Как подобрать электрические приводы к различным типам клапанов?

Определите тип движения клапана, чтобы выбрать подходящий электрический привод

Поворотное, линейное и многооборотное движение: основные различия и соответствующие типы клапанов

Электрические приводы преобразуют электрические сигналы в реальное движение, но правильный тип движения имеет большое значение для работы клапанов. Поворотные приводы обеспечивают поворот около 90 градусов, необходимый для четвертьоборотных клапанов, таких как шаровые или дисковые затворы. Линейные приводы перемещаются поступательно и идеально подходят для задвижек и зажимных клапанов. Для клапанов типа «глобе» и крупных задвижек со шпинделями с резьбой используются многозаходные приводы, способные вращаться непрерывно более чем на 360 градусов. Несоответствие привода и клапана — довольно распространённая проблема. Согласно исследованию института Ponemon за 2023 год, примерно одна из каждых четырёх неисправностей промышленных клапанов происходит из-за неправильного подбора привода. Поэтому правильное согласование действительно имеет решающее значение.

• Сдвижные : Компактные размеры, быстрое время цикла (2–6 сек/90°), идеальны для лёгких приложений с высокой частотой циклов
• Линейный : Высокая выходная тяга (до 50 000 фунтов силы), разработана для игольчатых и диафрагменных клапанов высокого давления
• Многооборотные : Точная позиционная регулировка (повторяемость ±0,1°), необходимая для дросселирования и пропорционального управления в прямоточных клапанах

Почему четвертьоборотные электроприводы идеально подходят для шаровых и поворотных дисковых затворов

Электроприводы четвертьоборотные лучше всего работают с шаровыми и поворотными заслонками, поскольку этим клапанам обычно требуется вращение ровно на 90 градусов. Эти приводы подключаются непосредственно к штоку клапана без необходимости дополнительных промежуточных деталей, что означает меньшее количество мест, где могут возникать износ или необходимость в регулярном обслуживании. При правильном подборе они создают достаточную мощность, чтобы преодолеть первоначальное сопротивление при открытии закрытого клапана. Что касается поворотных заслонок HVAC, это особенно важно, поскольку позволяет быстро перекрывать поток в аварийных ситуациях без хлопка клапана или его отскока после закрытия. Многие современные модели оснащаются бесщеточными двигателями постоянного тока, которые хорошо работают с резервными батареями и автоматическими переключателями, поэтому важные системы продолжают функционировать даже при отключении питания в других местах.

Почему для задвижек и вентилей необходимы многооборотные электроприводы

Эксплуатация проходных и регулирующих клапанов требует значительного количества оборотов на длинных участках, иногда от 500 до даже 1000 вращений для крупногабаритных проходных клапанов. Электроприводы, предназначенные для многократных поворотов, обеспечивают стабильное давление на протяжении всего хода, одновременно сохраняя надежное уплотнение в каждой точке — что особенно важно при использовании регулирующих клапанов в модулирующих приложениях. Эти приводы оснащены специальными шестернями, предотвращающими смещение штока при выполнении точных позиционных операций. Результат? Значительно лучший контроль потока жидкости в критически важных процессах, таких как системы дозирования химикатов. Достижение точности в пределах 2% также даёт ощутимую финансовую выгоду, позволяя компаниям экономить около 740 000 долларов США ежегодно, согласно исследованию, опубликованному институтом Ponemon в 2023 году.

Правильный подбор электроприводов по крутящему моменту, тяговому усилию и ходу

Требования к крутящему моменту для поворотных клапанов по сравнению с усилием для линейных клапанов

Правильный выбор размера начинается с обеспечения того, что привод способен выдержать механические требования клапана. Для поворотных клапанов, таких как шаровые, бабочки и пробки, требуется крутящий момент, измеряемый в ньютон-метрах или фунт-футах. Этот крутящий момент должен преодолевать такие факторы, как усилия от уплотнительных поверхностей, трение уплотнений и давление жидкости внутри. Линейные клапаны, такие как задвижки, вентили и мембранные клапаны, работают по-другому — им требуется тяговое усилие, измеряемое в ньютонах или фунтах-силах, чтобы перемещать штоки вверх или вниз против давления в системе и сопротивления сальников. Если недооценить необходимое тяговое усилие, клапаны могут не полностью закрываться, что приведёт к утечкам. Недостаточный крутящий момент означает медленную реакцию или иногда полное отсутствие герметичного закрытия. Квалифицированные инженеры всегда учитывают как статические нагрузки при начале движения, так и динамические нагрузки во время работы. Они также закладывают определённый запас мощности, обычно около 25–50 процентов, поскольку уплотнения со временем изнашиваются, а процессы не всегда проходят гладко. Согласно последним отраслевым отчётам, примерно одна треть всех проблем в системах клапанов связана с неправильным выбором размеров, сделанным при установке.

Соответствие функциональности электрического привода требованиям управления: включение/выключение против модулируемого режима

Совместимость сигналов, обратная связь по положению и интеграция позиционера для точной модуляции

Стандартные приводы включения/выключения работают с базовыми цифровыми сигналами, обычно либо 24 В постоянного тока, либо 120 В переменного тока, чтобы полностью открыть или закрыть клапаны. Эти приводы не требуют какого-либо контроля положения или специальной обработки сигналов. Однако ситуация меняется при рассмотрении модулирующих приводов. Эти устройства должны подключаться к аналоговым сигналам в диапазоне от 4 до 20 миллиампер или работать с цифровыми системами полевой шины, такими как Modbus RTU или Profibus DP. Такое подключение позволяет им получать различные уставки и обеспечивает точную регулировку. Для достижения точных результатов эти приводы оснащены детальной технологией определения положения, зачастую использующей, например, энкодеры или очень точные потенциометры. Эта функция обратной связи предоставляет информацию о фактическом положении клапана, обычно с погрешностью не более ±0,5 процента от максимального хода. При добавлении интеллектуального позиционера образуется так называемая система с замкнутым контуром. По сути, это означает, что устройство постоянно сравнивает заданное положение с фактическим положением клапана и выполняет необходимые корректировки двигателя для устранения расхождений. Такая конструкция помогает избежать проблем, таких как постоянные колебания вокруг целевых позиций, резкие скачки за пределы нужных настроек и нестабильная реакция со временем. Подобные проблемы особенно актуальны в динамичных условиях, например, при регулировании давления пара. По сравнению с традиционными клапанами включения/выключения, которые просто многократно частично открываются и закрываются, правильно настроенные модулирующие системы могут сократить энергопотребление на 20–30 процентов в процессах регулирования температуры. Кроме того, наличие данных о положении позволяет прогнозировать потребность в техническом обслуживании путём анализа длительности ходов и выявления постепенных изменений позиционирования в течение длительного времени.

Раздел часто задаваемых вопросов

Какие типы электрических приводов подходят для шаровых кранов?

Приводы с поворотом на четверть оборота идеально подходят для шаровых кранов, поскольку этим кранам, как правило, требуется поворот ровно на 90 градусов.

Почему многооборотные приводы лучше всего работают с задвижками и вентилями?

Многооборотные приводы необходимы для задвижек и вентилей, поскольку они обеспечивают большое количество оборотов, требующееся для точного регулирования в модулирующих системах.

Как можно обеспечить правильный подбор размера электропривода для моего клапана?

Правильный подбор размера электропривода включает проверку соответствия крутящего момента или осевого усилия, требуемых клапаном, с учетом как статических, так и динамических нагрузок.

В чем преимущество модулирующих систем по сравнению с традиционными клапанами «включено/выключено»?

Модулирующие системы обеспечивают точную регулировку, снижают энергопотребление до 30 % и предоставляют данные о положении, которые помогают прогнозировать потребность в техническом обслуживании.