اندازه گیری دقیق عملگر شیر برای تضمین عملکرد صحیح شیرهای خودکار تحت شرایط فرآیندی در صنعت فرآیندی مهم است. در انتخاب یک عملگر شیر برقی، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شوند تا یک عملگر مناسب برای یک کاربرد فرآیندی انتخاب شود.
عملگرها مسئول حرکت و حفظ موقعیت در عضو بسته شدن شیر هستند. اگر عملگر الزامات فرآیند و طراحی را برآورده نکند، ممکن است بر عملکرد شیر تأثیر منفی بگذارد. ارزیابی الزامات عملگرها در مراحل اولیه انتخاب یک عملگر شیر مناسب برای یک کاربرد فرآیندی مهم است.
هزینه بالای اندازه نامناسب: خطرات ایمنی و فرسودگی قطعات
عملگرها اغلب در طول طراحی سیستم شیر نادیده گرفته میشوند، در حالی که آنها مستقیماً حرکت شیر و موقعیت نهایی گویها، دیسکها یا پلاگها را کنترل میکنند. اندازه مناسب عملگر شیر تضمین میکند که عملگر میتواند گشتاور مورد نیاز برای حرکت و قرارگیری شیر را در تمام شرایط عملیاتی ارائه دهد.
اگر انتخاب عملگر با الزامات سیستم مطابقت نداشته باشد، ممکن است شیرها به طور کامل باز یا بسته نشوند. این امر میتواند خطرات ایمنی مانند نشتی ناشی از آببندی ناقص، حوادث فشار بیش از حد یا جریان کنترل نشده را ایجاد کند. عملگرهای کوچکتر از حد مجاز ممکن است زیر بار از کار بیفتند، در حالی که واحدهای بزرگ میتوانند تنش بیش از حدی را به اجزای شیر وارد کنند.
اندازه نامناسب همچنین باعث تسریع سایش قطعات داخلی میشود. چرخدندهها ممکن است بارگذاری غیرطبیعی را تجربه کنند که منجر به سایش دندانهها یا عدم همترازی میشود. شرایط اضافه بار مکرر میتواند اصطکاک را افزایش دهد، تقاضای گشتاور را بالا ببرد و عمر قطعات را کوتاه کند.
انتخاب باید کل سیستم را در نظر بگیرد، نه فقط شیر. یک ارزیابی مناسب، عملکرد قابل اعتماد را پشتیبانی میکند، خطرات ایمنی را کاهش میدهد و با اطمینان از اینکه محرک، گشتاور کنترلشده و کافی را در سراسر محدوده عملکرد شیر ارائه میدهد، سایش زودرس را محدود میکند.
مرحله ۱: تطبیق عملکرد محرک با نوع شیر (تفاوتهای یکچهارم دور در مقابل چند دور)
فرآیند انتخاب محرکها با ارزیابی نیازهای کاربردی سیستم آغاز میشود. شیرهای صنعتی برای عملکردهای متنوعی در یک سیستم به کار میروند، به عنوان مثال، برای کنترل جریان، جداسازی خط لوله یا برای محافظت از تجهیزات.
برای تحقق عملکرد شیرهای صنعتی، محرکها، از جمله عملگرهای الکتریکی چند دور برای شیرهای دروازهای یا کروی استفاده میشود، باید بتواند حرکت اعضای مسدودکننده شیرها را کنترل کند. دلیل این امر این است که اعضای مسدودکننده، چه گوی، چه توپی یا دیسکی، باید برای کنترل صحیح جریان در سیستم، به حرکت محرکها واکنش نشان دهند.
شرایط فرآیند، به عنوان مثال، فشار، دما و نرخ جریان، بر عملکرد شیرهای صنعتی در سیستم تأثیر میگذارند. این شرایط همچنین بر نیروهای وارد بر اعضای بسته کننده شیرها تأثیر میگذارند.
مرحله ۲: محاسبه گشتاور مورد نیاز با ضریب اطمینان (گشتاور جدایش در مقابل گشتاور در حال کار)
شرایط فرآیند تأثیر قابل توجهی بر عملکرد عملگرها دارد. فشار، دما و سرعت جریان ممکن است بر میزان نیروی مورد نیاز برای حرکت و نگه داشتن عضو بسته شدن شیر در جای خود تأثیر بگذارند، که باید در محاسبه گشتاور عملگر الکتریکی در نظر گرفته شود.
اگر شرایط فرآیند در انتخاب محرک در نظر گرفته نشود، ممکن است گشتاور کافی برای حرکت شیر فراهم نکند.
معمولاً در انتخاب عملگرها از دو شرط گشتاور استفاده میشود.
گشتاور جداشونده به عنوان مقدار گشتاور مورد نیاز برای حرکت دادن یک شیر از حالت کاملاً بسته یا نشسته تعریف میشود. در این حالت، معمولاً حرکت دادن شیر به دلیل اصطکاک بین سطوح و قطعات متحرک داخلی چالش برانگیزتر است.
گشتاور دورانی به عنوان مقدار گشتاور مورد نیاز برای ادامه حرکت یک شیر پس از شروع حرکت از حالت کاملاً بسته یا نشسته تعریف میشود.
این دو مقدار گشتاور ممکن است بسته به شرایط فرآیند متفاوت باشند. در برخی موارد، فشار و دمای بالا ممکن است بر میزان گشتاور مورد نیاز برای حرکت یک شیر تأثیر بگذارند.
شرایط زیر ممکن است بر میزان گشتاور مورد نیاز یک شیر تأثیر بگذارد:
| عامل ارزیابی | توضیحات | اهمیت انتخاب محرک |
| فشار فرآیند | فشار وارد بر شیر درون سیستم | میتواند نیروی مورد نیاز برای حرکت شیر را افزایش دهد |
| دمای عملیاتی | شرایط دمایی در طول فرآیند | ممکن است بر اجزای محرک و اصطکاک شیر تأثیر بگذارد |
| نرخ جریان | حرکت سیال از طریق شیر | میتواند بر نیروهای موقعیتیابی شیر تأثیر بگذارد |
| عملکرد شیر | نقش شیر (کنترل جریان، ایزولاسیون، محافظت) | خواستههای عملیاتی روی محرک را تعیین میکند |
این شرایط باید ارزیابی شوند تا اطمینان حاصل شود که محرک انتخاب شده قادر به ارائه گشتاور کافی برای حرکت و قرار دادن شیر در محیط عملیاتی است و در عین حال یک محرک مناسب را حفظ میکند. ضریب ایمنی.
مرحله ۳: تعیین چرخه کاری و توان مورد نیاز (جلوگیری از گرم شدن بیش از حد موتور)
انتخاب عملگر باید سیگنالهای کنترلی، منبع تغذیه و چرخه وظیفه شیر را در نظر بگیرد. عملگر باید از پروتکلهای رله، آنالوگ و دیجیتال مانند Modbus، HART و Profibus پشتیبانی کند و برای کنترل دقیق، بازخورد موقعیت داشته باشد.
چرخه وظیفه شیر، میزان استفاده را به صورت تعداد دفعات کارکرد در ساعت یا در روز تعریف میکند. به عنوان مثال، ۱۲ بار باز/بسته شدن در ساعت معادل یک کاربرد با کارکرد بالا است. کارکرد بالاتر، فرکانس روشن/خاموش شدن، جریان مصرفی و تولید گرما را افزایش میدهد.
چرخه کاری مستقیماً انتخاب موتور را تعیین میکند. سرویس با کارکرد بالا به موتورهایی با ظرفیت حرارتی بالاتر، کلاس عایق مناسب و فرکانس راهاندازی بالا برای جلوگیری از گرمای بیش از حد نیاز دارد. سرویس با کارکرد کم میتواند از پیکربندیهای استاندارد موتور استفاده کند.
بیشتر عملگرهای الکتریکی شامل محافظ حرارتی هستند که در دمای 120 درجه سانتیگراد ± 5 درجه سانتیگراد از کار میافتد و پس از خنک شدن دوباره تنظیم میشود. طرحهای رایج از ... استفاده میکنند. موتورهای آسنکرون قفس سنجابی با عایق کلاس H و گزینههای تغذیه مانند برق تک فاز ۱۱۰/۲۲۰ ولت AC و برق سه فاز ۳۸۰/۴۴۰ ولت AC.
تطبیق صحیح چرخه وظیفه شیر با موتور از گرم شدن بیش از حد جلوگیری میکند، عمر قطعات را افزایش میدهد و از عملکرد مطمئن عملگر الکتریکی چند دور پشتیبانی میکند.
مرحله ۴: ارزیابی شرایط محیطی (کاربردهای صنعتی، دریایی یا دما بالا)
یکی دیگر از عواملی که باید در انتخاب محرکها در نظر گرفته شود، قابلیت اطمینان داراییها است. قابلیت اطمینان یک عامل حیاتی است، به خصوص برای شیرهایی که عملکردهای حیاتی را در یک سیستم انجام میدهند.
وقتی خرابی یک عملگر بر پایداری سیستم تأثیر میگذارد، قابلیت اطمینان عملگر یک عامل کلیدی برای بررسی در هنگام انتخاب عملگرها است. اهمیت شیر در سیستم عامل دیگری است که هنگام انتخاب یک عملگر باید در نظر گرفته شود.
نتیجهگیری: اجتناب از خطاهای پرهزینه انتخاب با یک چک لیست حرفهای
انتخاب موفق اندازهی عملگر شیر مستلزم در نظر گرفتن نیازهای کاربردی، سازگاری سیستم، قابلیت اطمینان و هزینه است. با در نظر گرفتن این موارد، تضمین میشود که عملگر در یک سیستم اتوماسیون به طور مؤثر عمل میکند.
لازم است قبل از انجام این کار، نیازهای فرآیند، سازگاری سیستم و قابلیت اطمینان آن بررسی شود. انتخاب محرک شیر برای جلوگیری از اشتباهات در اندازه گیری.
