Автоматты клапан басқару үшін электр жетектеріне қандай сипаттамалар сәйкес келеді?

Жетек түрін су бөгетінің қозғалысына сәйкестендіру: Көп айналымды, Ширек айналымды және Сызықтық

Су бөгетінің геометриясы электр жетегінің құрылымын қалай анықтайды

Су баптауыштардың пішіні мен конструкциясы қандай типті басқару құрылғысы ең жақсы жұмыс істейтінін анықтауда маңызды рөл атқарады. Қақпақ пен глобальды стильдегі сызықтық су баптауыштар үшін электр қозғалтқыштары қажет, себебі олар штоктарды вертикальды жылжыту үшін қажетті итеруші күшті туғызады. Екінші жағынан, доптық немесе көбелек су баптауыштар сияқты бұрандалы су баптауыштар айналу күшіне негізделген басқару құрылғыларымен жақсырақ жұмыс істейді, себебі олар дұрыс жұмыс істеу үшін шамамен 90 градус айналу күшін қажет етеді. Сұйық ортаны басқару институтының 2023 жылғы есебіндегі соңғы өнеркәсіптік зерттеулерге сәйкес, су баптауыштардағы тіршілік бойынша төрттен үшеуі дұрыс емес басқару құрылғысы орнатылған кезде болады. Бұл жүйенің сенімділігі үшін дұрыс таңдау маңыздылығын айқын көрсетеді.

Айналу күші – Айналу vs. Итеруші күш – Орын ауыстыру: Басқару құрылғыларын таңдаудағы негізгі принциптер

Дұрыс электрли әрекетті таңдау жүйедегі әртүрлі күштер қалай жұмыс істейтінін түсінуге байланысты. Айналмалы саңылаулар үшін біз Ньютон метрі бөлінген градуспен өлшенетін бұрыштық қозғалысқа айналдырылған моментке қараймыз. Сызықтық саңылаулар басқаша жұмыс істейді, олар килоньютон бөлінген миллиметрмен өрнектелетін нақты жүрілген қашықтыққа итеруші күшті түрлендіреді. Өнімділікті бағалай отырып, бірнеше маңызды факторлар ескеріледі. Сығылғыш үйкелісі қолданылатын материалдарға байланысты әлдеқайда өзгеше болады, PTFE-сығылғыштар үшін коэффициент шамамен 0,1, ал металдық сығылғыштар 0,6-ға дейін жетеді. Сонымен қатар, дифференциалды қысым жүктемелері де маңызды, сондай-ақ компоненттер фланецті қосылыстар үшін ISO 5211 стандартын қанағаттандырады ма, жоқ па. Бұл аспектілердің барлығын дұрыс үйлестіру механикалық кернеудің пайда болуынан аулақ болуға және жүйелердің күтпеген бұзылуларсыз сауықтырып жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.

Зерттеу жағдайы: Химиялық зауытта пневматикалық ширек бұрылысты әрекетті 24VDC электрлік бірліктермен қайта жабдықтау

Күкірт қышқылы өндірілетін алаңда жұмысшылар өткен жылы ірі жаңарту кезінде ескі пневматикалық модельдердің барлық 58 көтергіш клапан әрекеттіргіштерін жаңа 24 В тұрақты токты электрлік нұсқаларына ауыстырды. Жаңа жүйелерді шамамен 18 ай бойы пайдаланғаннан кейінгі нәтижелерге назар аударсақ, техникалық қызмет көрсетуге кеткен шығындар едәуір төмендеді (шамамен 42%), сондай-ақ қысылған ауаны пайдалану да 67% төмендеді. Ең қатерлі Зона 1 аймақтарында, мұнда қате болған жағдайда жарылыс болуы мүмкін, толығымен жабдықтардың істен шығу оқиғалары болған жоқ. Бұл нақты көрсеткіштер күнделікті қиын өнеркәсіптік жағдайлармен жұмыс істегенде электрлік әрекеттіру дәстүрлі әдістерге қарағанда қаншалықты тиімді екенін көрсетеді.

Даму бағыты: HART протоколы мен орын кері байланысы бар гибридті ширатпа электрлік әрекеттіргіштер

Гидравликалық демпфтеуі бар электр жетектерін біріктіретін гибридті электрлік айналдыру қозғалтқыштары қазір HART (Highway Addressable Remote Transducer) протоколын қолданып жатыр. Бұл дамыған құрылғылар ±0,5° дәлдікті орын ауыстыру және болжау диагностикасын қамтамасыз етеді және SIL-3 қауіпсіздік сәйкестігін қолдайды. 2021 жылдан бергі өңдеу қолданыстарында қолдану 200% өсті, бұл әлдеқайда ақылдырақ және қауіпсіз басқару жүйелеріне деген сұранысқа байланысты.

Таңдау стратегиясы: Тасбақа түрін электрлік қозғалтқыш пен ISO 5211 стандарттарына сәйкестендіру

Клапанның түрі	Қозғалыс	Жетек түрі	ISO 5211 Айналу күші класы
Сүзгі/Глоба	Сызықтық	Көп айналды	F05–F30
Шарикті/Көбелек	90° Айналу	Төрттен бір айналды	F10–F60
Басқару	Модулирующий	Бөлікті айналдыру	F20–F80

Есептелген момент немесе тарту күшінің мәндеріне әрқашан 1,5 есе қауіпсіздік коэффициентін қолданыңыз. Механикалық үйлесімділікті қамтамасыз ету және кернеуден туындайтын сындарды болдырмау үшін орнату өлшемдерін ISO 5211 стандарттары бойынша тексеріңіз.

Момент, тарту және жұмыс циклы: Шынайы жүктемелер үшін электр жетектерін өлшемдеу

Неліктен бастапқы момент жұмыс істеу кезіндегі моменттен 3 есе үлкен болуы мүмкін: Тыныштық үйкелісі мен дифференциалды қысым әсері

Заттарды қозғау келгенде, тыныштық үйкелісі қажетті күшті шынымен арттырады. Электр жетектері жұмыс істеп тұрғаннан гөрі қозғалысты бастау үшін әдетте үш есе көп моментке мұқтажды. Ал айырымдық қысым болғанда жағдай одан да күрделенеді. Бекітіліп жабылған сорғылар жүйенің қысымының толық әсерін сезінеді де, алғашында ашу қиындайды. Ірі компания соңғы кездері зерттеу жүргізіп, қызықты нәрсені байқады: барлық жетектің шамадан тыс жүктемесінің шамамен екі үштен бірі дәл қозғалыс басталған кезде болады. Сондықтан жетектің өлшемін дұрыс таңдау соншалықты маңызды. Егер инженерлер осы сәтті жүктеме шыңдарын ескермесе, қозғалтқыштардың тоқтауы немесе беріліс механизмдерінің зақымдануы мүмкін, ал жабдық тіпті толық жұмыс істеуге де кіріспейді.

ISO 5211 стандартын пайдаланып қажетті моментті есептеу: Қауіпсіздік коэффициенттері, сала диаметрі және сорғы класы

ISO 5211 сорғы-жетек жұптары үшін моментті есептеудің үлгіленген әдістерін ұсынады. Негізгі параметрлерге мыналар жатады:

Параметр	Моментке әсері
Сала диаметрі	2× диаметрдің өсуі = 4× айналу моменті
Сақтандырғыш клапанның класы (ASME)	Class 900-дің Class 150 айналу моментінің 3 есе көп болуы керек
Қауіпсізlik коэффициенті	Динамикалық жүктемелер үшін ең аз 25%

Инженерлер сондай-ақ сұйықтық қасиеттерін және жиілікті есепке алуы тиіс. Өлшемінің кіші болуы ерте бұзылу қаупін тудырады, ал үлкен болуы қосымша шығын мен энергияның шығынына әкеледі.

Зерттеу жағдайы: Теңізде орналасқан СПГ қондырғысында коррозиялық тартылу нәтижесінде электр жетегінің бұзылуы

Теңізде орналасқан СПГ қондырғысында 316L аз қоспалы болаттан жасалған саптарда хлорлы коррозия пайда болуы нәтижесінде криогенді шарикті клапандардың жетектері қайталанып бұзылды, бұл мынадай тізбекті тудырды:

1. Бетінің бедерін бұзатын коррозиялық шұңқырлар
2. Үйкелістің артуына байланысты іске қосу кезіндегі айналу моментінің 450 Н·м-ден асуы
3. -162°C температурада салқындату кезінде іске қосу кезінде беріліс тістерінің сынғаны

Шешім — Inconel стемдеріне ауысу және молибден дисульфидпен қаптау — бастапқы моментті 41% азайтты және шығындалуды болдырмау арқылы сенімді жұмыс істеуді қалпына келтірді.

Инновация: Ендірілген деформациялық датчиктермен нақты уақытта моментті бақылау және алдын ала болжау негізіндегі техникалық қызмет көрсету

Қазіргі заманғы электрлік жетектер шығару білігінде орнатылған деформациялық датчиктермен жабдықталған, бұл шамамен 2% дәлдікпен моментті үздіксіз өлшеуге мүмкіндік береді. Бұл практикада операторлардың проблемаларды олар тереңдемей тұрып байқауына, үйкеліс деңгейі тым көп өскен кезде майлама керек болғанда автоматты ескертуді алуына және жоспарлы техникалық қызметтен тек қажет болған кезде ғана жөндеуге көшуіне мүмкіндік береді. Бірнеше өнеркәсіптік объектілерде жүргізілген нақты тестілеулерге сәйкес, мұндай бақылау жүйелері күтпеген жабдық тоқтауларын шамамен 90%-дан астам азайтты. Дәл осындай сенімділікті арттыру өндірістік желілер мен өндірістік операциялар үшін ә существенно жұмыс істеу уақытының ұзаюына аударады.

Басқару жұмысістеуі: Электр жетектер үшін On/Off, модуляциялау және ақылды интеграция

Аналогтық модуляциялы электр жетектердегі 4–20 mA сигналының ығысуын шешу

4-20 мА аналогтық жүйелерінде сигналдың ығысуы болған кезде модуляцияланатын электр жетектерінің орнын анықтау нәтижесі бұзылады, бұл басқару жүйесінің дәлдігін төмендетеді. Бұл құбылыстың пайда болу себептері бірнешеу. Негізгілеріне электромагниттік ықпал (EMI), назбаның кедергі тудыратын жерге тұйықталуы және тәулік ішіндегі температураның өзгеруі жатады. Өнеркәсіптік ортада экрандалмаған кабельдер шынымен қиындық туғызады, себебі олар ISA-18.2 стандарттарына сәйкес сигнал сапасын плюс-минус 5% дейін өзгерте алатын кернеу импульстерін өткізіп жібереді. Осындай мәселелерді шешу үшін инженерлер, әдетте, алдымен бұрылған жұп экрандалған сымдарды орнатады. Сонымен қатар тізбектің әртүрлі бөліктерін бөлу үшін гальваникалық изоляторлар қолданылады. Кейбір адамдар таразыландырылған сигналдың қуатын қоректендіретін құрылғыларды да қолдануды ұнатады. Қызықтысы, уақыт өте келе сигналдардың ығысуын бақылайтын жаңа диагностикалық құралдар калибрлеу талаптарын қатты төмендетті. Жергілікті сынақтар осындай жетілдірілген бақылау жүйелерін енгізген кезде калибрлеуге қажеттіліктің шамамен 40% төмендегенін көрсетті.

PID циклына сәйкестіктің негізгі басқару көрсеткіштері: Айқындық, Гистерезис және Реакция уақыты

Электр жетектердің PID басқару циклдарымен сәйкестігін анықтайтын үш негізгі көрсеткіш:

• Ажыратымдылық (≤0,1%) реттеу қолданбаларындағы асып кетуді минималдандырады
• Гистерез (жүріс ұзындығының <1%) ортақ зона қателіктерінсіз қайталанатын орындауға кепілдік береді
• Жауап беру уақыты (≤2 секунд) қысымды реттеу сияқты тез процестерде тербелісті болдырмау үшін

Гистерезис бойынша 3% немесе реакция уақыты бойынша 500мс-тан асатын жүйелер қауіп-қатерді туғызуы мүмкін — әсіресе бу реттеуі сияқты маңызды қызметтерде, онда кешігу қысымның өсуіне әкелуі мүмкін. Энкодер кері байланысы бар заманауи жетектер гистерезисті 0,5%-дан төмен етіп жеткізеді және тығыз жабылу мен дәл басқару үшін IEC 60534-8-3 Class V стандарттарын қанағаттандырады.

Сенімді электр жетегінің жұмыс істеуі үшін экологиялық және электр қуатының талаптары

PLC I/O модульдерін қорғау үшін 24 В DC электр жетектеріндегі кернеу құлауын басқару

Типтік 24 В DC жүйеде кернеу 20 вольттан төмен болған кезде, орындаушы механизмдерге мәселелер туғызуы мүмкін және индуктивті кері әсер деп аталатын нәрсеге байланысты бағалы ПЛК енгізу/шығару модульдеріне зақым келтіруі мүмкін. Бұл мәселеден қорғану үшін техниктер орындаушы механизмнің орналасқан жерінен бес метрден аспайтындай етіп жол реакторларын немесе кернеу стабилизаторларын орнатады. Экранды кабельдер мен дұрыс жерлендіру сондай-ақ болуы шарт, сонымен қатар төмен кернеуден қорғау (UVLO) тізбектері бар орындаушы механизмдер де маңызды. Бұл арнайы тізбектер кернеу 21 вольттан төмен болған кезде жұмысты өздігінен тоқтатады. Ел бойынша көптеген объектілер мұндай қорғаныс әдістерін енгізгеннен кейін айтарлықтай жақсаруларды байқады. Соңғы зерттеулердің бірінде суды тазартатын қондырғыларда ПЛК-ның істен шығуында үлкен төмендеу болғанын көрсетті – ISA ұйымының өткен жылы жинаған деректері бойынша, апаттар саны шамамен екі үштен біреуіне дейін азайды.

Жылу, биіктік және қауіпті аймақтар үшін рұқсат етілетін мәндерді төмендету: ATEX, IECEx және жоғары температуралық жұмыс

Электр жетектері ыстық ортада немесе биіктеу орналасқан жерлерде жұмыс істегенде, жылу тиімді шашылмағандықтан, моменттің өткізу қабілетін жоғалтады. 40°C-тан жоғары температурада әрбір градусқа сәйкес моменттің номиналды мәні шамамен 3% төмендейді. Дәл сондай, 1000 метрден жоғары биіктікте жұмыс істеген кезде, әрбір 100 метрге қосымша шамамен 1% өнімділік төмендейді. I немесе II классты аймақтар ретінде классификацияланатын қауіпті орындарда қауіпсіздік де негізгі мәселелердің бірі болып табылады. Мұндай жетектерге ATEX немесе IECEx сияқты арнайы сертификаттау қажет. Газдар (IIA/B топтары) бар аймақтарда жанбау корпусы, шаңнан қорғау дәрежесі IP6X және қоршаған материалдардың өздігінен тұтану темперациясына сәйкес келетін T1-ден T6-ға дейінгі температура классификациялары қажет. Кейбір модельдер өте жоғары температурада жұмыс істеуге арналып, керамикалық подшипниктер мен H-класс изоляциясы бар болып жасалған, бұл олардың температура 150°C-қа жеткенде де сенімді жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Бұл оларды стандартты жабдықтар қысым астында жұмыс істей алмайтын жағдайларда пайдалануға ыңғайлы етеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Неліктен актюатор түрін вентиль қозғалысымен сәйкестендіру қажет?

Актюаторды вентиль қозғалысымен дұрыс сәйкестендіре алмаса, жүйенің тиімсіздігі мен вентильдің істен шығуына әкеп соғады, зерттеулер көрсеткендей, төрттен үшеуі дұрыс емес актюатор таңдаудан болады.

Электрлік актюатор таңдағанда қандай факторлар маңызды?

Актюатор таңдағанда вентиль түрін (айналмалы немесе сызықтық), қажетті момент немесе итеру күшін, материал құрамын, дифференциалды қысымды және ISO 5211 стандарттарына сәйкестікті ескеру маңызды.

Пневматикалық актюаторларды электрлікпен ауыстырудың пайдасы қандай?

Пневматикалық актюаторларды электрлікпен ауыстыру химиялық және өнеркәсіптік қолданыста жөндеу шығындарын қатты төмендетеді, ауа шығынын азайтады және жүйенің қауіпсіздігі мен сенімділігін арттырады.

Электрлік актюаторлардағы сигнал дрейфін шешудің қандай шаралары бар?

Сигналдың ауытқуын болдырмау үшін дұрыс экранирование мен жерге қосуды қамтамасыз ету, бұралған жұп сымдарды қолдану және ауытқуды бақылау және түзету үшін алдыңғы қатарлы диагностикалық құралдарды пайдалану қажет.

Электрлік жетектің өнімділігіне қоршаған ортаның факторлары қалай әсер етеді?

Жылу, биіктік және қауіпті орталар сияқты факторлар момент қабілетін төмендетуі және жабдықтың істен шығу қаупін арттыруы мүмкін, сондықтан дұрыс жоспарлау мен сертификаттау талаптарына сай келу қажет.