Przewodnik po wyborze pomiędzy napędami zaworów ćwierćobrotowych i wieloobrotowych

Wyobraźmy sobie scenariusz, w którym rurociąg naftowy wymaga natychmiastowego wyłączenia w sytuacji awaryjnej lub gdy precyzyjny reaktor chemiczny wymaga powolnej, skrupulatnej regulacji przepływu materiału. Te krytyczne operacje opierają się na siłownikach – koniach pociągowych zautomatyzowanych systemów sterowania, które przekształcają sygnały sterujące na ruch mechaniczny w celu obsługi zaworów i innych mechanizmów.

Wśród różnych typów siłowników, siłowniki ćwierćobrotowe (kątowe) i wieloobrotowe reprezentują dwie podstawowe konstrukcje o różnych charakterystykach, funkcjach i zastosowaniach. W artykule zbadano ich właściwości techniczne, zasady działania i kryteria doboru, aby pomóc profesjonalistom w wyborze odpowiednich rozwiązań.

Siłowniki ćwierćobrotowe, jak sama nazwa wskazuje, zapewniają ruch obrotowy ograniczony do 90 stopni (jedna czwarta obrotu). Urządzenia te doskonale sprawdzają się w zastosowaniach wymagających szybkiego działania lub proporcjonalnego sterowania, co czyni je idealnymi do szybkiego otwierania/zamykania zaworów lub precyzyjnej regulacji przepływu.

• Szybkie działanie:Siłowniki te, zdolne do wykonania pełnego skoku w ciągu kilku sekund, zwiększają wydajność procesu, minimalizują straty materiału i zapewniają bezpieczeństwo w sytuacjach awaryjnych.
• Ograniczona rotacja:Zakres roboczy 90 stopni upraszcza konstrukcję mechaniczną i wymagania dotyczące sterowania.
• Uproszczona konstrukcja:W porównaniu do wariantów wieloobrotowych, siłowniki ćwierćobrotowe charakteryzują się prostszymi mechanizmami, co zmniejsza koszty produkcji i upraszcza konserwację.
• Wysoki moment zrywający:Siłowniki te wytwarzają wystarczający moment rozruchowy, aby pokonać początkowy opór w zaworach lub mechanizmach.

W siłownikach ćwierćobrotowych zastosowano trzy podstawowe technologie napędowe:

• Pneumatyczny:Wykorzystując sprężone powietrze, siłowniki te przekształcają liniowy ruch tłoka w obrót poprzez mechanizmy łączące. Oferują prostotę i opłacalność, ale zależą od stałego ciśnienia zasilania powietrzem.
• Elektryczny:Jednostki napędzane silnikiem wykorzystują redukcję biegów, aby przekształcić wejście o dużej prędkości i niskim momencie obrotowym w kontrolowaną moc obrotową. Zapewniają najwyższą precyzję i możliwości zdalnej obsługi przy większej złożoności i kosztach.
• Hydrauliczny:Wykorzystując płyn pod ciśnieniem, siłowniki te zapewniają wyjątkowy moment obrotowy w kompaktowych obudowach, odpowiednich do wymagających zastosowań, choć wymagających bardziej złożonej konserwacji.

• Działanie zaworów kulowych, motylkowych i grzybkowych w przemyśle przetwórczym
• Sterowanie przepustnicami w systemach HVAC i wentylacyjnych
• Regulacja przepływu w zakładach przetwórstwa chemicznego
• Zautomatyzowane systemy sterowania procesami produkcyjnymi

Siłowniki wieloobrotowe wykonują wiele pełnych obrotów w celu obsługi zaworów lub mechanizmów, oferując rozszerzone zakresy przesuwu i doskonałą dokładność pozycjonowania w zastosowaniach wymagających precyzyjnej regulacji.

• Rozszerzona możliwość rotacji:Wiele pełnych obrotów umożliwia precyzyjną kontrolę nad mechanizmami o długim skoku.
• Zwiększona dokładność pozycjonowania:Doskonała rozdzielczość sterowania umożliwia dokładną regulację przepływu, ciśnienia i temperatury.
• Wolniejsza praca:Wymóg wieloobrotowy skutkuje dłuższymi czasami uruchamiania w porównaniu z modelami ćwierćobrotowymi.
• Złożona konstrukcja:Bardziej wyrafinowane mechanizmy zwiększają złożoność produkcji i wymagania konserwacyjne.

W napędach wieloobrotowych wykorzystywane są przede wszystkim dwa układy napędowe:

• Elektryczny:Jednostki napędzane silnikiem z redukcją biegów i sprzężeniem zwrotnym położenia zapewniają dokładne pozycjonowanie wieloobrotowe, zwykle integrując czujniki położenia do sterowania w pętli zamkniętej.
• Hydrauliczny:Wersje napędzane cieczą zapewniają wysoki moment obrotowy z monitorowaniem położenia, odpowiednie do zastosowań o dużych obciążeniach.

• Działanie zasuw i zaworów grzybkowych w zakładach uzdatniania wody
• Precyzyjne zawory sterujące w rurociągach ropy i gazu
• Systemy kontroli procesów przemysłowych wymagające dokładnej regulacji przepływu
• Systemy sterowania elektrownią

• Wymagania operacyjne:Oceń wymagania dotyczące prędkości, precyzji i zasięgu ruchu. Ćwierćobrotowy umożliwia szybką pracę, a wieloobrotowy umożliwia precyzyjną regulację.
• Kompatybilność zaworu:Dopasuj typ siłownika do konstrukcji zaworu – ćwierćobrotowy dla zaworów kulowych/motylkowych, wieloobrotowy dla zaworów zasuwowych/przepustowych.
• Warunki środowiskowe:Przy wyborze materiałów i projektów należy wziąć pod uwagę ekstremalne temperatury, obszary niebezpieczne lub atmosferę korozyjną.
• Czynniki cyklu życia:Oceń potrzeby konserwacyjne i oczekiwaną żywotność w odniesieniu do krytyczności aplikacji.
• Czynniki ekonomiczne:Zrównoważ wymagania dotyczące wydajności z ograniczeniami budżetowymi, biorąc pod uwagę całkowity koszt posiadania.

Siłowniki ćwierćobrotowe i wieloobrotowe służą różnym celom w automatyce przemysłowej. Pierwsza z nich doskonale sprawdza się w zastosowaniach wymagających szybkiego, ograniczonego obrotu, natomiast druga zapewnia precyzyjne pozycjonowanie wieloobrotowe. Właściwy dobór wymaga dokładnej analizy wymagań technicznych, warunków pracy i czynników ekonomicznych, aby zapewnić optymalną wydajność i niezawodność systemu.