Elektriskie un pneimatiskie izpildmehānismicauruļvadu vārstiem: Šķiet, ka abi izpildmehānismu veidi ir diezgan atšķirīgi, un izvēle jāveic atkarībā no uzstādīšanas vietā pieejamā barošanas avota. Taču patiesībā šis uzskats ir neobjektīvs. Papildus galvenajām un acīmredzamajām atšķirībām tiem ir arī vairākas mazāk acīmredzamas unikālas iezīmes.

Elektriskie un pneimatiskie izpildmehānismi ir divi visbiežāk izmantotie piedziņas mehānismi automatizācijas sistēmās. Parasti izpildmehānisma izvēles lēmums tiek pieņemts pamata projektēšanas posmā, un tas tiks izmantots līdz dzīves cikla beigām pēc uzstādīšanas.

Izvēloties izpildmehānisma jaudas tipu, cilvēki bieži neņem vērā procesa vides parametrus cauruļvadā, bet pievērš uzmanību tikai projektētāja iekšējiem atsauces materiāliem, barošanas situācijai vai tam, vai objekts var piegādāt lielu daudzumu saliekamās gāzes.

Tomēr ekspluatācijas gaitā bieži vien tiek konstatēts, ka daži vārsti ir jāaprīko ar izpildmehānismiem vai arī dažu vārstu procesa vides parametri mainās. Tad rodas jautājums: vai man vajadzētu paturēt oriģinālo izpildmehānismu vai aizstāt to ar citu izpildmehānismu, lai uzlabotu veiktspēju?

Ilgāks kalpošanas laiks

Šajā rakstā tiks iepazīstināts ar elektrisko un pneimatisko izpildmehānismu galvenajiem veiktspējas raksturlielumiem un salīdzinātas tos.

Normālos apstākļos ražotāji garantē 10 000 darbības ciklu elektriskajiem izpildmehānismiem un 100 000 darbības ciklu pneimatiskajiem izpildmehānismiem. Acīmredzot, runājot par darbības ciklu skaitu, pneimatiskajam izpildmehānismam ir ilgāks kalpošanas laiks tā vienkāršākās konstrukcijas dēļ. Turklāt pneimatiskā izpildmehānisma berzes kontakta virsma ir izgatavota no elastomēra vai polimēra, un nolietotos O veida gredzenus un plastmasas vadotnes ir viegli nomainīt.

Elektriskajam izpildmehānismam parasti ir reduktora pārnesumkārba no motora līdz izejas vārpstai. Ir daudz zobratu, kas savstarpēji saslēdzas un darbības laikā nolietojas. Jāatzīmē arī, ka pneimatiskā izpildmehānisma visa kalpošanas laika laikā nav nepieciešams mainīt smērvielu.

Griezes moments

Viens no svarīgākajiem cauruļvada vārstu piedziņu darbības parametriem ir griezes moments. Elektriskās piedziņas griezes moments ir atkarīgs no konstrukcijas (nemainīgā komponente) un statoram pievadītā sprieguma. Pneimatiskā piedziņa griezes moments ir atkarīgs no konstrukcijas (nemainīgā komponente) un pneimatiskajam piedziņam pievadītā gaisa spiediena.

Parasti izpildmehānisma griezes momentam jābūt lielākam par vārsta maksimālo griezes momentu vai lielākam par griezes momentu, kas nepieciešams noslēgšanas elementa pārvietošanai. Faktiskajā lietošanā vārsta faktiskais griezes moments var būt lielāks par ražotāja norādīto maksimālo griezes momentu, kā arī lielāks par izpildmehānisma maksimālo griezes momentu. Tā neapšaubāmi ir ārkārtas situācija.

Ja turpināsiet darbināt izpildmehānismu, tas var sabojāt izpildmehānismu un vārstu. Ja vārsta griezes moments palielinās, motors pakāpeniski palielinās griezes momentu, līdz tas sasniegs izvilkšanas vērtību (izvilkšanas vērtība). Tas nozīmē, ka mehāniskā konstrukcija ir spiesta radīt un izturēt pārmērīgu griezes momentu ārpus projektētā diapazona.

Aizsardzība pret pārgriezes momentu

Lai novērstu iekārtas bojājumus iepriekšminētajos apstākļos, elektrisko piedziņu var aprīkot ar dažām īpašām ierīcēm. Visizplatītākais ir griezes momenta slēdzis, kas var būt mehānisks (vispārējais darbības princips ir tāds, ka tārpu zobrats pārslodzes stāvoklī pārvietojas aksiāli lineāri); tas var būt arī elektronisks (vispārējais princips ir statora strāvas jeb Hola efekta mērīšana). Kad griezes moments pārsniedz projektēto maksimālo vērtību, griezes momenta slēdzis var izslēgt statora spriegumu un apturēt pievada motoru. Pneimatiskajiem pievadiem nav nepieciešama pārslodzes aizsardzība. Ja vārstam pieliktais griezes moments pārsniedz noteikto robežu, saspiestā gaisa fizikālās īpašības izraisīs pneimatiskā pievada darbības pārtraukšanu. Atšķirībā no elektriskajiem pievadiem, pneimatisko piedziņu izejas griezes moments nepārsniegs projektēto robežu. Var uzskatīt, ka, ja cauruļvada vārsts ir aprīkots ar pneimatisko piedziņu, tiek novērsts iekārtas atteices risks griezes momenta pārsniegšanas dēļ, kas pārsniedz noteikto vērtību.

Sprādziendrošs dizains

Ja lietošanas vidē atrodas bīstamas preces, elektriskās iekārtas var izraisīt sprādzienu. Aizsardzības līmeņi un aizsardzības metodes bīstamā vidē šajā rakstā nav iekļautas vietas ierobežojumu dēļ.

Tomēr joprojām ir jāuzsver, ka vidē ar bīstamiem materiāliem jāizmanto sprādziendrošas iekārtas.

Salīdzinot ar parastajiem rūpnieciskajiem standarta elektriskajiem izpildmehānismiem, sprādziendrošie elektriskie izpildmehānismi cauruļvadu vārstiem ir dārgāki un sarežģītākas konstrukcijas. Pat ja pneimatisko izpildmehānismu izmanto bīstamā vidē, nav potenciāla sprādziena riska. Pneimatiskajiem izpildmehānismiem īpašais projektējums bīstamām vidēm attiecas arī uz pozicionieriem, elektromagnētiskajiem vārstiem un robežslēdžiem (1.-3. attēls). Attiecīgi, ja cauruļvada vārsta darbināšanai tiek izmantots pneimatiskais izpildmehānisms ar sprādziendrošu piederumu, izmaksas būs ievērojami zemākas nekā sprādziendrošam elektriskajam izpildmehānismam ar tādu pašu funkciju.

Pozicionēšana

Pneimatiskajiem izpildmehānismiem ir viens no būtiskākajiem trūkumiem. Kad izpildmehānisms sasniedz gājiena vidu, pozicionēšana ir sarežģītāka, kas nozīmē, ka vadības vārsta spoles pozicionēšana ir grūtāka.

Gaisa fizikālo īpašību dēļ pneimatisko piedziņu pozicionēšanas precizitāte ir vairākas reizes zemāka nekā elektrisko piedziņu precizitāte. Ja elektriskajā piedziņā tiek izmantots soļu motors, tās pozicionēšanas precizitāte ir par vairākām pakāpēm augstāka nekā pneimatiskā piedziņa, kas aprīkota ar pozicionētāju. Pēdējo var izmantot tikai sistēmās, kurām nav nepieciešama augsta pozicionēšanas precizitāte vai vadības precizitāte. Pneimatiskajiem piedziņu veidiem, ko izmanto cauruļvadu vārstos, ir savas konstrukcijas īpatnības: visas vadības sistēmas sastāvdaļas ir uzstādītas uz piedziņa ārējās virsmas vai ārpus galvenās konstrukcijas. Ja nepieciešams pārslēgt darbības režīmu no izslēgta uz vadības režīmu, elektromagnētiskais vārsts jāaizstāj ar pozicionētāju. Tā kā šīs divas sastāvdaļas ir uzstādītas pneimatiskā piedziņa ārpusē un savienojuma virsmas konstrukcija ir vienāda, ir ērtāk noņemt sadalītāju un uzstādīt pozicionētāju. Citiem vārdiem sakot, to pašu pneimatisko piedziņu var izmantot gan izslēgšanai, gan vadībai, nomainot atbilstošos piederumus (1.-2. attēls).