Dwukrotnie działające siłowniki zwiększają wydajność automatyzacji zaworów

Wyobraź sobie rozległą fabrykę chemiczną z labiryntem rur łączących reaktory, zbiorniki magazynowe i urządzenia przetwórcze. W tym złożonym systemie setki zaworów cicho regulują przepływ płynów. Bez technologii automatyzacji każdy zawór wymagałby ręcznej obsługi – niepraktycznego i niebezpiecznego scenariusza. Pracownicy w odzieży ochronnej musieliby poruszać się w potencjalnie niebezpiecznych środowiskach, ręcznie obracając trzpienie zaworów i pokrętła w celu kontrolowania przepływu mediów.

Siłowniki zaworów służą jako krytyczne "zautomatyzowane mózgi", które zastępują ręczną obsługę, czyniąc sterowanie zaworami bardziej wydajnym, bezpieczniejszym i bardziej niezawodnym.

Mówiąc prosto, siłownik zaworu to urządzenie, które napędza ruchy otwierania i zamykania zaworu. W połączeniu z zaworem tworzy kompletną, zautomatyzowaną jednostkę sterującą. Bez siłowników wszystkie operacje zaworów zależałyby od pracy ręcznej – obracania trzpieni, obracania pokręteł lub obsługi skrzyń biegów.

Pojawienie się siłowników znacznie poprawiło wydajność produkcji, obniżyło koszty pracy i umożliwiło zdalne sterowanie w niebezpiecznych środowiskach. Są one niezbędnymi elementami w nowoczesnej automatyce przemysłowej.

Dzięki różnym typom zaworów – od zaworów kulowych po zawory zasuwowe i zawory motylkowe – każdy z nich wymaga specyficznych siłowników dostosowanych do jego zastosowania. Typowe typy siłowników obejmują:

• Siłowniki pneumatyczne: Wykorzystują sprężone powietrze jako źródło zasilania
• Siłowniki hydrauliczne: Wykorzystują płyn hydrauliczny do uzyskania większej siły w zastosowaniach wysokociśnieniowych
• Siłowniki elektryczne: Wykorzystują silniki elektryczne z mechanizmami przekładni

Siłowniki pneumatyczne, znane ze swojej niezawodności, prostoty konserwacji i opłacalności, są szeroko stosowane w środowiskach przemysłowych. Ten artykuł koncentruje się na ważnym typie siłownika pneumatycznego: siłowniku dwustronnego działania.

Wykorzystując sprężone powietrze jako źródło energii, siłowniki pneumatyczne oferują czyste, bezpieczne i łatwo dostępne rozwiązanie zasilania. Występują w dwóch typach ruchu:

• Siłowniki pneumatyczne liniowe: Do zaworów wymagających ruchu po linii prostej (np. zawory grzybkowe)
• Siłowniki pneumatyczne obrotowe: Do zaworów obrotowych, takich jak zawory kulowe i motylkowe

Obrotowe siłowniki pneumatyczne zazwyczaj wykorzystują konstrukcje zębatkowe do konwersji liniowego ciśnienia powietrza na obrót o 90 stopni potrzebny do zaworów obrotowych. W przeciwieństwie do liniowych siłowników z jednym tłokiem, wersje obrotowe zawierają dwa tłoki, które poruszają się w przeciwnych kierunkach, aby obrócić centralny wał napędowy.

Siłowniki te posiadają dwa porty powietrzne kontrolujące przeciwne ruchy tłoka:

• Powietrze wchodzące do jednego portu otwiera zawór
• Powietrze wchodzące do przeciwległego portu zamyka go

Ta konstrukcja umożliwia precyzyjne sterowanie zaworem. W praktyce zawory elektromagnetyczne zazwyczaj zarządzają przepływem powietrza na podstawie sygnałów elektrycznych z systemów sterowania, umożliwiając zdalną automatyzację.

Użytkownicy mogą skonfigurować te siłowniki tak, aby w przypadku awarii otwierały się lub zamykały, w zależności od wymagań bezpieczeństwa. Okazuje się to kluczowe w przypadku obsługi materiałów niebezpiecznych, gdzie konfiguracje zamykające w przypadku awarii zapobiegają wyciekom podczas awarii powietrza.

Chociaż brakuje im możliwości zabezpieczenia przed awarią, siłowniki dwustronnego działania oferują wyraźne korzyści:

• Kompaktowy rozmiar: Brak sprężyn oznacza mniejsze, lżejsze konstrukcje – szczególnie korzystne w przypadku dużych zaworów
• Niższy koszt: Prostsza konstrukcja obniża koszty produkcji
• Wyższa wydajność: Tylko pokonywanie momentu obrotowego zaworu (a nie oporu sprężyny) poprawia wydajność

Dzięki temu siłowniki dwustronnego działania są idealne do zastosowań niekrytycznych, w których priorytetem są oszczędności kosztów i miejsca.

Wybór siłowników wymaga oceny wielu czynników:

• Typ i rozmiar zaworu
• Ciśnienia i temperatury robocze
• Charakterystyka mediów
• Wymagania bezpieczeństwa
• Ograniczenia budżetowe

• Priorytetowo traktuj siłowniki jednostronnego działania w przypadku potrzeb związanych z zabezpieczeniem przed awarią
• Wybierz dwustronne działanie w przypadku zastosowań niekrytycznych, wrażliwych na koszty/przestrzeń
• Rozważ siłowniki hydrauliczne w sytuacjach wysokiego ciśnienia/wysokiego momentu obrotowego
• Wybierz siłowniki elektryczne, gdy precyzyjna kontrola jest najważniejsza

Siłowniki zaworów stanowią rdzeń automatyzacji, zastępując ręczną obsługę w celu zwiększenia wydajności i bezpieczeństwa. Zarówno siłowniki pneumatyczne dwustronnego, jak i jednostronnego działania pełnią odrębne role w zastosowaniach przemysłowych. Właściwy dobór wymaga starannego rozważenia wymagań technicznych i warunków eksploatacyjnych.