Elektrische und pneumatische Antriebefür Rohrleitungsventile: Es scheint, dass die beiden Arten von Stellantrieben sehr unterschiedlich sind und die Auswahl entsprechend der am Installationsort verfügbaren Stromquelle getroffen werden muss.Tatsächlich ist diese Ansicht jedoch voreingenommen.Neben den wesentlichen und offensichtlichen Unterschieden weisen sie auch eine Reihe weniger offensichtlicher Alleinstellungsmerkmale auf.

Elektrische und pneumatische Aktoren sind die beiden am häufigsten verwendeten Antriebsmechanismen in Automatisierungssystemen.Normalerweise wird die Auswahl des Aktuators in der grundlegenden Entwurfsphase getroffen und bis zum Ende des Lebenszyklus nach der Installation verwendet.

Bei der Wahl des Antriebstyps berücksichtigen die Menschen häufig nicht die Parameter des Prozessmediums in der Rohrleitung, sondern achten nur auf die internen Referenzmaterialien des Konstrukteurs, die Stromversorgungssituation oder darauf, ob der Standort eine große Menge liefern kann Menge an vorgefertigtem Gas.

Im Laufe des Betriebs stellt sich jedoch häufig heraus, dass einige Ventile mit Aktoren ausgestattet werden müssen oder dass sich die Parameter des Prozessmediums in einigen Ventilen ändern.Dann stellt sich die Frage: Soll ich den ursprünglichen Aktuator behalten oder ihn durch einen anderen Aktuator ersetzen, um die Leistung zu verbessern?

Längere Lebensdauer

In diesem Artikel werden die wichtigsten Leistungsmerkmale elektrischer und pneumatischer Antriebe vorgestellt und verglichen.

Unter normalen Umständen garantieren die Hersteller 10.000 Betätigungszyklen für elektrische Antriebe und 100.000 Betätigungszyklen für pneumatische Antriebe.Bezogen auf die Anzahl der Betätigungszyklen hat der pneumatische Antrieb aufgrund seines einfacheren Aufbaus offensichtlich eine längere Lebensdauer.Darüber hinaus besteht die Reibkontaktfläche des pneumatischen Aktuators aus Elastomer oder Polymer und die verschlissenen O-Ringe und Führungselemente aus Kunststoff lassen sich leicht austauschen.

Als elektrischer Aktuator gibt es normalerweise ein Untersetzungsgetriebe vom Motor zur Abtriebswelle.Es gibt viele Zahnräder, die ineinander greifen und sich während des Betriebs abnutzen.Erwähnenswert ist auch, dass während der gesamten Lebensdauer des pneumatischen Antriebs kein Schmierfettwechsel erforderlich ist.

Drehmoment

Einer der wichtigsten Leistungsparameter von Pipeline-Ventilantrieben ist das Drehmoment.Das Drehmoment eines elektrischen Stellantriebs hängt von der Bauform (Konstantanteil) und der am Stator anliegenden Spannung ab.Das Drehmoment eines pneumatischen Stellantriebs hängt von der Konstruktion (konstante Komponente) und dem Druck der dem pneumatischen Stellantrieb zugeführten Luftversorgung ab.

Im Allgemeinen muss das Drehmoment des Aktuators größer sein als das maximale Drehmoment des Ventils oder größer als das Drehmoment, das zum Bewegen des Absperrelements erforderlich ist.Im tatsächlichen Einsatz kann das tatsächliche Drehmoment des Ventils größer sein als das im Markenzeichen des Herstellers angegebene maximale Drehmoment und auch größer als das maximale Drehmoment des Stellantriebs.Es handelt sich zweifellos um einen Notfall.

Wenn Sie den Antrieb weiter betreiben, kann es zu Schäden am Antrieb und am Ventil kommen.Wenn das Drehmoment des Ventils zunimmt, erhöht der Motor das Drehmoment schrittweise, bis er den Ausziehwert (den Ausziehwert) erreicht.Dies bedeutet, dass die mechanische Struktur gezwungen ist, ein übermäßiges Drehmoment über den Auslegungsbereich hinaus abzugeben und auszuhalten.

Überdrehmomentschutz

Um zu verhindern, dass die Ausrüstung unter den oben genannten Bedingungen beschädigt wird, kann der elektrische Antrieb mit einigen speziellen Vorrichtungen ausgestattet werden.Am gebräuchlichsten ist der Drehmomentschalter, der mechanisch sein kann (das übliche Funktionsprinzip besteht darin, dass sich das Schneckenrad im Zustand des Überdrehmoments axial linear bewegt);Es kann auch elektronisch sein (das übliche Prinzip besteht darin, den Statorstrom oder den Hall-Effekt zu messen).Wenn das Drehmoment den vorgesehenen Maximalwert überschreitet, kann der Drehmomentschalter die Spannung des Stators unterbrechen und den Stellmotor stoppen.Bei pneumatischen Antrieben ist kein Überdrehmomentschutz erforderlich.Wenn das auf das Ventil ausgeübte Drehmoment den angegebenen Grenzwert überschreitet, führen die physikalischen Eigenschaften der Druckluft dazu, dass der pneumatische Antrieb nicht mehr läuft.Im Gegensatz zu elektrischen Stellantrieben wird das Ausgangsdrehmoment pneumatischer Stellantriebe die Auslegungsgrenze nicht überschreiten.Es kann davon ausgegangen werden, dass bei Ausstattung des Rohrleitungsventils mit einem pneumatischen Antrieb das Risiko eines Geräteausfalls aufgrund eines über dem angegebenen Wert liegenden Drehmoments eliminiert wird.

Explosionsgeschützte Ausführung

Wenn sich gefährliche Güter in der Einsatzumgebung befinden, können elektrische Geräte eine Explosion verursachen.Die Schutzniveaus und Schutzmethoden in gefährlichen Umgebungen werden in diesem Artikel aus Platzgründen nicht berücksichtigt.

Dennoch muss betont werden, dass in Umgebungen mit gefährlichen Stoffen explosionsgeschützte Geräte eingesetzt werden müssen.

Im Vergleich zu herkömmlichen elektrischen Stellantrieben nach Industriestandard sind explosionsgeschützte elektrische Stellantriebe für Rohrleitungsventile teurer und komplizierter im Design.Selbst wenn der pneumatische Antrieb in einer gefährlichen Umgebung eingesetzt wird, besteht keine potenzielle Explosionsgefahr.Bei pneumatischen Antrieben beschränkt sich die spezielle Konstruktion für gefährliche Umgebungen auch auf Stellungsregler, Magnetventile und Endschalter (Abbildung 1-3).Wenn ein pneumatischer Antrieb mit explosionsgeschütztem Zubehör zum Betätigen eines Rohrleitungsventils verwendet wird, sind die Kosten dementsprechend deutlich niedriger als die eines explosionsgeschützten elektrischen Antriebes mit derselben Funktion.

Positionierung

Pneumatikantriebe weisen einen der größten Nachteile auf.Wenn der Aktuator die Mitte des Hubs erreicht, ist die Positionierung komplizierter, was bedeutet, dass die Positionierung des Steuerventilkolbens schwieriger ist.

Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Luft ist die Positioniergenauigkeit pneumatischer Antriebe um ein Vielfaches geringer als die elektrischer Antriebe.Wenn der elektrische Stellantrieb einen Schrittmotor verwendet, ist seine Positionierungsgenauigkeit um mehrere Größenordnungen höher als die eines pneumatischen Stellantriebs, der mit einem Stellungsregler ausgestattet ist.Letzteres kann nur für Systeme verwendet werden, die keine hohe Positionier- oder Regelgenauigkeit erfordern.Pneumatikantriebe, die in Rohrleitungsventilen verwendet werden, haben ihre eigenen strukturellen Merkmale: Alle Komponenten des Steuerungssystems sind auf der Außenfläche des Antriebs oder außerhalb der Hauptstruktur installiert.Wenn Sie den Betriebsmodus von Aus auf Steuerung umstellen müssen, müssen Sie das Magnetventil durch einen Stellungsregler ersetzen.Da diese beiden Komponenten an der Außenseite des pneumatischen Stellantriebs montiert sind und die Gestaltung der Passfläche gleich ist, ist es bequemer, den Verteiler zu entfernen und den Stellungsregler zu installieren.Mit anderen Worten: Derselbe pneumatische Antrieb kann sowohl für die Abschaltung als auch für die Steuerung verwendet werden, indem das entsprechende Zubehör ausgetauscht wird (Abbildung 1-2).