłownik elektryczny dla kopalni węgla: zaprojektowany do ekstremalnych warunków pod ziemią

Coal Mine Electric Actuator for underground mining valve control

Górnictwo podziemne stwarza jedno z najcięższych środowisk pracy dla każdego urządzenia automatyki. Gaz palny, pył węglowy, wysoka wilgotność i ciągłe wibracje stawiają dodatkowe wymagania w zakresie uruchamiania zaworów. A Siłownik elektryczny kopalni węgla posiada wzmocnioną, ognioodporną obudowę zaprojektowaną tak, aby zatrzymać wszelkie wewnętrzne iskry lub łuki, aby nie mogły spowodować zapalenia atmosfery wybuchowej na zewnątrz obudowy.

Przy wyborze odpowiedniego siłownika do zastosowań górniczych należy wziąć pod uwagę kilka czynników wykraczających poza standardową listę kontrolną dotyczącą instalacji powierzchniowych:

  • Certyfikowana obudowa przeciwwybuchowa lub ognioszczelna, odpowiednia do klasyfikacji gazów i pyłów kopalni
  • Odporne na korozję powłoki i uszczelnienia wytrzymują utrzymującą się wilgoć i wnikanie pyłu węglowego
  • Wzmocnione okablowanie i złącza odporne na uderzenia mechaniczne poruszającego się sprzętu
  • Lokalne sterowanie ręczne, dzięki czemu zawory wentylacyjne lub odwadniające mogą nadal działać podczas przerwy w dostawie prądu

Wymagania te sprawiają, że siłowniki elektryczne dla kopalni są odrębną kategorią produktów, a nie prostym wariantem standardowej jednostki przemysłowej.

Jak wybrać odpowiedni siłownik: praktyczne ramy decyzyjne

Wybór pomiędzy napędem elektrycznym, pneumatycznym, wieloobrotowym, ćwierćobrotowym lub liniowym sprowadza się do krótkiej listy pytań inżynierskich. Poniższy diagram przedstawia ogólną sekwencję decyzyjną stosowaną przez inżynierów automatyków przy wyborze nowego siłownika.

Proces podejmowania decyzji o wyborze siłownika Zidentyfikuj typ zaworu Ustal zapotrzebowanie na moment obrotowy Oceń witrynę środowisko Sprawdź moc lub dopływ powietrza Wybierz typ siłownika Na każdym etapie sprawdzane są wymagania dotyczące odporności na awarie i klasyfikacja obszaru niebezpiecznego, nie tylko przy ostatecznej selekcji.

Wymagania dotyczące momentu obrotowego dla zaworów kulowych: ogólne odniesienie

Wymagania dotyczące momentu obrotowego dla zaworów kulowych rosną wraz ze średnicą zaworu i ciśnieniem w układzie, a producenci publikują tabele momentów obrotowych w celu dokładnego doboru. Jako ogólne odniesienie wyłącznie do celów planowania, inżynierowie zwykle postrzegają następujący względny wzorzec:

Zakres rozmiarów zaworu kulowego Względne zapotrzebowanie na moment obrotowy Typowa klasa siłownika
Mały otwór, do 2 cali Niski Kompaktowy ćwierćobrotowy elektryczny lub pneumatyczny
Średni otwór, od 3 do 8 cali Umiarkowane Standardowy elektryczny ćwierćobrotowy
Duży otwór, powyżej 8 cali Wysoka Wytrzymałe wspomaganie ćwierćobrotowe lub hydrauliczne

Przed ostatecznym wyborem siłownika należy zawsze sprawdzić rzeczywisty wymagany moment obrotowy w arkuszu danych producenta zaworu, włączając margines bezpieczeństwa dla tarcia gniazda i momentu obrotowego w łożysku końcowym.

Uruchamianie elektryczne a pneumatyczne w środowiskach niebezpiecznych

W przypadku projektów obejmujących gaz palny, pył węglowy lub inne sklasyfikowane obszary niebezpieczne, na szczególną uwagę zasługuje wybór pomiędzy uruchamianiem elektrycznym i pneumatycznym w środowiskach niebezpiecznych.

Rozpatrzenie Elektryczny Actuator Pneumatyczny Actuator
Bezpieczne w przypadku utraty zasilania Wymaga podtrzymania akumulatorowego lub mechanicznego modułu zabezpieczającego Nieodłączny element konstrukcji ze sprężyną powrotną
Metoda ochrony przeciwwybuchowej Obudowa ognioszczelna lub o podwyższonym bezpieczeństwie Samoistnie niskie ryzyko iskrzenia na korpusie siłownika
Dokładność pozycjonowania Wysoka, suitable for modulating duty Najlepszy do pracy w trybie on-off, chyba że jest wyposażony w pozycjoner
Zależność od infrastruktury Niezawodne zasilanie elektryczne i okablowanie Czysta, sucha i odpowiednio dobrana sieć sprężonego powietrza

W praktyce wiele obiektów w strefach niebezpiecznych wykorzystuje połączenie obu technologii, stosując uruchamianie pneumatyczne tam, gdzie szybkie i niezawodne odcięcie ma kluczowe znaczenie, oraz uruchamianie elektryczne, gdzie priorytetem jest precyzyjna, zdalnie sterowana modulacja.

Często zadawane pytania

P1: Do czego służy siłownik w typowym zakładzie procesowym?

Siłownik służy do automatycznego otwierania, zamykania lub dławienia zaworu lub przepustnicy na podstawie sygnału sterującego, eliminując potrzebę ręcznej regulacji urządzenia przez operatora.

P2: Jakie są 4 typy siłowników najczęściej wymienianych w przemyśle?

Cztery powszechnie przywoływane kategorie to siłowniki elektryczne, pneumatyczne, hydrauliczne oraz ręczne lub mechaniczne, każdy zdefiniowany przez źródło energii.

P3: Skąd mam wiedzieć, czy potrzebuję siłownika elektrycznego wieloobrotowego, czy ćwierćobrotowego?

Decyduje o tym typ zaworu: zasuwy i zawory grzybkowe z gwintowanymi trzpieniami zazwyczaj wymagają wieloobrotowego siłownika elektrycznego, natomiast zawory kulowe i motylkowe o skoku 90 stopni wymagają siłownika elektrycznego o ćwierć obrotu.

P4: Dlaczego siłowniki elektryczne w kopalniach węgla różnią się od standardowych jednostek?

Siłowniki elektryczne stosowane w kopalniach węgla posiadają obudowy ognioszczelne, wzmocnione uszczelnienia i zabezpieczenia antykorozyjne, co pozwala na bezpieczną pracę w warunkach wybuchowych, zapylonych i wilgotnych pod ziemią.

P5: Czy siłownik pneumatyczny jest zawsze niezawodny?

Nie automatycznie. Niezawodne zachowanie w przypadku utraty dopływu powietrza zależy od tego, czy siłownik jest wyposażony w mechanizm powrotny ze sprężyną, zaprojektowany w celu doprowadzenia zaworu do wcześniej określonego bezpiecznego położenia.

P6: Jak określa się moment obrotowy siłownika zaworu kulowego?

Moment obrotowy jest określany na podstawie opublikowanych danych producenta zaworu w oparciu o rozmiar zaworu, ciśnienie w przewodzie i tarcie w gnieździe, z dodatkowym marginesem bezpieczeństwa, a nie na podstawie jednej stałej wartości.

Poprzedni post Jak wybrać producentów siłowników, którzy utrzymują zawory górnicze pod ciśnieniem

Powiązane produkty

Kategorie
Najnowsze posty
Skontaktuj się z nami
Skontaktuj się z nami
Kształtuj z nami przyszłość produktu!