Toimilaitteet muuntaavat signaalit mekaaniseksi liikkeeksi, mikä mahdollistaa venttiilien avaamisen tai sulkemisen, säätäen siten nestevirtausta. Näitä laitteita on eri malleja ja kokoja, jotka auttavat erilaisia putkilinjajärjestelmiä saavuttamaan automaation. Toimilaitteet parantavat prosessin tarkkuutta ja tarkkuutta varmistaen sujuvan venttiilin toiminnan syklivaatimuksista riippumatta. Kun valitset venttiiliä tietylle sovellukselle, on välttämätöntä harkita sen käyttömenetelmää. Teollisissa putkilinjajärjestelmissä käytettyjä yleisiä venttiilin toimilaitteita ovat sähkö-, pneumaattiset ja hydrauliset toimilaitteet.
Pneumaattiset ja hydrauliset toimilaitteet luottavat ilmaan tai nestepaineeseen venttiilin sijainnin ohjaamiseksi. Nämä toimilaitteet luokitellaan joko kevään paluu- tai kaksoisvaikutustyypeiksi. Kevään palautustoimilaite on yksivaikutteinen toimilaite. Siksi mikä tahansa tässä artikkelissa mainittu yksivaikutteinen toimilaite viittaa kevään paluutoimilaitteeseen. Kuinka näiden toimilaitteiden suunnittelu vaikuttaa niiden tehokkuuteen?
Jousentuotustoimilaitteella on jousi, joka on sijoitettu männän toiselle puolelle venttiilin pitämiseksi halutussa asennossa. Nämä toimilaitteet voidaan määrittää normaalisti suljettuina tai normaalisti avoimina. Normaalisti suljetussa kokoonpanossa (jota yleisesti kutsutaan epäonnistuneena suljettuna) paineessa puristetusta ilma- tai hydrauliöljystä (hydraulisuunnitelmissa) kohdistetaan männän purkamattomaan puoleen. Painetun nesteen tuottama voima voittaa jousvoiman, puristaen jousen venttiilin avaamiseksi. Painetun nesteen syöttöjen leikkaaminen aiheuttaa jousen vetäytymisen palauttaen venttiilin suljetulle asentoon. Päinvastainen kokoonpano pitää venttiilin normaalisti avoimessa tilassa, jossa paine nesteen toimittaminen sulkee venttiilin samalla kun nestepaine katkaisee sen.
Sitä vastoin kaksoisvaikutteisella toimilaitteella on kaksi kammiota paineisen nesteen pitämiseksi. Yksi kammio toimii puristetun nesteen sisääntulona, kun taas toinen toimii poistoaukona. Puristetun nesteen toimittaminen sylinteriosaan muuttaa männän sijaintia muuttaen siten venttiilin sijaintia. Kaksoiskehittävät toimilaitteet tarjoavat paremman hallinnan venttiilin virtausnopeudesta.
Kevääntuotustoimilaitteiden ensisijainen etu on niiden kyky vetäytyä ja palauttaa venttiili nopeasti alkuperäiseen sijaintiinsa, kun nestepaine tai teho menetetään. Heillä on kuitenkin myös joitain haittoja, mikä tekee kaksoisvaikutteisista toimilaitteista ensisijaisen vaihtoehdon monille prosesseille.
Alla on useita näkökohtia, joissa kaksoisvaikutteiset toimilaitteet osoittautuvat hyödyllisiksi putkijärjestelmissä:
1. Suurempi työntövoimakkuus
Yleensä putkilinjajärjestelmät, joissa on suuret halkaisijaiset putket, vaativat suuria venttiilejä, jotka vaativat suurta käyttövoimaa. Käyttömekanismin vastustuskyvyn minimointi on ratkaisevan tärkeää venttiilin luotettavuuden ja reagointikyvyn parantamiseksi. Teknisesti yksivaikutteisen toimilaitteen kevät vähentää toimilaitteen työntövoiman voimaa. Yhdentoiminnan venttiilin toimilaitteen on oltava suurempi, koska sen on voitettava sekä venttiilin vääntömomentti että jousvoima. Tämä tarkoittaa, että yksivaikutteiset toimilaitteet ovat ylisuuria, mikä vaatii enemmän materiaaleja valmistukseen, mikä johtaa viime kädessä korkeampiin kustannuksiin. Kevää lisää myös toimilaitteen kokonaiskokoa, mikä tekee siitä huomattavasti raskaamman kuin kaksoisvaikutteiset toimilaitteet.
Kaksoiskehittävät toimilaitteet tarjoavat maksimaalisen käyttövoiman molemmissa suunnissa (katso kuva 1). Kaksoiskehittävien toimilaitteiden työntövoimavaatimus on alhaisempi kuin yksivaikutteisten toimilaitteiden vaatimukset. Niiden suuri työntövoimakkuus ja kompakti koko tekevät niistä sopivampia teollisuusputkien vaatimiseen.
2. Kyky kestää korkeat vääntömomentin kuormat
Yksittäiset toimilaitteet ovat suosittuja kohtalaisen syklin sovelluksissa ja pienen halkaisijan putkistoissa, joten ne sopivat matalaan vääntömomentin sovelluksiin. Raskaan teollisuussovellukset vaativat vankkoja venttiilejä ja toimilaitteita virtausnopeuksien hallitsemiseksi tehokkaasti. Näillä putkilinjajärjestelmillä on korkea vääntömomentin vaatimukset, mikä johtaa merkittävään energiankulutukseen. Kuten aiemmin mainittiin, jousentuotustoimilaitteen antama vääntömomentti riippuu jousen jäykkyydestä. Pienempi kaksitoiminen toimilaite voi toimittaa paremman vääntömomentin kuin yksivaikutteinen toimilaite. Koska ne vaativat alhaisempaa nestepainetta kaksisuuntaiseen venttiilin toimintaan, ne vähentävät toimilaitteen painettamiseen tarvittavaa energiaa. Kaksoiskehittäviä toimilaitteita käytetään laajasti raskaan teollisuus- ja kemiallisen prosessointiventtiilien kanssa.
3. Vakaa ohjaus
Joissakin putkilinjajärjestelmissä, nesteiden ominaisuudet, kuten paine ja lämpötila, E -vaihtelevat nopeasti ja usein, mikä vaikuttaa järjestelmän luotettavuuteen ja tehokkuuteen. Näiden venttiilin ajamiseen tarvittavaan voimaan vaikuttavien variaatioiden lisäksi järjestelmien, jotka käyttävät jousen paluutoimilaitteita, on jatkuvasti vastattava jousen vastakkaista voimaa, mikä vaikuttaa toiminnan tehokkuuteen. Venttiilit, joissa on jousentuotusmekanismeja, rajoittuvat tyypillisesti venttiilin kokonaan avaamiseen tai sulkemiseen.
Kaksoiskehittävien toimilaitteiden liikkeellepaneva voima hallitsee männän lineaarista sijaintia, mikä tarjoaa paremman vakauden. Toimilaitteen kahden kammion välinen paineero määrittää männän liikkumisetäisyyden. Tämän prosessin aikana se hallitsee sitä astetta, johon venttiili avautuu tai sulkeutuu. Tämän ominaisuuden avulla järjestelmän virtausnopeudet voidaan helposti säätää prosessivaatimusten täyttämiseksi. Usein pyöräilyventtiilisovellusten osalta yksivaiheisessa toimilaitteessa oleva jousi on alttiina väsymykselle. Tämä vähentää toimilaitteen tarkkuutta ja vakautta. Ajan myötä kaksoisvaikutteiset toimilaitteet osoittautuvat luotettavammiksi, koska suurin osa järjestelmistä ja venttiilisovelluksista on suunniteltu pitkäaikaista käyttöön.
4. Vikoitusaseman ylläpitäminen
Rutiininomaisten putkilinjaoperaatioiden aikana voi olla tapauksia, joissa ajovoima katoaa. Vikassa turvallisen asennon ylläpitäminen on ratkaisevan tärkeää prosessin turvallisille sammutuksille. Öljy- ja kaasuteollisuudessa, kun tuotanto jatkuu, kuristusventtiilien on säilytettävä epäonnistumisasento, jotta virtausnopeudet pysyisivät vakaana. Kevään paluutoimilaitteille suoritettu välitön toimenpide on jousen laajennus, joka sulkee nopeasti venttiilin. Tämä voi aiheuttaa äkillisen paineen kertymisen putkilinjan osassa, mikä mahdollisesti johtaa putken repeämään. Tällaiset kriittiset sovellukset vaativat kaksoisvaikutteisia toimilaitteita. Hakemuskammion nestepaine pitää venttiilin paikoillaan, kunnes virta palautetaan. Ne auttavat stabiloimaan sammutuksia virranhäviön perimmäisen syyn ratkaisemiseksi.
5. Turvallisuustasot
Toimilaitteen luotettavuus on sen mekaanisessa rakenteessa. Ensinnäkin tiedämme, että jouset menettävät vetolujuuden useiden toimintajaksojen jälkeen. Lisäksi jotkut sovellukset vaativat jatkuvaa työnesteen purkamista. Niin kauan kuin venttiili säilyttää viimeisen vika -aseman, purkaus jatkuu. Yleensä avoimet venttiilit jousentuotustoimilaitteiden avulla palautuvat avoimeen asentoon käyttöpaineen menettämisen jälkeen estäen nesteen purkamisen.
Sitä vastoin kaksoisvaikutteinen toimilaite lopettaa aivohalvauksen, kun voima katoaa. Tämä asetus antaa toimivasta nestettä jatkaa purkamista, mikä eliminoi turvallisuusriskit. Kaksoiskehittävät toimilaitteet tarjoavat luotettavamman venttiilin toiminnan ajan myötä verrattuna jousentuoton toimilaitteisiin.
Oikea koko, oikea tyyppi
Monissa hakemuksissa kaksoisvaikutteisten toimilaitteiden edut ovat suuremmat kuin kevään paluutoimilaitteiden edut. Putkilinjan koon määrittämisessä asianmukaisen tyypin ja toimilaitteen koon valitseminen varmistaa riittävät virtausnopeudet, pitkän käyttöiän, luotettavuuden ja prosessin turvallisuuden. Kaksinkertaiset toimilaitteet sopivat paremmin petrokemian teollisuuden korkean työntöventtiilisovelluksiin.
Kirjoittanut Diana
