۲. عملگر شیر کروی برقی: راهنمای اندازه گیری چند دور و کنترل مدولاسیون

تطابق یک اکچویتور الکتریکی با شیر کروی با تطابق یک اکچویتور الکتریکی با شیرهای توپی یا پروانه‌ای یکسان نیست. تفاوت این است که ساقه در جهت خطی حرکت می‌کند و نه در جهت چرخشحرکت دورانی. 

اگر نوع اکچویتور به اشتباه انتخاب شود، شیر یا اصلا کار نمی‌کند یا خیلی سریع‌تر از حد انتظار فرسوده می‌شود.

دلیل اینکه شیرهای کروی به نوع دیگری از اکچویتور نیاز دارند

در حالی که بیشتر شیرها فقط یک چهارم دور از موقعیت باز تا بسته می‌چرخند، شیرهای کروی از مکانیزم دیگری برای کنترل جریان استفاده می‌کنند. شیرهای کروی با حرکت دادن ساقه خود به سمت بالا یا پایین در حین چرخاندن چرخ دستی کار می‌کنند. 

حرکت به بالا و پایین به این معنی است که برای کار کردن شیر، چندین دور کامل شفت خروجی اکچویتور لازم است. ممکن است برای شیرهای بزرگتر از پنج تا ۳۰ یا حتی بیشتر دور لازم باشد.

به همین دلیل غیرممکن است که اکچویتور الکتریکی یک شیر کروی، یک اکچویتور چهار دور باشد. یک شیر کروی به سادگی نمی‌تواند بدون یک اکچویتور چند دور کار کند. 

The اکچویتور چند دور با ساقه شیر کروی با استفاده از چرخ دنده‌ها برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور کار می‌کند.

نیروی ساقه در مقابل گشتاور دورانی

کاربردهای شیر چهار دور با گشتاور دورانی سروکار دارند. کاربردهای شیر کروی مفهوم دیگری را اضافه می‌کنند: نیروی ساقه. 

اکچویتور باید گشتاور دورانی کافی را در شفت خروجی تولید کند که گیربکس آن را به نیروی خطی تبدیل کند تا پلاگ را روی حلقه نشیمنگاه بنشاند. 

در فشارهای بالاتر، نیاز به نیروی نشیمنگاه افزایش می‌یابد. به همین دلیل است که داده‌های گشتاور از سازنده شیر برای یک شیر کروی با شیر توپی هم اندازه متفاوت به نظر می‌رسد.

روشن/خاموش در مقابل مدولاسیون: کدام را نیاز دارید؟

این سوال تقریباً در مورد هر پروژه شیر کروی مطرح می‌شود. پاسخ به این بستگی دارد که از شیر چه کاری خواسته می‌شود و این دو نوع کنترل قابل تعویض نیستند.

کنترل روشن/خاموش

اکچویتورهای روشن/خاموش شیر را با یک سیگنال باینری کاملاً باز یا کاملاً بسته می‌کنند. موقعیت میانی وجود ندارد. 

آنها برای کاربردهای جداسازی مناسب هستند که در آن فرآیند فقط به شیر در یکی از دو حالت نیاز دارد. 

جداسازی آب تغذیه دیگ بخار، خطوط بای‌پس پمپ و شیرهای ورودی مخزن نمونه‌های معمولی هستند. مشخص کردن آنها ساده‌تر است، معمولاً ارزان‌تر و نگهداری آنها آسان است.

کنترل مدولاسیون

اکچویتورهای مدولاسیون شیر را در هر نقطه از محدوده حرکت خود قرار می‌دهند. آنها یک سیگنال کنترل پیوسته، معمولاً 4-20mA یا 0-10V DC را می‌پذیرند و به موقعیت مربوطه حرکت می‌کنند. 

یک سیگنال 12mA در یک سیستم 4-20mA شیر را تقریباً در 50 درصد حرکت قرار می‌دهد.

تنظیم جریان، حلقه‌های کنترل دما و مدولاسیون فشار همگی به کنترل مدولاسیون. 

الف اکچویتور الکتریکی شیر کروی در سرویس مدولاسیون نیاز به یک موقعیت‌دهنده یکپارچه دارد. موقعیت‌دهنده سیگنال کنترل ورودی را با موقعیت واقعی شیر مقایسه می‌کند و هرگونه انحراف را اصلاح می‌کند. 

بدون آن، اکچویتور نمی‌تواند موقعیت دقیق را تحت شرایط متغیر فرآیند حفظ کند.

سیستم‌های تهویه مطبوع یکی از رایج‌ترین محیط‌ها برای مدولاسیون هستند اکچویتورهای شیر کروی. مدارهای آب سرد و آب گرم با تغییر جریان از طریق کویل‌ها برای حفظ نقاط تنظیم دمای اتاق از آنها استفاده می‌کنند. 

در کارخانه‌های فرآیندی، همین اصل برای کنترل دمای راکتور و سیستم‌های آب خنک‌کننده اعمال می‌شود.

اندازه‌گیری: شیر کروی به چه مقدار گشتاور نیاز دارد؟

اندازه‌گیری گشتاور برای یک اکچویتور شیر کروی از یک توالی خاص پیروی می‌کند. نادیده گرفتن هر مرحله خطر کم‌اندازه‌گیری را به همراه دارد که منجر به توقف اکچویتور می‌شود، یا بیش‌اندازه‌گیری که بودجه را هدر می‌دهد و می‌تواند به بست شیر آسیب برساند.

مرحله ۱: داده‌های گشتاور سازنده شیر را دریافت کنید

سازنده شیر الزامات گشتاور یا نیرو را برای اندازه شیر، کلاس فشار و نوع بست خاص ارائه می‌دهد. این تنها نقطه شروع قابل اعتماد است. 

جداول عمومی از کاتالوگ‌های اکچویتور جایگزین نیستند. برگه داده واقعی شیر نیروی نشیمنگاه، اصطکاک بست و راندمان رزوه ساقه را به گونه‌ای در نظر می‌گیرد که تخمین‌های کلی نمی‌توانند.

مرحله ۲: بدترین حالت عملیاتی را شناسایی کنید

الزامات گشتاور شیر کروی ثابت نیستند. آنها معمولاً در دو نقطه به اوج خود می‌رسند: باز شدن از موقعیت کاملاً نشسته و نشیمنگاه نهایی در هنگام بسته شدن. هر دو باید بررسی شوند. مقدار بالاتر، انتخاب اکچویتور را تعیین می‌کند.

دما نیز بر این موضوع تأثیر می‌گذارد. بست PTFE در دماهای بالا متفاوت فشرده می‌شود. شیرها در سرویس بخار یا مایع با دمای بالا ممکن است گشتاور راه‌اندازی به طور قابل توجهی بالاتری نسبت به شیرهای مشابه در سرویس محیطی با همان درجه فشار نشان دهند.

مرحله ۳: ضریب اطمینان را اعمال کنید و زمان حرکت را بررسی کنید

ضریب اطمینان ۱.۲۵ تا ۱.۵ برای اکثر کاربردهای صنعتی استاندارد است. برای به دست آوردن حداقل گشتاور خروجی مورد نیاز اکچویتور، گشتاور بدترین حالت شیر را در ضریب اطمینان ضرب کنید. 

برای سرویس مدولاسیون، تکیه بر ۱.۵ منطقی است. اکچویتورهای مدولاسیون به طور مداوم کار می‌کنند و سایش تجمعی بیشتری نسبت به واحدهای روشن/خاموش تجربه می‌کنند.

برخی از کاربردها همچنین حداکثر زمان حرکت را مشخص می‌کنند. یک شیر بای‌پس توربین بخار ممکن است برای محافظت از تجهیزات پایین‌دستی نیاز به بسته شدن در ۱۵ ثانیه داشته باشد. 

سرعت خروجی اکچویتور که بر حسب دور ساقه در دقیقه اندازه‌گیری می‌شود، باید با زمان حرکت مورد نیاز مطابقت داشته باشد. 

اکچویتورهای الکتریکی چند دور AOX گشتاورهای خروجی از ۳۰ نیوتن متر تا ۶۰۰۰ نیوتن متر را پوشش می‌دهند، با تنظیمات زمان اجرای قابل تنظیم که اجازه می‌دهد سرعت حرکت با الزامات فرآیند مطابقت داشته باشد.

اشتباهات رایج هنگام جفت کردن اکچویتورها با شیرهای کروی

بیشتر مشکلات جفت‌سازی به تعداد کمی از خطاهای تکراری برمی‌گردد.

استفاده از داده‌های گشتاور از اندازه شیر اشتباه

الزامات گشتاور با اندازه شیر مقیاس می‌شود. یک شیر کروی ۲ اینچی و یک شیر کروی ۴ اینچی با همان درجه فشار، الزامات گشتاور مشابهی ندارند. 

همیشه از برگه داده برای اندازه شیر خاصی که نصب می‌شود استفاده کنید، نه از یک اندازه همسایه از همان خانواده محصول.

نادیده گرفتن نوع بسته بندی

بسته بندی گرافیت اصطکاک بسیار بیشتری نسبت به PTFE در اندازه ساقه یکسان ایجاد می کند. 

یک محرک که برای بسته بندی PTFE اندازه گیری شده است ممکن است در یک شیر با بسته بندی گرافیت متوقف شود اگر هیچ حاشیه اضافی در آن ساخته نشده باشد. 

نوع بسته بندی باید قبل از نهایی کردن انتخاب تأیید شود، نه اینکه پس از راه اندازی کشف شود.

ارسال دیتاشیت شیر

الف با فرض اینکه عملگر کنترل مدولاسیون را بدون موقعیت‌سنج مدیریت می‌کندشیر کروی با عملگر الکتریکی. 

شیرهای کروی در سرویس مدولاسیون به موقعیت‌سنج نیاز دارند. برخی عملگرها آن را به صورت استاندارد دارند. برخی دیگر به واحد خارجی نیاز دارند.

فرض کردن قابلیت مدولاسیون بدون تأیید گنجاندن موقعیت‌سنج یک خطای مشخصات رایج و قابل اجتناب است، و خطایی که معمولاً در زمان راه‌اندازی حلقه در بدترین زمان ممکن آشکار می‌شود.

انتخاب صرفاً بر اساس سازگاری ولتاژ. 

سازگاری ولتاژ بیشترین توجه را در تدارکات به خود جلب می‌کند. خروجی گشتاور، زمان حرکت، نوع سیگنال کنترل و درجه‌بندی محفظه اغلب کمتر مورد بررسی قرار می‌گیرند.

۵. عملگر شیر کروی برقیهمه آنها مهم هستند. عملگری با ولتاژ مناسب اما گشتاور اشتباه، صرف نظر از اتصال الکتریکی، شیر را به درستی کار نخواهد داد.

: سوالات متداول

سوال ۱. آیا می‌توان از عملگر یک چهارم دور برای شیر کروی استفاده کرد؟. 

خیر. عملگرهای یک چهارم دور بین باز و بسته شدن ۹۰ درجه چرخش تولید می‌کنند. ساقه شیرهای کروی به چندین دور کامل حرکت نیاز دارد.

اتصال فیزیکی عملگر یک چهارم دور به ساقه شیر کروی، حرکت مورد نیاز ساقه را تولید نمی‌کند و ممکن است به گیربکس عملگر آسیب برساند. عملگر چند دور یک الزام قطعی است، نه یک ترجیح.

سوال ۲. تفاوت بین عملگرهای روشن/خاموش و مدولاسیون چیست؟. 

عملگرهای روشن/خاموش شیر را با یک سیگنال باینری به طور کامل باز یا کاملاً بسته می‌کنند. هیچ موقعیت میانی وجود ندارد. عملگرهای مدولاسیون یک سیگنال کنترل پیوسته را می‌پذیرند و شیر را در هر نقطه‌ای در محدوده حرکت خود قرار می‌دهند.

واحدهای مدولاسیون برای حفظ موقعیت دقیق تحت شرایط فرآیند متغیر به موقعیت‌سنج نیاز دارند. واحدهای روشن/خاموش اینطور نیستند.

سوال ۳. چه مقدار حاشیه گشتاور باید بالاتر از نیاز نامی شیر باقی بماند؟. 

استاندارد پذیرفته شده، ضریب ایمنی ۱.۲۵ تا ۱.۵ برابر حداکثر گشتاور شیر است. برای سرویس مدولاسیون، انتهای بالاتر این محدوده مناسب‌تر است.