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 instalacije. Ali u stvari, ovo mišljenje je pristrasno. Pored glavnih i očiglednih razlika, oni također imaju niz manje očiglednih jedinstvenih karakteristika.

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

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

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

Duži vijek trajanja

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

U normalnim okolnostima, proizvođači garantuju 10.000 radnih ciklusa za električne aktuatore i 100.000 radnih ciklusa za pneumatske aktuatore. Očigledno je da pneumatski aktuator, u smislu broja radnih ciklusa, ima duži vijek trajanja zbog svoje jednostavnije strukture. Osim toga, kontaktna površina trenja pneumatskog aktuatora je napravljena od elastomera ili polimera, a istrošeni O-prstenovi i plastični vodeći elementi se lako zamjenjuju.

Kao električni aktuator, obično postoji reduktor od motora do izlaznog vratila. Postoji mnogo zupčanika koji se međusobno spajaju, a koji će se trošiti tokom rada. Također vrijedi napomenuti da nema potrebe za promjenom maziva tokom cijelog životnog ciklusa pneumatskog aktuatora.

Obrtni moment

Jedan od najvažnijih parametara performansi aktuatora cjevovodnih ventila je obrtni moment. Obrtni moment električnog aktuatora zavisi od dizajna (konstantna komponenta) i napona koji se primjenjuje na stator. Obrtni moment pneumatskog aktuatora zavisi od dizajna (konstantna komponenta) i pritiska dovoda zraka koji se dovodi do pneumatskog aktuatora.

Generalno, obrtni moment aktuatora mora biti veći od maksimalnog obrtnog momenta ventila ili veći od obrtnog momenta potrebnog za pomicanje zapornog elementa. U stvarnoj upotrebi, stvarni obrtni moment ventila može biti veći od maksimalnog obrtnog momenta navedenog u proizvođačevom žigu, a također i veći od maksimalnog obrtnog momenta aktuatora. Ovo je nesumnjivo vanredna situacija.

Ako nastavite koristiti aktuator, to može oštetiti aktuator i ventil. Ako se obrtni moment ventila poveća, motor će postepeno povećavati obrtni moment dok ne dostigne vrijednost izvlačenja (vrijednost izvlačenja). To znači da je mehanička struktura prisiljena da daje i izdrži prekomjerni obrtni moment izvan projektnog raspona.

Zaštita od prevelikog obrtnog momenta

Kako bi se spriječilo oštećenje opreme pod gore navedenim uslovima, električni aktuator može biti opremljen nekim posebnim uređajima. Najčešći je prekidač obrtnog momenta, koji može biti mehanički (uobičajeni princip rada je da se pužni zupčanik kreće aksijalno linearno u stanju prevelikog obrtnog momenta); može biti i elektronski (uobičajeni princip je mjerenje struje statora ili Hall efekta). Kada obrtni moment premaši projektovanu maksimalnu vrijednost, prekidač obrtnog momenta može isključiti napon statora i zaustaviti motor aktuatora. Nema potrebe za zaštitom od prevelikog obrtnog momenta kod pneumatskih aktuatora. Ako obrtni moment primijenjen na ventil premaši specificiranu granicu, fizička svojstva komprimovanog vazduha će uzrokovati da pneumatski aktuator prestane raditi. Za razliku od električnih aktuatora, izlazni obrtni moment pneumatskih aktuatora neće premašiti projektovanu granicu. Može se smatrati da ako je ventil cjevovoda opremljen pneumatskim aktuatorom, rizik od kvara opreme zbog obrtnog momenta koji prelazi specificiranu vrijednost je eliminisan.

Dizajn otporan na eksploziju

Ako se u okruženju upotrebe nalaze opasne materije, električna oprema može izazvati eksploziju. Što se tiče nivoa zaštite i metoda zaštite u opasnom okruženju, oni nisu uključeni 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 poređenju sa konvencionalnim industrijskim standardnim električnim aktuatorima, električni aktuatori otporni na eksploziju za cevovodne 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 opasna okruženja je također ograničen na pozicionere, solenoidne ventile i granične prekidače (Slika 1-3). Shodno tome, ako se pneumatski aktuator sa dodatkom otpornim na eksploziju koristi za upravljanje cevovodnim ventilom, cijena će biti znatno niža od cijene električnog aktuatora otpornog na eksploziju sa istom funkcijom.

Pozicioniranje

Pneumatski aktuatori imaju jedan od najznačajnijih nedostataka. Kada aktuator dostigne sredinu hoda, pozicioniranje je komplikovanije, što znači da je pozicioniranje kalema regulacionog ventila teže.

Zbog fizičkih karakteristika zraka, tačnost pozicioniranja pneumatskih aktuatora je nekoliko puta niža od tačnosti električnih aktuatora. Ako električni aktuator koristi koračni motor, njegova tačnost pozicioniranja je za nekoliko redova veličine veća od tačnosti pneumatskog aktuatora opremljenog pozicionerom. Potonji se može koristiti samo za sisteme koji ne zahtijevaju visoku tačnost pozicioniranja ili tačnost upravljanja. Pneumatski aktuatori koji se koriste u cjevovodnim ventilima imaju svoje karakteristike u strukturnom dizajnu: sve komponente upravljačkog sistema su instalirane na vanjskoj površini aktuatora ili izvan glavne konstrukcije. Ako je potrebno prebaciti način rada sa isključenog na upravljanje, potrebno je zamijeniti solenoidni ventil pozicionerom. Budući da su ove dvije komponente instalirane na vanjskoj strani pneumatskog aktuatora, a dizajn spojne površine je isti, praktičnije je ukloniti razvodnik i instalirati pozicioner. Drugim riječima, isti pneumatski aktuator se može koristiti i za isključivanje i za upravljanje zamjenom odgovarajuće dodatne opreme (Slika 1-2).