Ako funguje ovládač riadiaceho ventilu?

Ako dodávateľ riadiaceho ventilu som sa často pýtal, ako funguje ovládač riadiaceho ventilu. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do detailov ovládacích ovládačov ovládacích ventilov a vysvetlím ich funkcie, typy a pracovné princípy, vďaka ktorým sú neoddeliteľnou súčasťou mnohých priemyselných procesov.

Pochopenie základov riadiacich ventilov a ovládačov

Predtým, ako sa ponoríme do fungovania ovládačov, je dôležité porozumieť úlohe riadiaceho ventilu v systéme. Riadiaci ventil je zariadenie používané na reguláciu prietoku, tlaku, teploty alebo hladiny tekutiny (kvapalina, plyn alebo para) v potrubí. Dosahuje to zmenou veľkosti prietoku na základe kontrolného signálu. Ovládanie je komponent, ktorý pohybuje stonkou ventilu, ktorý zase mení polohu zátky ventilu alebo disku, čím riadi prietok cez ventil.

Typy ovládačov

V kontrolných ventiloch sa používa niekoľko typov ovládačov, z ktorých každý má vlastnú skupinu výhod a aplikácií. Medzi najbežnejšie typy patrí pneumatické, elektrické, hydraulické a elektro - hydraulické ovládače.

Pneumatické ovládače

Pneumatické ovládače sa v priemysle široko používajú kvôli ich jednoduchosti, spoľahlivosti a efektívnosti nákladov. Pracujú pomocou komprimovaného vzduchu ako zdroja energie. Pneumatický ovládač zvyčajne pozostáva z piestu alebo membrány umiestneného vo valci. Keď je stlačený vzduch zavedený na jednu stranu piestu alebo membrány, vytvorí silu, ktorá pohybuje stonkou ventilu.

Pracovný princíp pneumatického piestového ovládača je nasledujúci: Komprimovaný vzduch sa dodáva na jednu stranu piestu. Tlak vzduchu vytvára silu na povrchu piestu, ktorý sa vypočíta vzorcom (f = p \ krát a), kde (f) je sila, (p) je tlak vzduchu a (a) je prierezová plocha piestov. Táto sila presúva piest, ktorý je spojený s ventilom, buď otváraním alebo zatváraním ventilu v závislosti od dizajnu.

Na druhej strane pneumatický maxragmový ovládač používa namiesto piestu flexibilnú membránovú membránu. Ak sa stlačený vzduch aplikuje na jednu stranu membrány, ohýba sa a tento pohyb sa prenesie do stonky ventilu. Pneumatické ovládače sa často používajú v aplikáciách, kde sú potrebné rýchle časy odozvy a zlyhanie - bezpečná prevádzka. Napríklad v závode na chemické spracovanie môže pneumatický ovládač v prípade núdze rýchlo vypnúť tok nebezpečnej chemikálie.

Elektrické ovládače

Elektrické ovládače používajú ako zdroj energie elektrický motor. Sú vhodné pre aplikácie, v ktorých je potrebná presná ovládacia a diaľková prevádzka. Elektrický pohon zvyčajne pozostáva z elektrického motora, prevodovky a hnacieho mechanizmu.

Elektrický motor poskytuje rotačnú silu, ktorá sa potom prevedie na lineárny pohyb cez prevodovku a hnací mechanizmus. Napríklad na premenu rotačného pohybu motora na lineárny pohyb sa môže použiť červové zariadenie alebo guľová skrutka na presun stonky ventilu. Elektrické ovládače môžu byť naprogramované tak, aby sa dosiahla konkrétna pozícia ventilu presne, vďaka čomu sú ideálne pre aplikácie, ako je regulácia prietoku vo vodnej čističke, kde je rozhodujúca presná regulácia prietoku.

Hydraulické ovládače

Hydraulické ovládače používajú tlanú hydraulickú tekutinu, zvyčajne olej, na vytvorenie sily potrebnej na presun stonky ventilu. Sú schopné vyrábať vysoké sily a často sa používajú vo veľkých priemyselných aplikáciách, napríklad v elektrárňach a rafinériách.

Hydraulický ovládač sa skladá z hydraulického valca, piestu a regulačného ventilu. Hydraulická tekutina sa čerpá na jednu stranu valca, čím sa vytvára sila na piest. Pohyb piestov sa potom prenesie na stonku ventilu. Hydraulické ovládače ponúkajú vysoké pomery energie - k hmotnosti a môžu pracovať pri vysokých tlakoch, čo im umožňuje zvládnuť veľké ventily a ťažké zaťaženie.

Elektro - hydraulické ovládače

Elektro - hydraulické ovládače kombinujú výhody elektrických a hydraulických systémov. Používajú elektrický motor na pohon hydraulického čerpadla, ktoré potom dodáva tlaku hydraulickú tekutinu do ovládača. Tento typ ovládača ponúka presné riadenie, výkon vysokej sily a rýchle časy odozvy. Elektro - hydraulické ovládače sa bežne používajú v aplikáciách, kde je potrebná presnosť aj vysoký výkon, napríklad v leteckom a automobilovom priemysle.

Pracovné zásady podrobne

Pozrime sa bližšie na to, ako pneumatický ovládač funguje v systéme riadiaceho ventilu. V typickom nastavení pneumatického regulačného ventilu je riadiaci signál, ktorý je zvyčajne signálom 3 - 15 psi (libry na štvorcový palec) v Spojených štátoch alebo 20 - 100 kPa signálu v iných častiach sveta. Tento riadiaci signál sa odosiela z radiča, ako je programovateľný logický radič (PLC) alebo distribuovaný riadiaci systém (DCS).

Riadiaci signál je prijatý polohovacími, čo je zariadenie, ktoré porovnáva požadovanú polohu ventilu (na základe riadiaceho signálu) so skutočnou polohou ventilu. Polohovateľ potom podľa toho nastaví tlak vzduchu dodávaného do ovládača. Ak je potrebné ďalej otvoriť ventil, polohovač zvyšuje tlak vzduchu na ovládač. Ak je potrebné ventil byť uzavretý, polohovačka znižuje tlak vzduchu.

Keď sa tlak vzduchu mení, sila pôsobiaca na piest alebo membrána v ovládači sa mení. To spôsobí, že sa posúva stonka ventilu, čo zase mení polohu ventilovej zástrčky alebo disku. Ventil sa neustále pohybuje, až kým skutočná poloha ventilu nezodpovedá požadovanej polohe označenej riadiacim signálom.

V elektrickom ovládači je riadiaci signál typicky elektrický signál, napríklad signál 4 - 20 mA. Riadiaci modul ovládača prijíma tento signál a porovnáva ho so spätnou väzbou zo snímača polohy, ktorý meria skutočnú polohu ventilu. Na základe tohto porovnania riadiaci modul upravuje rýchlosť a smer elektromotoru na presunutie ventilu do požadovanej polohy.

Dôležitosť ovládačov pri výkone riadiaceho ventilu

Akčný ovládač hrá rozhodujúcu úlohu pri výkone riadiaceho ventilu. Dobre navrhnutý a správne fungujúci ovládač zaisťuje presné a spoľahlivé riadenie toku tekutín. Umožňuje ventilu rýchlo reagovať na zmeny v kontrolnom signáli, čím sa udržiava požadované podmienky procesu.

Napríklad v systéme zahrievania, ventilácie a kondicionovania vzduchu (HVAC) môže regulačný ventil s ovládačom s vysokým výkonom presne regulovať prietok horúcej alebo studenej vody, čím zabezpečuje pohodlnú vnútornú teplotu. V závode na výrobu energie je ovládač, ktorý dokáže zvládnuť vysoké sily a pracovať v extrémnych podmienkach, je nevyhnutný na reguláciu toku pary do turbín, čím optimalizuje proces výroby energie.

Výber správneho ovládača

Pri výbere ovládača pre riadiaci ventil je potrebné zvážiť niekoľko faktorov. Patria sem typ kontroly tekutiny, prevádzkový tlak a teplota, požadovaný prietok, čas odozvy a bezpečné požiadavky na zlyhanie.

V prípade aplikácií, kde je tekutina korozívna alebo výbušná, môžu byť pre ovládač potrebné špeciálne materiály a vzory. V aplikáciách s vysokým tlakom môže byť hydraulický alebo elektro - hydraulický ovládač vhodný z dôvodu ich schopnosti vytvárať vysoké sily. Ak sú rozhodujúce rýchle časy odozvy, najlepšou voľbou môže byť pneumatický ovládač.

Záver

Záverom možno povedať, že ovládač je životne dôležitou súčasťou riadiaceho ventilu, ktorý je zodpovedný za preklad riadiaceho signálu do fyzického pohybu ventilového stonky. Či už ide o pneumatický, elektrický, hydraulický alebo elektro - hydraulický ovládač, každý typ má svoje vlastné jedinečné pracovné princípy a aplikácie.

Ako dodávateľ riadiaceho ventilu chápeme dôležitosť poskytovania vysoko kvalitných ovládačov, ktoré spĺňajú konkrétne potreby našich zákazníkov. Náš tím expertov vám môže pomôcť vybrať si správny ovládač vašej aplikácie a zaistiť optimálny výkon a spoľahlivosť.

Ak ste na trhu s kontrolnými ventilmi a ovládacími činmi, pozývame vás, aby ste sa k nám oslovili, aby ste sa dostali k podrobnej diskusii. Náš skúsený obchodný tím je pripravený vám pomôcť pri hľadaní najlepších riešení pre vaše priemyselné procesy. Kontaktujte nás ešte dnes a začnite diskusiu o obstarávaní a posuňte váš riadiaci systém na ďalšiu úroveň.

Odkazy

• „Príručka Control Valve“ od Miltona Beychoka.
• „Priemyselná prístrojová a kontrolná príručka“ od Bela Liptak.
• Rôzne technické dokumenty z priemyselných združení, ako sú prístrojové vybavenie, systémy a spoločnosť Automation Society (ISA).