中文简体
محرک در شیر پروانه ای چیست و چگونه کار می کند؟
یک محرک با اندازه ضعیف می تواند یک شیر پروانه ای با کارایی بالا را به یک کابوس تعمیر و نگهداری تبدیل کند. با این حال، با تطبیق مناسب، همان شیر سالها ایزولهسازی بدون مشکل یا کنترل مدوله را ارائه میکند.
محرک وسیله مکانیکی است که انرژی خارجی را به حرکت دورانی مورد نیاز برای باز کردن یا بستن دیسک شیر پروانه ای تبدیل می کند. دیسک بر روی شفتی نصب شده است که از بدنه سوپاپ عبور می کند. هنگامی که محرک شفت را 90 درجه می چرخاند، دیسک از حالت کاملا بسته (عمود بر جریان) به حالت کاملا باز (موازی با جریان) حرکت می کند.
در یک محرک الکتریکی، یک موتور الکتریکی یک قطار دنده را به حرکت در می آورد که میل سوپاپ را می چرخاند. محرک های پنوماتیکی از هوای فشرده برای حرکت پیستون یا مکانیزم قفسه و پینیون استفاده می کنند. نسخه های هیدرولیک برای کاربردهای با نیروی بالا به روغن تحت فشار متکی هستند. صرف نظر از منبع تغذیه، اصل یکسان است: چرخش کنترل شده دیسک بر جریان حاکم است.
محرک باید بر گشتاور گسست غلبه کند - نیرویی که برای جدا کردن دیسک از سطح آب بندی آن لازم است - و سپس گشتاور کافی برای نگه داشتن دیسک در زاویه مورد نظر را تامین کند. انتخاب یک محرک بدون تأیید این مقادیر گشتاور، تنها شایع ترین علت خرابی زود هنگام شیر است.
محرک های الکتریکی در مقابل پنوماتیک در مقابل هیدرولیک: مقایسه ای کنار هم
منبع تغذیه مناسب کمتر به خود شیر و بیشتر به شرایط محل، الزامات کنترل و هزینه های عملیاتی طولانی مدت بستگی دارد. یک تاسیسات با یک شبکه هوایی موجود به پنوماتیک متمایل خواهد شد. یک ایستگاه پمپاژ از راه دور بدون تامین هوا و نیاز به مدولاسیون دقیق به نفع برق خواهد بود.
| پارامتر | برقی | پنوماتیک | هیدرولیک |
|---|---|---|---|
| کنترل دقیق | بالا (0.1-0.5٪ دقت موقعیت یابی) | متوسط (1-2%) | متوسط (1-3%) |
| زمان پاسخگویی | کندتر (2 تا 15 ثانیه در 90 درجه) | بسیار سریع (زیر 1 ثانیه) | سریع (1 تا 3 ثانیه) |
| منبع تغذیه | 24 VDC / 110 VAC / 220 VAC | هوای فشرده (4-8 بار) | هیدرولیک power unit (oil, 70–210 bar) |
| محدوده هزینه اولیه | 500 تا 2000 دلار | 300 تا 1500 دلار | 800 تا 3000 دلار |
| هزینه عملیاتی | کم (فقط برق) | بالاتر (کمپرسور، خشک کن، نشت هوا) | بالاترین (تعویض روغن، نگهداری پمپ) |
| محدوده اندازه معمولی | 2 "–24" | 2 "–48" | 6 "–60" |
| بهترین برنامه های کاربردی | کنترل تعدیل کننده دقیق، سایت های راه دور با برق اما بدون هوا | مناطق خطرناک، روشن/خاموش چرخه بالا، سیستم های ایمن در برابر آتش | دریچه های بسیار بزرگ، افت فشار بالا، زیر دریا یا سنگین |
محرک های الکتریکی در صورت نیاز می درخشند دقت موقعیت یابی 0.1٪ برای حلقه های کنترل جریان آنها سیگنال های 4-20 میلی آمپر یا Modbus را می پذیرند و می توانند دیسک را در هر زاویه میانی متوقف کنند. محرکهای فنری برگشتی پنوماتیک بر سرویسهای حیاتی ایمنی غالب هستند، زیرا در صورت از دست دادن هوا، بسته میشوند (یا باز میشوند). هیدرولیک به ندرت اولین انتخاب است مگر اینکه گشتاور مورد نیاز از آنچه برقی یا پنوماتیکی می تواند ارائه دهد بیشتر باشد - فکر کنید شیرهای پروانه ای 48 اینچی با دیفرانسیل 25 بار کار می کنند.
از منظر هزینه کل، مزیت قیمت اولیه محرک های پنوماتیکی اغلب در طول پنج سال از بین می رود. یک راه اندازی پنوماتیک 10 اینچی ممکن است 800 دلار هزینه داشته باشد، اما نگهداری از کمپرسور هوا و خشک کن اختصاصی سالانه 15 تا 25 درصد به انرژی و خدمات اضافه می کند. یک محرک الکتریکی معادل با قیمت 1200 دلار در عرض سه سال از طریق مصرف انرژی کمتر و اتلاف هوای صفر بازپرداخت می کند.
نحوه محاسبه گشتاور محرک برای شیرهای پروانه ای (با مثال)
اندازه گیری محرک همیشه با گشتاور جداکننده شروع می شود - حداکثر گشتاور مورد نیاز برای جدا کردن دیسک از روی صندلی. گشتاور در حال اجرا، نیروی چرخاندن دیسک در اواسط مسیر، معمولاً 30 تا 40 درصد کمتر است. محرک باید حداقل گشتاور گسست را با حاشیه ایمنی اضافه ارائه دهد.
ضریب ایمنی برای مایع سرویس، سنبلههای فشار و پیری صندلی به حساب میآید. برنامه های کاربردی آب پاک می توانند از ضریب 1.3 استفاده کنند. برای محیط های چسبناک یا دوغاب، فاکتور توصیه شده به 1.5-2.0 افزایش می یابد. دریچه ای که فاضلاب خام یا دوغاب معدن ساینده را مدیریت می کند، نیاز به الف ضریب ایمنی 2.0 برای جلوگیری از توقف در اواسط سکته مغزی
| اندازه سوپاپ (DN) | نوع رسانه | گشتاور شکست (نیوتن متر) | فاکتور ایمنی | گشتاور محرک مورد نیاز (Nm) |
|---|---|---|---|---|
| DN100 (4 اینچ) | آب | 35 | 1.3 | 46 |
| DN150 (6 اینچ) | آب | 85 | 1.3 | 110 |
| DN150 (6 اینچ) | دوغاب | 85 | 1.8 | 153 |
| DN200 (8 اینچ) | روغن | 150 | 1.5 | 225 |
به عنوان یک قانون عملی، درجه گشتاور محرک را در زاویه بسته شدن سوپاپ بررسی کنید. بسیاری از منحنیهای گشتاور محرک الکتریکی در انتهای حرکت کاهش مییابند. اگر منحنی به زیر گشتاور شکست مورد نیاز فرو رود، سوپاپ به طور کامل نمینشیند و نشت میکند. همیشه منحنی گشتاور سازنده را درخواست کنید، نه فقط حداکثر کاتالوگ.
شیرهای پروانه ای نشسته در مقابل فلزی: به کدام نوع مهر و موم نیاز دارید؟
مواد مهر و موم پوشش دمایی و نشتی شیر را تعیین می کند. دریچههای پروانهای نشسته (نرم مهر و موم) انعطافپذیر از یک آستر پلیمری - معمولاً EPDM، NBR یا PTFE - استفاده میکنند که دیسک برای رسیدن به نشتی صفر به آن فشار میدهد. طرحهای نشیمن فلزی متکی به تماس فلز به فلز هستند و در ازای مقاومت در برابر حرارت، میزان نشتی کوچک و کنترلشده را میپذیرند.
| نوع مهر | محدوده دما | کلاس نشتی | رسانه مناسب | تأثیر گشتاور محرک |
|---|---|---|---|---|
| صندلی ارتجاعی (نرم) | -20 تا 120 درجه سانتی گراد | نشتی صفر (کلاس VI) | آب, cooling water, mild chemicals | گشتاور کمتر؛ جدایی صاف |
| فلزی نشسته | -50 تا 400 درجه سانتی گراد | کلاس IV یا پایین تر | بخار، روغن داغ، حلال های شیمیایی | گشتاور بیشتر در اثر اصطکاک؛ افزایش گشتاور نزدیک به نزدیک |
برای شبکههای آب شهری و سیستمهای تهویه مطبوع، طرحهای نشسته انعطافپذیر به خاموشی محکم حبابها با حداقل گشتاور محرک دست مییابند. شیرهای پروانه ای چدن داکتیل با آستر EPDM اسب های کار در اینجا هستند. هنگامی که دمای محیط از 120 درجه سانتیگراد بیشتر شود، فقط یک شیر فلزی باقی می ماند. خطوط بخار با دمای بالا و برنامه های انتقال پالایشگاه اغلب استفاده می کنند شیرهای پروانه ای فولادی ریخته گری با صندلی های فلزی سخت شده و هندسه افست سه گانه برای رسیدن به نشتی نزدیک به صفر با وجود چرخه حرارتی.
درک طراحی افست سه گانه و تاثیر آن بر انتخاب محرک
یک شیر پروانه ای افست سه گانه شفت را در پشت خط مرکزی دیسک قرار می دهد، مخروط آب بندی را کج می کند و از یک صندلی فلزی با هندسه بیضوی استفاده می کند. نتیجه: دیسک تنها در میلی ثانیه های پایانی بسته شدن، نشیمنگاه را لمس می کند و سایش پاک کردن معمول در شیرهای متحدالمرکز را از بین می برد.
این هندسه مهر و موم های فلزی با نشتی صفر را ارائه می دهد اما یک منحنی گشتاور منحصر به فرد ایجاد می کند. گشتاور شکست برای یک شیر افست سه گانه بالاترین مقدار نیست. در عوض، گشتاور به شدت در انتهای حرکت بسته شدن افزایش می یابد - اغلب 20 تا 30 درصد بالاتر نسبت به گشتاور وسط چرخه یک محرک باید گشتاور نامی کامل خود را دقیقاً در همان موقعیت 90 درجه ارائه دهد. محرکهای الکتریکی با سوئیچهای گشتاور داخلی را میتوان طوری تنظیم کرد که در آن نقطه اوج قطع شوند، در حالی که محرکهای پنوماتیکی کم اندازه متوقف میشوند و شیر را تا حدی باز میگذارند.
بهترین روشهای نصب محرک: نصب، سیمکشی و تامین هوا
حتی یک محرک با اندازه کامل هم در صورت نادیده گرفتن تراز مکانیکی و آب بندی محیطی، زود از کار می افتد. این هفت مرحله از اکثر سردردهای محل جلوگیری می کند:
- الگوی فلنج ISO 5211 را مطابقت دهید. اندازه های رایج F05، F07 و F10 هستند. فلنج ناهماهنگ منجر به پیچ و مهره های عریان شده یا بارگذاری خارج از مرکز می شود.
- بررسی ابعاد ساقه سوکت درایو محرک باید در قسمت مربعی یا انتهای کلیدی میل سوپاپ بدون فاصله اضافی قرار گیرد. شلی باعث کوبیدن و سایش می شود.
- به صورت عمودی نصب کنید یا وزن را تحمل کنید. محرک های الکتریکی سنگین در خطوط لوله افقی نیاز به براکت اضافی دارند. افتادگی ساقه را به مرور زمان نامناسب می کند.
- سیم کشی برق: ولتاژ و زمین را تایید کنید. محرک های 24 VDC، 110 VAC یا 220 VAC قابل تعویض نیستند. همیشه بدنه محرک را به زمین گیاه بچسبانید.
- کیفیت هوای پنوماتیک هوای تمیز و خشک را با فشار 4 تا 8 بار تامین کنید. یک فیلتر ادغام کننده و تنظیم کننده نصب کنید. رطوبت به مهر و موم ها و پوزیشنرها آسیب می رساند.
- قبل از روشن کردن سوئیچ های محدود را تنظیم کنید. چرخاندن کورکورانه یک محرک فراتر از توقف مکانیکی آن، قطار دنده یا صندلی سوپاپ را از بین می برد.
- از کشیدگی لوله جلوگیری کنید. از شیر یا محرک به عنوان تکیه گاه لوله استفاده نکنید. در صورت انتظار رشد حرارتی، اتصالات انبساط را نصب کنید.
خرابیهای رایج شیر پروانهای فعال و مراحل عیبیابی
بیشتر مشکلات میدانی به سه دلیل ریشه میدهند: اندازهگیری نامناسب گشتاور، رسانههای تامین آلوده، یا ناهماهنگی نصب. جدول زیر شایع ترین علائم و اقدامات اصلاحی سطح اول آنها را پوشش می دهد.
| علامت | علت احتمالی | راه حل |
|---|---|---|
| اتصال میل سوپاپ یا عملکرد سفت | عدم روانکاری بلبرینگ؛ ساقه خم شده از بار جانبی | بلبرینگ ها را در کتابچه راهنمای کاربر روان کنید. تراز کوپلینگ را بررسی کنید و وزن محرک را پشتیبانی کنید |
| نشتی صندلی خارجی | آستر فرسوده یا گشتاور محرک ناکافی در بسته شدن نهایی | تعویض صندلی؛ بررسی کنید که تنظیم گشتاور محرک مطابق با الزامات جدایی در 90 درجه باشد |
| محرک به فرمان پاسخ نمی دهد | از دست دادن برق (برق) یا هوا؛ فیوز سوخته؛ خطای سیم کشی سیگنال | منبع تغذیه، فیوزها و سیگنال کنترل را بررسی کنید. یکپارچگی حلقه 4-20 میلی آمپر را اندازه گیری کنید |
| سوپاپ به طور کامل باز یا بسته نمی شود | اندازه محرک کم است یا سنبله فشار از شرایط طراحی فراتر می رود | محاسبه مجدد گشتاور با فشار دیفرانسیل واقعی؛ محرک را ارتقا دهید یا ضریب ایمنی را افزایش دهید |
| آب or moisture inside electric actuator | O-ring یا تراکم آسیب دیده ناشی از چرخه دما | تعویض مهر و موم مسکن؛ یک تخلیه هوا و کارتریج خشک کن نصب کنید |
| پنوماتیک actuator hissing or leaking air continuously | مهر و موم پیستون فرسوده یا اتصالات هوا شل | کیت مهر و موم پیستون را تعویض کنید. اتصالات را سفت کنید و با آب صابون چک کنید |
| موقعیت یا نوسان نامنظم | پوزیشنر آلوده یا اتصال بازخورد سست | تمیز کردن نازل پوزیشنر/فلپر؛ دوباره کالیبره کردن صفر و دهانه. پیوند را محکم کنید |
هنگامی که یک شکست تکرار می شود، به فراتر از خود محرک نگاه کنید. یک میل سوپاپ که به طور مکرر خم می شود نشان دهنده یک سوپاپ نادرست برای کلاس فشار یا یک محرک سنگین بدون پشتیبانی است که از گردن شیر آویزان شده است.
استانداردها و گواهینامه های صنعتی که باید بدانید (API 609، ISO 5211، ATEX)
مطابقت با استانداردهای بین المللی فقط کاغذبازی نیست - به طور مستقیم بر قابلیت تعویض محرک، ایمنی انفجار و طول عمر شیر تأثیر می گذارد.
- API 609 (شیرهای پروانه ای: نوع لوگ و ویفر) : درجه بندی فشار-دما، حداقل ضخامت دیوار و معیارهای نشت صندلی را تعریف می کند. یک شیر پروانه ای با API 609 تضمین می کند که پوسته و نشیمنگاه می توانند فشارهای نامی را بدون اعوجاج تحمل کنند که باعث بار بیش از حد محرک می شود.
- ISO 5211 (ضمیمه محرک قسمت چرخشی) : ابعاد فلنج، مربع های محرک و الگوهای گشتاور را مشخص می کند. دریچه ای با پد ISO 5211 F07 هر محرک با الگوی F07 را بدون براکت های سفارشی می پذیرد و جایگزینی را آسان می کند.
- ATEX / IECEx (اتمسفر انفجاری) : محرک های الکتریکی و پنوماتیکی نصب شده در مناطق منطقه 1 یا 2 باید دارای گواهینامه ATEX II 2G Ex d IIC T4 یا معادل آن باشند. این گواهینامه نه تنها موتور بلکه مجموعه کامل محرک از جمله کلیدهای محدود را پوشش می دهد.
- NEMA / محفظه های IP : محرک های الکتریکی در مکان های شستشو یا خارج از منزل به حفاظت NEMA 4X یا IP66 برای جلوگیری از ورود آب و خرابی زودهنگام نیاز دارند.
درخواست اثبات این گواهیها در حین تدارکات، خطر خاموش شدن کارخانه توسط یک محرک غیرمنطبق را از بین میبرد.
