Przewodnik po wyborze siłowników zaworów dwustronnego działania i powrotnych sprężyną

Wielu inżynierów staje przed dylematem wyboru pomiędzy siłownikami dwustronnego działania a siłownikami ze sprężyną powrotną do automatyzacji zaworów. Podczas gdy siłowniki ze sprężyną powrotną oferują wbudowane funkcje bezpieczeństwa, które przemawiają do profesjonalistów dbających o bezpieczeństwo, siłowniki dwustronnego działania mają zalety w postaci prostoty i opłacalności. Jednak decyzja wymaga starannego rozważenia wymagań operacyjnych i potencjalnych zagrożeń.

Podstawowe różnice: dwustronnego działania vs. ze sprężyną powrotną

Podstawowa różnica polega na tym, jak każdy siłownik reaguje na awarię zasilania lub dopływu powietrza:

• Siłowniki ze sprężyną powrotną (jednostronnego działania) wykorzystują sprężone powietrze lub energię elektryczną do przesunięcia zaworu w jednym kierunku. Wewnętrzna sprężyna przywraca zawór do domyślnej pozycji „bezpiecznej” po utracie zasilania. Konstrukcja ta jest idealna dla systemów wymagających automatycznego zamknięcia lub otwarcia podczas awarii w celu zapewnienia bezpieczeństwa lub kontroli materiału.
• Siłowniki dwustronnego działania wymagają zasilania do przesuwania zaworów w obu kierunkach. Bez mechanizmu sprężynowego utrzymują swoją ostatnią pozycję podczas awarii („bezpieczne w miejscu”). Siłowniki te przesuną się tylko wtedy, gdy w systemie pozostanie wystarczające ciśnienie powietrza po utracie zasilania.

Warto zauważyć, że zachowanie „bezpieczne w miejscu” może być korzystne w niektórych procesach, w których automatyczne przemieszczanie zaworu może spowodować przepełnienie, rozlanie lub marnotrawstwo materiału. Szybkość działania również nieznacznie się różni, przy czym modele ze sprężyną powrotną zwykle zwalniają podczas kompresji sprężyny, podczas gdy wersje dwustronnego działania utrzymują bardziej stałą prędkość.

Pięć krytycznych czynników wyboru

1. Wymagania dotyczące rozmiaru i przestrzeni

Siłowniki ze sprężyną powrotną generalnie wymagają więcej miejsca ze względu na mechanizm sprężynowy, podczas gdy modele dwustronnego działania oferują bardziej kompaktowe konstrukcje. To sprawia, że siłowniki dwustronnego działania są preferowane w przypadku urządzeń mobilnych lub instalacji o ograniczonej przestrzeni.

2. Aspekty kosztowe

Siłowniki dwustronnego działania zazwyczaj mają niższe koszty początkowe i mniejsze potrzeby konserwacyjne. Modele ze sprężyną powrotną wiążą się z wyższymi kosztami początkowymi i mogą wymagać wymiany sprężyny z czasem, szczególnie w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości cykli.

3. Wymagania dotyczące bezpieczeństwa

Siłowniki ze sprężyną powrotną są obowiązkowe, gdy niekontrolowane pozycje zaworów mogą zagrażać personelowi, sprzętowi lub środowisku. Modele dwustronnego działania są odpowiednie, gdy utrzymanie ostatniej pozycji jest dopuszczalne lub preferowane.

4. Zużycie powietrza

Siłowniki dwustronnego działania zużywają około dwa razy więcej powietrza niż modele ze sprężyną powrotną, ponieważ wymagają zasilania zarówno do otwierania, jak i zamykania. Czynnik ten staje się istotny w systemach o wysokiej częstotliwości cykli lub w obiektach z ograniczonym dopływem powietrza.

5. Żywotność operacyjna

Zmęczenie sprężyny może ostatecznie wpłynąć na wydajność siłownika ze sprężyną powrotną, potencjalnie spowalniając skoki powrotne lub powodując niespójności w czasie. Konserwacja zapobiegawcza i systemy monitorowania mogą pomóc w łagodzeniu tych skutków.

Zalecenia specyficzne dla zastosowania

Siłowniki ze sprężyną powrotną sprawdzają się w:

• Systemach krytycznych dla bezpieczeństwa (doprowadzanie chemikaliów, procesy wsadowe)
• Systemach grawitacyjnych lub miejskich systemach wodnych, w których niekontrolowany przepływ stwarza ryzyko
• Środowiskach wymagających automatycznego wyłączenia w celu zapobiegania zanieczyszczeniom lub uszkodzeniom

Siłowniki dwustronnego działania są preferowane w:

• Instalacjach o ograniczonej przestrzeni
• Procesach, w których utrzymanie pozycji zaworu zapobiega marnotrawstwu materiału
• Projektach wrażliwych na koszty bez ścisłych wymagań bezpieczeństwa

Wybór ostatecznie zależy od konkretnych wymagań operacyjnych, przy czym siłowniki ze sprężyną powrotną stanowią opcję bezpieczeństwa, a modele dwustronnego działania oferują praktyczne zalety, gdy działanie bezpieczne nie jest obowiązkowe.