Разуменне рэгулюючых клапанаў

Накіраваны рэгулюючы клапан (DCV) - гэта гідраўлічны або пнеўматычны кампанент, які кіруе шляхам патоку рабочай вадкасці ў сістэме перадачы энергіі. Клапан кантралюе, ці цячэ вадкасць, куды яна цячэ і калі паток пачынаецца або спыняецца. Змяняючы гэтыя напрамкі патоку, накіравальны клапан вызначае, як рухаюцца такія прывады, як гідраўлічныя цыліндры або рухавікі, што робіць яго камандным цэнтрам для любой ланцуга харчавання вадкасці.

Успрымайце накіравальны рэгулюючы клапан як аператара чыгуначных стрэлачнікаў. Гэтак жа, як пераключальнік накіроўвае цягнікі на розныя шляхі, накіравальны клапан накіроўвае вадкасць пад ціскам у розныя порты і каналы. Гэтая магчымасць маршрутызацыі дазваляе адной помпе або кампрэсару сілкаваць некалькі прывадаў у розных напрамках і паслядоўнасцях. Клапан знаходзіцца паміж крыніцай энергіі (помпай) і рабочымі кампанентамі (цыліндрамі, рухавікамі), пераводзячы сігналы кіравання ў дакладныя руху вадкасці.

У вадкаснай энергетыцы тры асноўныя элементы кіравання вызначаюць паводзіны сістэмы: кіраванне напрамкам, кіраванне ціскам і кіраванне патокам. Накіраваны клапан выконвае выключна першую адказнасць, хоць яго характарыстыкі пераключэння непасрэдна ўплываюць на два іншых параметру. Калі накіравальны клапан змяняе становішча, могуць узнікнуць імгненныя скокі ціску, якія патрабуюць каардынацыі з клапанамі скіду ціску. Падобным чынам унутраныя каналы патоку клапана ўплываюць на агульны супраціў патоку сістэмы і энергаэфектыўнасць.

Працоўны механізм: канструкцыі шпулі і талеркі

Накіраваныя клапаны забяспечваюць кіраванне патокам з дапамогай двух асноўных механічных канструкцый: золотниковых клапанаў і тарельчатых клапанаў. Кожная канструкцыя прапануе розныя перавагі ў залежнасці ад патрабаванняў прымянення.

Праца золотникового клапана

Димензионисање вентила за течност следи различите принципе пошто су течности у суштини нестишљиве. Једначина за димензионисање повезује брзину протока са падом притиска преко вентила користећи коефицијент пражњења. Прорачун је једноставнији од димензионисања гаса, али и даље захтева пажљиву пажњу на ефекте вискозности и потенцијално треперење ако пад притиска изазове испаравање течности.

Канструкцыі сервакранаў звычайна выкарыстоўваюць двухступеньчатую канструкцыю з соплам-засланкай першай ступені або рэактыўным механізмам, які кантралюе становішча золотника другой ступені. Першая ступень забяспечвае высокую дакладнасць пры мінімальнай магутнасці, а другая ступень забяспечвае прапускную здольнасць, неабходную для прывадаў. Аднак вузкія зазоры і невялікія адтуліны ў канструкцыях першай ступені робяць сервоклапаны надзвычай адчувальнымі да забруджванняў. Патрабаванні да чысціні вадкасці часта вызначаюць коды ISO 4406 16/14/11 або больш чыстыя - значна больш жорсткія, чым 18/16/13, прымальныя для стандартных накіравальных клапанаў.

Гэтая дакладная пасадка таксама стварае ўразлівасць. Часціцы забруджвання, якія набліжаюцца да памеру зазору, могуць уклініцца паміж шпулькай і адтулінай, выклікаючы заліпанне шпулькі. Калі золотник не можа свабодна рухацца, клапан не рэагуе на сігналы кіравання, патэнцыйна пакідаючы прывады ў непрадугледжаным становішчы. Гэтая адчувальнасць тлумачыць, чаму надзейнасць золотникового клапана непасрэдна карэлюе з узроўнем чысціні гідраўлічнай вадкасці.

Канструкцыя талеркавага клапана

Талеркавыя клапаны выкарыстоўваюць іншы падыход да ўшчыльнення. Элемент у форме конуса або шара прыціскае адпаведнае сядзенне, каб перакрыць паток. Калі сіла кіравання падымае талерку з яе сядзення, вадкасць праходзіць праз адкрыты канал. Ушчыльняльны кантакт метал-метал або ўзмоцнены эластамерам забяспечвае нулявую або амаль нулявую ўцечку, што робіць тарельчатыя клапаны ідэальнымі для ланцугоў, якія патрабуюць працяглага ўтрымання ціску без дрэйфу.

Працоўная тэмпература ўплывае на хуткасць назапашвання забруджванняў. Гідраўлічныя сістэмы, якія працуюць пры тэмпературы вышэй за 80°C, паскараюць акісленне алею, утвараючы лак і шлам, якія пакрываюць золотники клапанаў і абмяжоўваюць рух. Магутнасць сістэмы астуджэння павінна падтрымліваць тэмпературу алею ў межах 40-65°C для аптымальнага тэрміну службы і надзейнасці клапана. Перапады тэмператур у перыяды высокага попыту або неадпаведныя памеры ахаладжальніка паступова пагаршаюць чысціню сістэмы нават пры належнай фільтрацыі.

Класіфікацыя па канфігурацыі порта і пазіцыі

Прамысловы стандартны метад класіфікацыі накіравальных клапанаў выкарыстоўвае пагадненне аб найменні "N-way M-position". Гэтая сістэма дакладна апісвае злучэнне і функцыянальнасць клапана.

Першая лічба (N) паказвае колькасць партоў або "шляхоў", якія забяспечвае клапан для знешніх злучэнняў. Гэтыя парты выконваюць пэўныя функцыі. У гідраўлічных сістэмах агульныя абазначэнні портаў ўключаюць P для падачы ціску, A і B для злучэнняў з камерамі прывада, T для вяртання бака, а часам X і Y для пілотных сігналаў кіравання. Пнеўматычныя клапаны прытрымліваюцца аналагічных пагадненняў з пранумараванымі портамі ў адпаведнасці са стандартам ISO 5599.

Другая лічба (M) паказвае, колькі стабільных пазіцый можа захоўваць золотник або элемент клапана. Кожная пазіцыя стварае іншую канфігурацыю ўнутранага шляху патоку, падключаючы пэўныя парты і блакуючы іншыя. Клапан можа злучаць P з A у адным становішчы, затым злучаць P з B у іншым становішчы, накіроўваючы вадкасць у процілеглыя бакі цыліндра.

Агульныя канфігурацыі клапанаў

**2-хадавыя 2-пазіцыйныя (2/2) клапаны** функцыянуюць як простыя элементы кіравання ўключэння і выключэння. Адна пазіцыя блакуе паток цалкам; іншая дазваляе патоку праходзіць. Гэтыя клапаны з'яўляюцца ў такіх праграмах, як схемы блакіроўкі машыны або асноўнае кіраванне цыліндрамі, дзе магутнасць патрабуецца толькі для руху наперад.

**3-хадавыя 2-пазіцыйныя (3/2) клапаны** падыходзяць для цыліндраў простага дзеяння або прывадаў з спружынным вяртаннем. Клапан па чарзе падключае ціск да прывада (пашыраючы яго) або злучаючы прывад з бакам (дазваляючы ўцягванне з дапамогай спружыны). У многіх пнеўматычных цыліндрах выкарыстоўваецца такое размяшчэнне, паколькі сціснутае паветра выцякае ў атмасферу, а не вяртаецца ў рэзервуар.

**4-хадовыя 3-пазіцыйныя (4/3) клапаны** прадстаўляюць найбольш універсальную канфігурацыю для прамысловай гідраўлікі. Гэтыя клапаны кіруюць цыліндрамі падвойнага дзеяння або двухнакіраванымі рухавікамі. Тры пазіцыі звычайна забяспечваюць выцягванне, уцягванне і стан па цэнтры. Дызайн цэнтральнага становішча вызначае крытычныя паводзіны сістэмы, калі клапан знаходзіцца ў нейтральным становішчы.

Розныя канфігурацыі цэнтральнага становішча служаць розным мэтам. "O" або закрыты цэнтр блакуе ўсе чатыры порты, гідраўлічна фіксуючы прывад на месцы, але таксама затрымліваючы выхад помпы без шляху патоку. Для гэтага неабходны асобны механізм разгрузкі помпы. "H" або адкрыты цэнтр злучае ўсе порты разам, дазваляючы прываду свабодна плаваць, у той час як помпа цыркулюе вадкасць у бак пры мінімальным ціску. "P" або тандэмны цэнтр блакуе працоўныя адтуліны (A і B), каб утрымліваць прывад у становішчы пры падключэнні помпы да бака для разгрузкі. Інжынеры выбіраюць цэнтральныя канфігурацыі ў залежнасці ад таго, патрэбна ім утрыманне пазіцыі, свабоднае перамяшчэнне або разгрузка помпы ў нейтральных умовах.

**5-хадавыя клапаны** звычайна з'яўляюцца ў пнеўматычных прыладах, забяспечваючы падачу ціску, два працоўныя порты і два асобныя выпускныя порты. Двайныя выхлапы дазваляюць незалежна кантраляваць вентыляцыю з канца цыліндру, што важна, калі супрацьціск уплывае на паводзіны прывада або калі выхлапы з адной камеры цыліндру павінны ісці асобна з-за шуму або забруджвання.

Keng Äntwert op Kontrollsignaler, onregelméisseg Bewegung, lues oder onkomplett Verréckelung

Накіравальныя клапаны пераключаюцца паміж становішчамі з дапамогай розных механізмаў прывада. Выбар залежыць ад адлегласці кіравання, патрабаванняў да аўтаматызацыі, даступных крыніц энергіі і хуткасці рэакцыі.

Ручное прывядзенне ў дзеянне

Ручное кіраванне з дапамогай рычагоў, кнопак або педаляў забяспечвае прамое механічнае кіраванне. Гэтыя метады падыходзяць для прыкладанняў, дзе аператары працуюць побач з абсталяваннем або дзе важна простае, надзейнае кіраванне без залежнасці ад электрычнасці. Некаторыя клапаны з ручным кіраваннем уключаюць фіксуючыя механізмы, якія ўтрымліваюць абранае становішча, пакуль аператар не зменіць яго зноў. Іншыя выкарыстоўваюць спружынны вяртанне, аўтаматычнае цэнтраванне, калі аператар адпускае элемент кіравання.

Саленоід (электрамагнітны) прывад

Электрамагнітнае прывядзенне ў дзеянне дамінуе ў сучасных аўтаматызаваных сістэмах. Электрамагнітная шпулька стварае магнітную сілу, якая цягне поршань, які затым зрушвае золотник клапана. Саленоіды забяспечваюць дыстанцыйнае кіраванне і інтэграцыю з праграмуемымі лагічнымі кантролерамі (ПЛК) або іншымі электроннымі сістэмамі кіравання.

Саленоіды працуюць альбо ад пераменнага току (AC), альбо ад пастаяннага току (DC). Саленоіды пастаяннага току забяспечваюць больш плаўнае зачапленне з меншымі механічнымі ўдарамі і шумам у параўнанні з саленоідамі пераменнага току. Магнітная сіла ў шпульках пастаяннага току застаецца пастаяннай, у той час як саленоіды пераменнага току адчуваюць ваганні сілы на частаце сеткі (50 або 60 Гц), што выклікае вібрацыю і гудзенне. Па гэтай прычыне канструкцыі прамысловых клапанаў часта ўключаюць у сябе ўнутраныя схемы выпрамніка, нават калі на клапан падаецца сетка пераменнага току. Выпрамнік пераўтворыць уваходны пераменны ток у пастаянны, кіруючы электрамагнітам плыўным пастаянным токам, захоўваючы пры гэтым сумяшчальнасць з сістэмамі электрасілкавання пераменнага току на аб'екце.

Час водгуку для электрамагнітных клапанаў звычайна складае ад 15 да 100 мілісекунд у залежнасці ад памеру клапана, калянасці спружыны і магутнасці электрамагніта. Больш хуткая рэакцыя патрабуе больш магутных саленоідаў, што павялічвае спажыванне электраэнергіі і вылучае больш цяпла. Такія прыкладанні, як хуткае пераключэнне або дакладныя паслядоўнасці часу, патрабуюць дбайнай спецыфікацыі саленоіда, каб збалансаваць хуткасць з патрабаваннямі да магутнасці і абмежаваннямі тэмпературы шпулькі.

Прывад пілота

Прывядзенне ў дзеянне пілота выкарыстоўвае ціск вадкасці для зрушэння клапана. Невялікія пілотныя клапаны (часта з электрамагнітным кіраваннем) накіроўваюць кантрольны ціск у камеры на кожным канцы асноўнага золотника клапана. Перапад ціску на золотник стварае сілу, якая перамяшчае яго ў зададзенае становішча. Такое размяшчэнне забяспечвае эфект памнажэння сілы, дазваляючы невялікім электрычным сігналам да пілотнага клапана кіраваць значна большым галоўным клапанам, які працуе з вялікім патокам і ціскам.

Клапаны з пілотным кіраваннем пераадольваюць практычныя абмежаванні памераў і магутнасці прамога электрамагнітнага прывядзення ў дзеянне. Прапускная здольнасць электрамагнітных клапанаў прамога дзеяння рэдка перавышае 100 літраў у хвіліну, таму што большыя шпулькі патрабуюць прапарцыйна вялікіх электрамагнітных сіл для зрушэння супраць сіл спружыны і вадкасці. Пілотны рэжым апрацоўвае хуткасць патоку, якая перавышае 1000 літраў у хвіліну, выкарыстоўваючы кампактныя электрамагнітныя пілотныя клапаны, спажываючы толькі 10-20 Вт электраэнергіі.

Двухступеньчатая канструкцыя замяняе хуткасць рэакцыі на павелічэнне сілы. Звычайны пілотны клапан рэагуе праз 50-150 мілісекунд у параўнанні з 15-50 мілісекундамі для клапанаў прамога дзеяння аналагічнага памеру. Затрымка ўзнікае з-за часу, неабходнага для павышэння ціску і разгерметызацыі пілотных камер падчас руху золотника. Для многіх прамысловых прыкладанняў гэты кампраміс аказваецца прымальным, улічваючы рэзкае паляпшэнне здольнасці апрацоўваць паток.

Разуменне сімвалаў клапанаў ISO 1219

У схемах вадкаснага сілкавання выкарыстоўваюцца стандартызаваныя сімвалы, вызначаныя ISO 1219, для прадстаўлення функцый клапана без дэталяў фізічнай канструкцыі. Гэтая сімвалічная мова дазваляе інжынерам ва ўсім свеце чытаць і праектаваць гідраўлічныя і пнеўматычныя схемы, незалежна ад моўных бар'ераў або канкрэтных вытворцаў кампанентаў.

У натацыі ISO 1219 кожнае становішча клапана адлюстроўваецца ў выглядзе квадратнай рамкі. Трохпазіцыйны клапан паказвае тры суседнія скрынкі. Парты злучаюцца з лініямі, якія ідуць ад крайніх скрынак. Унутры кожнага поля стрэлкі паказваюць шляхі патоку, актыўныя ў гэтай пазіцыі, у той час як заблакаваныя порты паказваюць Т-вобразныя злучэнні або суцэльныя лініі. Спосабы прывядзення ў дзеянне адлюстроўваюцца ў выглядзе сімвалаў на канцах зборкі скрынкі - трыкутнікі для саленоідаў, прастакутнікі з дыяганальнымі лініямі для ручных рычагоў або сімвалы спружын для механізмаў спружыннага вяртання.

Чытанне сімвала клапана патрабуе ідэнтыфікацыі поля, якое прадстаўляе бягучае або нейтральнае становішча, а затым адсочвання партоў, якія падключаюцца праз гэта поле. Калі клапан пераходзіць у іншае становішча, суседняя скрынка слізгае (канцэптуальна), і шляхі патоку, паказаныя ў гэтай скрынцы, становяцца актыўнымі. Гэты візуальны метад хутка перадае логіку клапана, не патрабуючы дэталёвага разумення ўнутранай геаметрыі золотника або ўшчыльнення.

Прамысловыя прымянення ў розных сектарах

Накіраваныя клапаны забяспечваюць аўтаматызаванае кіраванне рухам у незлічоных прамысловых працэсах. Іх прымяненне ахоплівае ад масіўнага будаўнічага абсталявання да дакладных вытворчых сістэм.

• Мабільная гідраўлікау значнай ступені абапіраецца на накіравальныя клапаны для каардынацыі некалькіх функцый. Аператар экскаватара кіруе функцыямі стралы, рукояткі, каўша і павароту з дапамогай групы накіравальных клапанаў, кожны з якіх рэгулюе іншы гідраўлічны цыліндр або рухавік.
• Аўтаматызацыя вытворчасцівыкарыстоўвае накіравальныя клапаны для паслядоўнасці такіх аперацый, як заціск, прэсаванне і перадача дэталяў. Робатызаваная зварачная станцыя можа выкарыстоўваць дзясяткі накіравальных клапанаў для размяшчэння нарыхтовак, актывацыі заціскаў і кіравання прывадамі наканечнікаў зваркі.
• Перапрацоўчыя галінывыкарыстоўвайце накіравальныя клапаны для змешвання, кіравання засаўкай і дывертарам і функцый аварыйнага адключэння. Накіраваны клапан можа накіроўваць тэхналагічную вадкасць паміж рознымі рэзервуарамі або перанакіроўваць паток падчас ненармальных умоў.
• Марскія і афшорныя праграмыпатрабуюцца накіравальныя клапаны, якія вытрымліваюць агрэсіўныя асяроддзя і захоўваюць функцыянальнасць на працягу працяглых перыядаў без абслугоўвання. Сістэмы рулявога кіравання караблямі і падводнае абсталяванне залежаць ад надзейных клапанаў кіравання.

Параметры працы і крытэрыі выбару

Выбар адпаведнага накіравальнага клапана патрабуе адпаведнасці некалькіх спецыфікацый прадукцыйнасці патрабаванням прымянення.

Максімальны працоўны ціск

Намінальны ціск паказвае на максімальны ўстойлівы ціск, які корпус клапана і ўшчыльнення могуць вытрымаць без паломкі або празмернай уцечкі. Гідраўлічныя накіравальныя клапаны звычайна маюць ціск ад 210 да 420 бар (3000-6000 фунтаў на квадратны дюйм) для прамысловага прымянення, а спецыялізаваныя канструкцыі дасягаюць 700 бар і вышэй для звышмоцнага мабільнага абсталявання. Пнеўматычныя клапаны звычайна працуюць пры значна больш нізкім ціску, ад 6 да 10 бар (87-145 фунтаў на квадратны дюйм), што адпавядае стандартным сістэмам сціснутага паветра.

Намінальны ціск павінен перавышаць максімальны ціск у сістэме, уключаючы любыя скокі ціску, якія адбываюцца падчас змены нагрузкі або запуску помпы. Запас трываласці на 25-30% вышэй нармальнага працоўнага ціску забяспечвае разумную абарону ад нечаканых пераходных працэсаў.

Прапускная здольнасць і падзенне ціску

Прапускная здольнасць (Q) вызначае максімальную хуткасць патоку, якую можа прапускаць клапан, падтрымліваючы прымальнае падзенне ціску і павышэнне тэмпературы. Перапад ціску (ΔP) уяўляе сабой страту ціску паміж уваходным і выпускным адтулінамі пры намінальным расходзе. Гэтыя страты ператвараюцца ў цяпло і марную энергію.

Узаемасувязь паміж патокам, перападам ціску і стратай магутнасці вынікае з ураўнення:

Дзе страты магутнасці выяўляюцца ў ватах, калі расход выкарыстоўвае літры ў хвіліну, а падзенне ціску выкарыстоўвае бары (з адпаведнымі каэфіцыентамі пераўтварэння адзінак). Сучасныя высокаэфектыўныя накіравальныя клапаны забяспечваюць намінальны паток 60-100 літраў у хвіліну пры перападах ціску ніжэй за 1 бар. Гэтая канструкцыя з нізкім падзеннем ціску зніжае патрабаванні да выпрацоўкі цяпла і магутнасці помпы, непасрэдна паляпшаючы энергаэфектыўнасць сістэмы і зніжаючы патрабаванні да сістэмы астуджэння.

Напрыклад, клапан, які прапускае 80 літраў у хвіліну з перападам ціску 2 бара, марнуе прыблізна 266 Вт (80 л/мін × 2 бара × 16,67 Вт/бар/л/хв). Зніжэнне перападу ціску да 0,5 бар зніжае гэтыя страты да 67 Вт, эканомячы 199 Вт бесперапынна падчас працы. На працягу тысяч гадзін працы гэтая розніца прыводзіць да значных выдаткаў на энергію і памяншэння дэградацыі алею ад цяпла.

Час водгуку і характарыстыкі пераключэння

Час водгуку вымярае інтэрвал паміж падачай сігналу кіравання і поўнай зменай становішча клапана. Хуткая рэакцыя забяспечвае хуткае змяненне руху і дакладны час у аўтаматычных паслядоўнасцях. Аднак вельмі хуткае пераключэнне можа выклікаць разбуральныя скокі ціску (гідраўдар) пры раптоўным спыненні высакахуткасных слупоў вадкасці.

Удасканаленыя накіравальныя клапаны ўключаюць у сябе функцыі мяккага пераключэння або рампы, якія кантралююць паскарэнне золотника падчас змены становішча. Гэтыя функцыі наўмысна запавольваюць пачатковы рух золотника, каб паступова перанакіроўваць паток, а затым хутка завяршаюць пераключэнне, калі хуткасць вадкасці паменшыцца. Вынік спалучае разумны час водгуку са зніжэннем ударнай нагрузкі на кампаненты сістэмы.

Стандарты мантажу і інтэрфейсу

Інтэрфейсы механічнага мацавання адпавядаюць стандартам ISO 4401 (раней вядомым як стандарты CETOP або NFPA). Агульныя памеры ўключаюць NG6 (таксама званы D03), NG10 (D05) і NG25 (D08), з нумарам, які паказвае малюнак нітаў мантажнай паверхні і памер порта. Стандартызаваны мантаж забяспечвае ўзаемазаменнасць паміж вытворцамі і спрашчае праектаванне сістэмы з выкарыстаннем модульных калектараў.

Мантаж калектара канцэнтруе некалькі клапанаў на адным апрацаваным алюмініевым або сталёвым блоку, які змяшчае ўнутраныя праточныя каналы. Такі падыход ліквідуе знешнія трубаправоды паміж портамі клапана і прывада, памяншаючы патэнцыйныя кропкі ўцечкі, паляпшаючы шчыльнасць упакоўкі і дазваляючы аптымізаваць ўнутраныя каналы патоку з мінімальнай турбулентнасцю і стратай ціску.

Пашыранае кіраванне: прапарцыйныя і сервакраны

У той час як двухпакаёвыя клапаны забяспечваюць адэкватны кантроль для многіх прыкладанняў, некаторыя сістэмы патрабуюць бесперапыннага рэгулявання патоку і кірунку, а не дыскрэтнага пераключэння.

Тэхналогія прапарцыйнага клапана

У прапарцыйных накіраваных клапанах выкарыстоўваюцца электрамагніты з пераменнай сілай або рухавікі з крутоўным момантам для бесперапыннага размяшчэння золотника, а не толькі ў канчатковых пазіцыях. Зрушэнне залатніка становіцца прапарцыйным сігналу ўваходнага току, што дазваляе бесступенчата рэгуляваць паток у дыяпазоне клапана. Гэтая магчымасць забяспечвае плыўнае паскарэнне і запаволенне, дакладны кантроль хуткасці і асцярожную апрацоўку нагрузкі, што немагчыма з дапамогай пераключаючых клапанаў.

Высокаэфектыўныя прапарцыйныя клапаны ўключаюць датчыкі зваротнай сувязі па становішчы, як правіла, лінейныя пераменныя дыферэнцыяльныя трансфарматары (LVDT), якія кантралююць фактычнае становішча золотника. Кантролер з замкнёным контурам параўноўвае зададзенае становішча з фактычным, рэгулюючы ток саленоіда, каб ліквідаваць памылку становішча. Гэты механізм зваротнай сувязі забяспечвае дакладнае пазіцыянаванне шпулькі, нягледзячы на ​​змены трэння, сілы ціску і ўздзеянне тэмпературы.

Сучасныя прапарцыйныя клапаны маюць гістэрэзіс ніжэй за 1% ад поўнага ходу. Гістэрэзіс уяўляе розніцу ў становішчы пры набліжэнні да мэты з напрамкаў павелічэння і памяншэння. Нізкі гістэрэзіс забяспечвае паслядоўную рэакцыю незалежна ад папярэдняга кірунку руху шпулі, што мае вырашальнае значэнне для дакладнага кіравання рухам і прадухілення ваганняў становішча.

Некаторыя прапарцыйныя клапаны выкарыстоўваюць прынцыпы зваротнай сувязі па ціску, вымяраючы ціск нагрузкі ў прывадзе і мадулюючы расход для кампенсацыі змяненняў нагрузкі. Гэтая кампенсацыя ціску падтрымлівае больш стабільную хуткасць прывада пры зменлівых нагрузках без неабходнасці знешніх кампенсатараў патоку. Тэхніка павышае жорсткасць сістэмы і дакладнасць кіравання ў такіх прыкладаннях, як машыны для выпрабавання матэрыялаў або фармовачныя прэсы, дзе нагрузкі змяняюцца падчас працоўнага цыклу.

Разуменне сімвалаў клапанаў ISO 1219

Сервоклапы ўяўляюць сабой самы высокі ўзровень прадукцыйнасці ў тэхналогіі накіраванага кіравання. Гэтыя прылады дасягаюць частатнай характарыстыкі, якая перавышае 100 Гц, з дазволам пазіцыі ніжэй за 0,1% ходу. Паверхні кіравання аэракасмічнымі палётамі, сістэмы рулявога кіравання марскімі караблямі і машыны для выпрабаванняў матэрыялаў, якія павінны дакладна кантраляваць сілу або становішча на высокіх частотах, - усё гэта залежыць ад магчымасцей серваклапана.

Канструкцыі сервакранаў звычайна выкарыстоўваюць двухступеньчатую канструкцыю з соплам-засланкай першай ступені або рэактыўным механізмам, які кантралюе становішча золотника другой ступені. Першая ступень забяспечвае высокую дакладнасць пры мінімальнай магутнасці, а другая ступень забяспечвае прапускную здольнасць, неабходную для прывадаў. Аднак вузкія зазоры і невялікія адтуліны ў канструкцыях першай ступені робяць сервоклапаны надзвычай адчувальнымі да забруджванняў. Патрабаванні да чысціні вадкасці часта вызначаюць коды ISO 4406 16/14/11 або больш чыстыя - значна больш жорсткія, чым 18/16/13, прымальныя для стандартных накіравальных клапанаў.

Бяспека ў небяспечных умовах

Прамысловая арматура, якая працуе ў выбуханебяспечнай атмасферы, патрабуе спецыяльнай сертыфікацыі для прадухілення крыніц узгарання. Сертыфікат ATEX (Atmosphères Explosibles) для еўрапейскіх рынкаў і эквівалентныя стандарты IECEx для міжнародных прыкладанняў вызначаюць патрабаванні да канструкцыі электрычных кампанентаў, такіх як саленоіды, у патэнцыйна выбуханебяспечных асяроддзях.

У выбухаабароненых накіраваных клапанах выкарыстоўваецца вогнетрывалы корпус, у якім унутраная іскра або гарачая паверхня прадухіляюць узгаранне знешніх газаў. У корпусе электрамагніта выкарыстоўваецца трывалая канструкцыя са спецыяльна апрацаванымі спалучальнымі паверхнямі, якія прадухіляюць распаўсюджванне полымя, нават калі адбываецца ўнутранае ўзгаранне. У некаторых канструкцыях выкарыстоўваецца искробезопасная схема, якая абмяжоўвае электрычную энергію да ўзроўняў, не здольных да ўзгарання пры няспраўнасці.

Гэтыя клапаны з сертыфікатам бяспекі дазваляюць выкарыстоўваць тэхналогію прапарцыйнага кіравання на прадпрыемствах хімічнай перапрацоўкі, нафтаперапрацоўчых заводах, фармацэўтычнай вытворчасці і горназдабыўной прамысловасці, дзе гаручыя матэрыялы ўяўляюць пастаянную небяспеку выбуху. Інтэграцыя перадавых магчымасцяў кіравання са строгімі стандартамі бяспекі дэманструе, як сучасная тэхналогія клапанаў абслугоўвае патрабавальныя і небяспечныя дадаткі.

Агульныя рэжымы адмоваў і практыкі тэхнічнага абслугоўвання

Нягледзячы на ​​дбайную канструкцыю, накіравальныя клапаны падвяргаюцца рэжымам зносу і збою, якія ўплываюць на прадукцыйнасць і бяспеку сістэмы. Разуменне гэтых механізмаў адмовы накіроўвае эфектыўныя стратэгіі тэхнічнага абслугоўвання.

Заліпанне шпулі і забруджванне

Заліпанне золотника ўяўляе найбольш частую няспраўнасць клапана ў гідраўлічных сістэмах. Стан узнікае, калі трэнне паміж золотником і адтулінай перавышае даступную сілу спрацоўвання, што перашкаджае руху золотника. Асноўныя прычыны ўключаюць часціцы забруджвання, якія затрымаліся ў зазорах, адклады лаку ад акісленага гідраўлічнага алею, карозію ад вільгаці і механічныя драпіны ад папярэдняга ўварвання часціц.

Кантроль забруджвання забяспечвае асноўную абарону ад прыліпання шпулькі. Чысціня гідраўлічнай вадкасці павінна адпавядаць спецыфікацыям вытворцы клапанаў або перавышаць іх, што звычайна патрабуе фільтрацыі ў адпаведнасці з кодамі чысціні ISO 4406 паміж 18/16/13 для стандартных клапанаў і 16/14/11 для прапарцыйных клапанаў. Гэтыя коды вызначаюць максімальную колькасць часціц памерам 4, 6 і 14 мікраметраў на 100 мілілітраў вадкасці. Кожнае трохступеньчатае павелічэнне кодавага нумара азначае падваенне канцэнтрацыі часціц.

Працоўная тэмпература ўплывае на хуткасць назапашвання забруджванняў. Гідраўлічныя сістэмы, якія працуюць пры тэмпературы вышэй за 80°C, паскараюць акісленне алею, утвараючы лак і шлам, якія пакрываюць золотники клапанаў і абмяжоўваюць рух. Магутнасць сістэмы астуджэння павінна падтрымліваць тэмпературу алею ў межах 40-65°C для аптымальнага тэрміну службы і надзейнасці клапана. Перапады тэмператур у перыяды высокага попыту або неадпаведныя памеры ахаладжальніка паступова пагаршаюць чысціню сістэмы нават пры належнай фільтрацыі.

Прагрэсаванне ўнутранай уцечкі

Унутраная ўцечка міма золотников паступова павялічваецца па меры зносу паверхняў падчас звычайнай працы. Дапушчальная хуткасць уцечкі для новых золотниковых клапанаў вагаецца ад 5-20 мілілітраў у хвіліну ў залежнасці ад памеру і канструкцыі клапана. Па меры зносу ўцечка можа дасягаць 50-100 мілілітраў у хвіліну, перш чым спатрэбіцца замена клапана.

Празмерная ўнутраная ўцечка выяўляецца больш павольным рухам прывада, немагчымасцю падтрымліваць ціск падчас перыядаў вытрымкі і павышаным нагрэвам алею ў выніку ўнутранай цыркуляцыі патоку. Праверка на ўцечку прадугледжвае вымярэнне патоку праз заблакаваныя порты або параўнанне хуткасцей прывада пад нагрузкай з базавымі вымярэннямі. Прагрэсіўны маніторынг выяўляе тэндэнцыі зносу да ўзнікнення крытычных паломак.

Саленоід і электрычныя збоі

Электрамагнітныя шпулькі выходзяць з ладу з-за электрычнага перанапружання, цеплавой перагрузкі, траплення вільгаці або механічнага пашкоджання. Электрамагніты бесперапыннага рэжыму, разлічаныя на 100% працоўны цыкл, могуць працаваць неабмежаваны час пры намінальным напрузе і максімальнай тэмпературы навакольнага асяроддзя. Электрамагніты з перыядычным рэжымам працы патрабуюць перыядаў адключэння для астуджэння і не пераграваюцца пры занадта хуткім цыкле або бесперапынным уключэнні.

Змены напружання за межамі вызначанага дыяпазону (+/-10% тыпова) паскараюць выхад шпулькі з ладу. Нізкае напружанне памяншае магнітную сілу, патэнцыйна выклікаючы няпоўнае пераключэнне шпулі або павольную рэакцыю. Празмернае напружанне павялічвае спажыванне току і вылучэнне цяпла, пагаршаючы ізаляцыю шпулькі да кароткага замыкання. Няспраўнасці выпрамніка ў клапанах з харчаваннем ад пераменнага току выклікаюць незвычайныя паводзіны шпулькі, калі невыпрамлены пераменны ток дасягае саленоіда пастаяннага току, ствараючы вагальныя магнітныя сілы і празмерны нагрэў.

Працэдуры дыягностыкі падазраваных няспраўнасцяў саленоіда ўключаюць вымярэнне супраціву (у параўнанні са значэннямі на таблічцы), праверку напружання на злучэнні саленоіда падчас спробы працы і тэставанне ручнога адмены для ізаляцыі электрычных ад механічных праблем. Многія прамысловыя прапарцыйныя клапаны і клапаны з пілотным кіраваннем уключаюць механізмы ручнога перакрыцця, якія дазваляюць механічна пераключаць золотник нават пры адмове электрычных сістэм, забяспечваючы крытычную аварыйную функцыянальнасць.

Рэкамендацыі па прафілактычным абслугоўванні

Эфектыўнае тэхнічнае абслугоўванне накіраванага клапана засяроджваецца на абароне дакладнага інтэрфейсу золотник-ствол і электрычных кампанентаў ад дэградацыі.

Кіраванне якасцю вадкасці складае аснову. Устанавіце базавую чысціню вадкасці шляхам лабараторнага аналізу новага алею і перыядычна правярайце ўзровень чысціні падчас працы. Мэтавыя коды ISO 4406, прыдатныя для ўсталяваных тыпаў клапанаў. Замяняйце фільтруючыя элементы з рэкамендаванай перыядычнасцю незалежна ад паказчыкаў перападу ціску, так як фільтры глыбіннага тыпу могуць дасягаць ёмістасці для дробных часціц, а перапад ціску застаецца нізкім.

Маніторынг тэмпературы дапамагае выявіць ненармальныя ўмовы да пашкоджання. Празмерная тэмпература паказвае на недастатковую магутнасць астуджэння, абмежаванні патоку, якія выклікаюць падзенне ціску, або ўнутраную ўцечку, якая вылучае цяпло. Усталюйце датчыкі тэмпературы ў крытычных месцах, уключаючы блокі калектараў клапанаў, асабліва на прапарцыйных клапанах, якія вылучаюць больш цяпла ад унутранай уцечкі і рассейвання электрычнай энергіі.

Распрацоўка сістэматычных працэдур праверкі і тэсціравання. Запішыце базавыя даныя прадукцыйнасці, уключаючы час цыклу прывада, максімальны дасягнуты ціск і спажыванне току саленоіда падчас уводу ў эксплуатацыю. Перыядычнае параўнанне з базавым узроўнем паказвае паступовыя тэндэнцыі пагаршэння. Вымярэнні часу водгуку з выкарыстаннем датчыкаў ціску і сістэм збору даных выяўляюць павелічэнне трэння або забруджвання да поўнага выхаду з ладу.

Распрацоўшчыкі сістэм павінны вызначаць клапаны з магчымасцю ручнога перакрыцця для крытычна важных функцый. Ручныя перавызначэнні забяспечваюць аварыйны рэжым пры электрычных збоях і ўключаюць дыягнастычную ізаляцыю паміж механічнымі і электрычнымі крыніцамі няспраўнасцяў. Механізм адмены таксама дазваляе правяраць працу прывада і нагрузкі незалежна ад электрычных сістэм клапана падчас ліквідацыі непаладак.

Эвалюцыя тэхналогіі накіраванага кіравання

Тэхналогія накіраваных клапанаў працягвае развівацца па некалькіх паралельных шляхах, кожны з якіх адпавядае патрабаванням канкрэтнай галіны.

Галоўнай тэндэнцыяй з'яўляецца інтэграцыя. Сучасныя клапаны ўсё часцей уключаюць бартавую электроніку, уключаючы шыну CAN або сувязь Industrial Ethernet, убудаваную дыягностыку, маніторынг току і тэмпературы шпулькі, а таксама працэдуры самакаліброўкі, якія кампенсуюць знос і ўздзеянне тэмпературы. Гэтыя разумныя клапаны пераходзяць з пасіўных кампанентаў на актыўных удзельнікаў сістэмы, якія паведамляюць пра стан здароўя і прагназуюць патрэбы ў абслугоўванні.

Энергаэфектыўнасць абумоўлівае пастаяннае ўдасканаленне канструкцыі і матэрыялаў траекторыі патоку. Камп'ютарнае мадэляванне патоку аптымізуе ўнутраныя каналы для мінімізацыі турбулентнасці і страты ціску. Некаторыя вытворцы цяпер вызначаюць падзенне ціску ніжэй за 0,5 бар пры намінальным расходзе для стандартных накіравальных клапанаў, што складае палову тыповых значэнняў папярэдніх дзесяцігоддзяў. Больш нізкія перапады ціску зніжаюць выпрацоўку цяпла і спажыванне энергіі помпай, падтрымліваючы карпаратыўныя мэты ўстойлівага развіцця і зніжэнне эксплуатацыйных выдаткаў.

Мініяцюрызацыя перамяшчае магчымасці кіравання ў меншыя пакеты. Канструкцыі картрыджаў з клапанамі, якія ўсталёўваюцца ў спецыяльныя калектары, забяспечваюць высокую прапускную здольнасць дзякуючы надзвычай кампактным канвертам. Гэтыя канфігурацыі абслугоўваюць мабільнае абсталяванне, дзе прастора і вага крытычна абмяжоўваюць дызайн сістэмы.

Будучыня, верагодна, прынясе больш глыбокую інтэграцыю паміж вадкімі сілавымі клапанамі і лічбавымі сістэмамі кіравання. Электрыфікацыя ў мабільным абсталяванні стварае магчымасці для цалкам электрычнага кіравання прывадам, які замяняе традыцыйную пілотную гідраўліку. Маніторынг стану праз датчыкі, убудаваныя ў клапаны, дазваляе выкарыстоўваць стратэгіі прагназавання тэхнічнага абслугоўвання, якія плануюць абслугоўванне на аснове фактычнага стану кампанентаў, а не фіксаваных інтэрвалаў. Гэтыя распрацоўкі пашыраць магчымасці накіраванага клапана, адначасова павышаючы надзейнасць і ўстойлівасць ва ўсіх прылажэннях вадкаснай энергіі.