במה נבדלים שסתומים המופעלים על ידי סולנואיד ואוויר?
השאר הודעה

במערכות בקרת אוטומציה תעשייתית, שסתומים הם מפעילי מפתח המשמשים להתאמת, לפתוח או לסגור את נתיב זרימת המדיה. בין סוגי השסתומים הרבים, שסתומי סולנואידים (שסתום סולנואיד) ושסתומים פנאומטיים (שסתום מופעל באוויר) נמצאים בשימוש נרחב בגלל השליטה הנוחה שלהם. למרות שלכולם יש פונקציות בקרה אוטומטיות, עקרונות העבודה שלהם, סביבות ישות, שיטות בקרה ודרישות תחזוקה שונות לחלוטין. מאמר זה יתמקד במבנה הספציפי ובעקרונות התפעול של שסתומים פנאומטיים, ויחשוף את היתרונות של הראשונים באמצעות השוואה מעמיקה עם שסתומי סולנואיד.
שסתומים פנאומטיים מתאימים יותר לפעולות בעוצמה גבוהה
בשל המבנה הפשוט שלו, גודל קטן ועלות נמוכה, שסתומי סולנואידים נמצאים בשימוש נרחב במערכות בקרת אוטומציה לקוטר קטן, לחץ נמוך ותקלות פתיחה וסגירה בתדר נמוך. לדוגמה, צנרת מעבדה, אספקת מים ביתי, מערכת קירור פנימית של ארונות חשמל וכו '. לסביבה מסוג זה יש דרישות נמוכות לגבי חוזק נהיגה, עמידות ללחץ ותדירות עבודה. שסתום הסולנואיד יכול להסתמך על העיקרון של משיכה מהירה של הסליל האלקטרומגנטי שלו כדי להשלים את פעולת הפתיחה והסגירה עם תגובה ברמת אלפיות השנייה.
עם זאת, כאשר יש להחליף את השסתום לעתים קרובות למשך זמן רב או לעמוד בלחץ גבוה וזרימה גדולה, שיטת הנהיגה של שסתום הסולנואיד מציגה מגבלות. ראשית, תהליך הנהיגה שלו מסתמך על האטרקציה בשדה המגנטי שנוצר ברציפות על ידי הסליל האלקטרומגנטי כדי לדחוף את ליבת השסתום לנוע. עם זאת, חוזק הפלט של המשיכה האלקטרומגנטית מוגבל פיזית על ידי מבנה הסליל, עוצמת הזרם וזמן האנרגיה הרציפה. במיוחד בקצב העובד של התבוננות תכופה, החימום הרציף של הסליל יגרום להצטברות עליית הטמפרטורה, ויגרום לבעיות כמו רוויה מגנטית של ליבת הברזל, הזדקנות בידוד, פיגור תגובה אלקטרומגנטית וכו ', ובסופו של דבר להוביל ליניקה מוחלשת, תגובה איטית ואפילו שחיקה סליל.
בנוסף, שסתומי סולנואידים דורשים כוח מניע גדול בעת פתיחה וסגירה בצינורות בקוטר גדול בקוטר גדול. אם התנגדות הפתיחה והסגירה עולה על יכולת היניקה של הסליל האלקטרומגנטי, הפעולה עלולה להיתקע או שלא ניתן לאפס.
לשם השוואה, שסתומים פנאומטיים משתמשים באוויר דחוס כמקור הנהיגה ומשתמשים בבוכנה או בסרעפת כרכיב המפעיל. כוח התפוקה שלו פרופורציונלי ללחץ מקור האוויר, שיכול לספק כוח מניע העולה על זה של שסתום סולנואיד מבלי להגדיל את נפח המפעיל. שיטת נהיגה זו יכולה לא רק להתמודד בקלות עם תנאי עבודה בלחץ גבוה, אלא גם להשיג המרת פעולה מהירה ויציבה, המתאימה לפעולות פתיחה וסגירה בתדירות גבוהה. מכיוון שלאוויר הדחוס יש תכונות חיץ טובות, המפעיל אינו מועד לעייפות או השפעה מכנית במהלך תנועות חוזרות ונשנות, ומשפר משמעותית את היציבות ואת חיי השירות של המערכת.
למסתמים פנאומטיים יכולות תגובת תקלות גדולות יותר
בתהליכים תעשייתיים הכוללים מדיה דליקה, רעילה מאוד, בלחץ גבוה או בטמפרטורה גבוהה, שסתומים הם לא רק רכיבי הבקרה להפעלת ולכבה את התקשורת, אלא גם קישור מרכזי בשרשרת הגנת הבטיחות של המערכת כולה. לאחר כישלון בקרה, הפרעה באספקת החשמל, חריגות בציוד או תאונה באתר מתרחשת, על השסתום להגיב אוטומטית בזמן קצר מאוד ולהיכנס במהירות ל"מצב הבטוח "של הסט כדי לנתק מקורות מסוכנים, למנוע דליפה ולהגן על בטיחות כוח האדם והציוד.
מנגנון הנהיגה של שסתום הסולנואיד קובע כי הוא לא יכול לשמור על פעולה כלשהי בעת כבוי. מכיוון ששסתום הסולנואיד מייצר כוח מגנטי לאחר שהסליל מופעל באופן מיידי כדי למשוך את ליבת הברזל כדי להשלים את פעולת הפתיחה והסגירה, ברגע שהספק הכוח מופסק או שהמתח אינו יציב, הכוח המגנטי נעלם באופן מיידי וגרעין השסתום אינו יכול לשמור על מיקום הסט. פגם מבני זה פירושו כי שסתום הסולנואיד אינו יכול להבטיח פעולה אמינה בתרחישים כמו כיבוי חירום, שריפה, פיצוץ או שביתת ברק.
לעומת זאת, ניתן לבחור מפעילים פנאומטיים כסוגים "פעילים יחידים", כלומר, רק צד אחד מסופק עם אוויר דחוס לפתיחה או סגירה, ומעיין חזק מספק פעולה הפוכה בצד השני. במבנה זה, ברגע שמקורו במקור האוויר, המעיין מייד מניע את הבוכנה לנוע בכיוון ההפוך, ומחזיר במהירות את השסתום ל"מצב הבטיחות מראש "(בדרך כלל פתוח או סגור בדרך כלל) ללא התערבות חשמלית. פעולת איפוס בטוחה זו מתרחשת במהירות, מה שהופך שסתומים פנאומטיים לאידיאליים ליישומים כמו כיבוי גז, בידוד קיטור או בקרת בעירה בהם נדרשים זמני תגובה קצרים במיוחד.
מכיוון ששסתומי סולנואידים מסתמכים למעשה על משיכה אלקטרומגנטית כדי להשיג פעולה, הם בדרך כלל יכולים לעבור רק בין שתי עמדות קבועות (כלומר פתוחות לחלוטין או סגורות לחלוטין), המכונה "בקרת שתי עמדות". אין לו את היכולת להישאר יציבה במצב האמצעי ואינו יכול להתאים ברציפות את קצב הזרימה הבינוני. לכן שסתומי סולנואידים מתאימים לרוב למערכות הדורשות תגובה מהירה אך לוגיקת בקרה פשוטה, כגון ניקוי, ריסוס, מיתוג מגיבים וכו '.
ניתן להשתמש בשסתומים פנאומטיים בשילוב עם "מיקום". המיקום הוא מכשיר בקרת ביניים שיכול לקבל אותות אנלוגיים רציפים (כגון 42 0 אות זרם MA או אות מתח 010V) מהמערכת העליונה (כגון PLC או DCS), ממירים את האות ללחץ האוויר הדחוס המתאים, ואז לשלוט בנפח האוויר שנכנס לחלל הפעיל הפנאומטי. באופן זה ניתן לשלוט בדק על המרחק או הזווית של תנועת הבוכנה, ובכך להניע את גזע השסתום כדי להתאים במדויק את פתיחת השסתום, ולהשיג התאמה רציפה של טווח מלא מ- 0% ל- 100%.

למרות שעלות הרכישה הראשונית של שסתומים פנאומטיים גבוהה מעט יותר מזו של שסתומי סולנואיד, עלויות התפעול לטווח הארוך נמוכות יותר. ראשית, מנקודת המבט של תכנון מבני, שסתומים פנאומטיים מורכבים מרכיבים מכניים כמו צילינדרים, בוכנות, טבעות איטום וגבעולי שסתומים. הכוח המניע הליבה מגיע מאוויר דחוס חיצוני ולא מכוח מגנטי הנרגש מהזרם. לפיכך, לשסתום הפנאומטי אין סליל אלקטרומגנטי המייצר ברציפות חום במהלך הפעולה, ואינו דורש מעגלי בקרה אלקטרוניים מורכבים. "תלות חשמלית נמוכה" זו מפחיתה משמעותית את סכנות התקלות החשמליות הנפוצות, כמו שחיקת סליל, הזדקנות בידוד, הפרעות אלקטרומגנטיות ובעיות אחרות. ליבת שסתום הסולנואיד היא הסליל, אשר באופן בלתי נמנע ייצר השפעות תרמיות במהלך האנרגיה לטווח הארוך. במיוחד במהלך פעולות מיתוג בתדירות גבוהה או לטווח הארוך, טמפרטורת הסליל המופרזת תביא לירידה במגנטיות, לא מספיק יניקה ואז תגרום לפעולה או לכישלון איטי.
שנית, מבחינת קושי התחזוקה, קל יותר ליישם את הפעולה והתחזוקה של שסתומים פנאומטיים. תחזוקתו מתמקדת בשלושה היבטים: ראשית, איכות מקור האוויר, בדוק באופן קבוע אם הוא מכיל חסימת מים, שמן וחלקיקים; שנית, תנאי השימון והבלאי של טבעות איטום וחלקי הזזה; שלישית, דיוק אותות משוב פעולה. ניתן להשלים את מרבית הבדיקות הללו באמצעות בדיקות קו גז שגרתי ותצפיות על מצב הפעלה. עלויות התחזוקה ניתנות לשליטה והסף לאימוני מפעילים הוא נמוך. שסתומי סולנואידים מחייבים אנשי מקצוע להשתמש במכשירים לבדיקת עמידות בפני סליל, לפקח על עקומות עליית טמפרטורה ולאשר אם יש סכנות נסתרות כמו מעגלים קצרים מקומיים או דמגנטיזציה. אלה דורשים לרוב התערבות וכיבוי של חשמלאי, מה שמגדיל את הפרעות התחזוקה ועלויות הזמן.






