24 شهریور 1400 5:55 ق.ظ

تجهیزات ابرار دقیق ای شاپ صنعت

شیر توپی پنوماتیک

شیرهای توپی را می‌توان با یک اکچویتور پنوماتیک (شیر های توپی پنوماتیک) یا یک اکچویتور برقی (شیر های توپی برقی) برای اتوماسیون و / یا برای کنترل از راه دور ترکیب کرد. بسته به نوع کاربرد، اتوماسیون با اکچویتور پنوماتیک در مقابل یک اکچویتور برقی ممکن است از مزیت بیشتری برخوردار باشد یا بالعکس. در این مقاله، دو گزینه را با هم مقایسه خواهیم کرد. شکل زیر نمونه ای از ترکیب شیرهای توپی پنوماتیک و شیر توپی برقی را نشان می دهد.

معرفی شیر توپی

شیر توپی یک شیرربع گرد چرخشی است که جریان یک سیال را با داشتن یک توپی توخالی کنترل می کند، همانطور که در شکل زیر دیده می شود. شکل اجزای اصلی یک شیر توپی دستی را در نمای مقطعی نشان می دهد. هنگامی که قسمت توخالی توپ با جریان (لوله یا شیلنگ) همسو باشد، شیر باز است و سیال می تواند از آن عبور کند. وقتی که قسمت بسته توپی با جریان مطابقت داشته باشد شیر بسته می شود، که با چرخش 90 درجه (از این رو نام شیر ربع گرد) انجام می شود.

همچنین می توان شیر را بین کاملاً باز و کاملاً بسته قرار داد، که به شما امکان می دهد جریان را دقیق تر تنظیم کنید. شیرهای توپی معمولی دارای دو پورت هستند، یکی برای ورودی و دیگری برای خروجی. با این حال، سه پورت (L یا T) نیز موجود است و بسته به نحوه مونتاژ و نصب شیر تعیین می کند که چرخش 90 درجه ای از توپ چگونه جریان سیال را هدایت می کند. شیرهای توپی چهار پورت امکان پذیر است اما نادر است. شیر های توپی دارای یک ساقه سوپاپ هستند، که به توپ متصل شده و چرخش آن را کنترل می کند. در شکل زیر شیر به یک دسته دستی متصل شده است تا شیر را فعال کند. با این حال، می توان شیر را به یک اکچویتور چرخشی پنوماتیک یا برقی متصل کرد تا ساقه را بچرخاند تا شیر توپی را به طور خودکار و / یا از راه دور ببندد یا باز کند.

معرفی اکچویتور

اکچویتور شیر، وسیله ای است که برای کنترل از راه دور شیر استفاده می شود. اگر شیر ربع گرد را کنترل کند، اکچویتور به عنوان ربع گرد شناخته می شود. به جای اهرم دستی، می توانید یک اکچویتور را روی شیر سوار کنید تا به طور خودکار و یا از راه دور آن را کنترل کند. اکچویتور ها از یک منبع تغذیه برای تولید گشتاور استفاده می کنند که برای کارکرد (چرخش) یک شیر توپی لازم است. برای اکثر اکچویتور ها، منبع تغذیه پنوماتیک، برقی یا هیدرولیکی است (در این مقاله توضیح داده نشده است). تفاوت در این منبع تغذیه باعث طراحی های مختلفی می شود که هرکدام برای کاربردهای خاص دارای مزایا و معایب مختلفی هستند (در زیر بحث می شود). جدا از مولفه مولد گشتاور، یک اکچویتور ممکن است دارای ویژگی های دیگری مانند شاخص های موقعیت و لغو دستی باشد.

اکچویتور پنوماتیکی

اکچویتور های پنوماتیک، شیر های توپی را با تبدیل انرژی هوای فشرده به حرکت مکانیکی کنترل می کنند. برای چرخش 90 درجه، یک حرکت مکانیکی چرخشی در شیر توپی لازم است. شیرهای توپی اکچویتور پنوماتیک می توانند سینگل یا دبل باشند. یک اکچویتور پنوماتیکی سینگل از یک ورودی هوای فشرده شده واحد برای چرخاندن شیر و یک فنر برای برگشت شیر به حالت طبیعی استفاده می کند. یک اکچویتور پنوماتیک دبل دارای دو ورودی هوای فشرده برای چرخاندن شیر و برگشت شیر به موقعیت اصلی است.

اصول عملکرد

رایج ترین مکانیسم برای یک اکچویتور پنوماتیک برای شیرهای توپی، مکانیزم رک و پینیون است. این شامل دندانه دار (دنده خطی) (B) و پینیون (دنده دایره ای) (A) است. دندانه دار کردن به پیستونی متصل می شود که توسط هوای فشرده تحت فشار قرار می گیرد تا حرکت خطی حاصل شود. این حرکت خطی توسط پینیون به حرکت دایره ای تبدیل می شود. پینیون ساقه شیر توپی را به سمت باز و بسته شدن موقعیت ها سوق می دهد. برای کنترل اکچویتور پنوماتیک شیرهای توپی، هوای فشرده شده توسط شیرهای برقی تنظیم می شود. سیگنال های الکتریکی از کنترل کننده انرژی شیر برقی را به دو حالت باز یا بسته می دهند تا هوای فشرده به دو طرف پیستون اکچویتور پنوماتیک منتقل شود. پیستون قفسه را فشار می دهد که پینیون متصل به ساقه شیر توپی را می چرخاند.

مکانیزم رک و پینیون. (A) رک، (B) پینیون

اکچویتور برقی

اکچویتور برقی با استفاده از موتور الکتریکی انرژی الکتریکی را به نیروی چرخشی تبدیل می کنند تا شیر توپی را از 90 درجه عبور دهند. آنها دارای صرفه جویی در مصرف انرژی، تمیز و روشی آرام برای کنترل شیر هستند. موتور الکتریکی را می توان با جریان متناوب (AC) یا جریان مستقیم (DC) تأمین کرد. این موتور در محفظه ای محکم و جمع و جور قرار دارد که شامل سایر اجزای محرک مانند چرخ دنده ها، سوئیچ های محدود، سیم کشی و غیره است. کل مجموعه از طریق یک رابط اتصال سازگار مانند استاندارد ISO 5211 به یک شیر متصل می شود.

اصول کاری

موتور الکتریکی یک گشتاور تولید می کند که توسط یک شافت متصل به ساقه شیر منتقل می شود. این شیر توپی را می چرخاند. برای دستیابی به گشتاور مورد نیاز، یک سیستم چرخ دنده به شافت موتور الکتریکی متصل می شود. ظرفیت گشتاور مشخصات مهمی برای انتخاب اکچویتور است. برای چرخاندن شیر توپی با درصد معینی که اغلب توسط سازنده شیر توپی مشخص شده است، باید از گشتاور مورد نیاز (گشتاور جداشونده) بیشتر باشد. گشتاور شکست حداقل گشتاور مورد نیاز برای چرخاندن شیر توپی معمولاً در موقعیت های استاتیک کاملاً بسته یا کاملاً باز است. سرعت کار (زمان پاسخ) اکچویتور برقی با گشتاور اکچویتور متناسب عکس است. سیستم دنده رابطه بین سرعت و گشتاور را تعریف می کند. نسبت دنده بالاتر منجر به گشتاور بیشتر اما زمان پاسخگویی کمتر می شود.

اکچویتور های الکتریکی را می توان از جریان مستقیم 12، 24 و 48 ولت و جریان متناوب 24، 48، 120، 130 و 240 ولت تأمین کرد. سوئیچ های Limit نصب شده اند تا جریان موتور را کاملا بسته و باز کنند. برای انجام کنترل تعدیل می توان از موتورهای الکتریکی استفاده کرد. این برای قرارگیری دقیق شیر در هر نقطه بین موقعیتهای کاملاً باز و کاملاً بسته (یعنی بین 0 تا 90 درجه) استفاده می شود. این برای تنظیم میزان جریان از طریق شیر مفید است. یک صفحه مدار موقعیت (PCB) در محرک الکتریکی برای تعدیل موتور الکتریکی نصب شده است.

برای کسب اطلاعات بیشتر از کنترل ولو مقاله مربوط به آن را مطالعه نمایید. همچنین می توانید از طریق تماس با کارشناسان مجرب ای شاپ صنعت مشاوره رایگان دریافت نمایید.

ترکیب اکچویتور و شیر توپی

اگرچه اکچویتور ها و شیرهای توپی از اجزای جداگانه ای هستند، اما بیشتر آنها با هم استفاده می شوند. بنابراین، راحت تر است که آنها را به عنوان بسته ای برای اطمینان از انطباق تهیه کنید. ترکیب یک اکچویتور با یک شیر توپی ، یک شیر توپی اتوماتیک به شما می دهد که می تواند از راه دور کنترل شود. اکچویتور و شیر توپی دارای یک رابط اتصال برای اتصال آنها هستند. رابط اتصال شامل یک شافت، یا ساقه، برای اتصال توپ شیر، و یک فلنج برای پیچاندن اکچویتور به شیر است. این رابط ممکن است مخصوص مارک باشد یا با استانداردهایی مانند ISO 5211 استاندارد شده باشد. شما می توانید یک اکچویتور خاص مارک را روی یک شیر مخصوص مارک سازگار نصب کنید. از طرف دیگر، شیرهای توپی و اکچویتورهای مختلف می توانند مبادله شوند به شرطی که از همان استاندارد استفاده کنند، مانند استاندارد ISO 5211.

مقایسه شیرهای توپی پنوماتیک و برقی

موارد زیر برخی از ویژگی های قابل مقایسه شیرهای توپی و پنوماتیک است :

  • سرعت چرخش : سرعت چرخش، سرعتی است که در آن اکچویتور شیر توپی، چرخشی کامل (90 درجه) ایجاد می کند. به طور معمول برای واحدهای با همان اندازه، سرعت چرخش یک شیر توپی برقی کمتر از یک شیر توپی پنوماتیک است.
  • طول عمر : طول عمر تجهیزات زمانی است که واحد کاملاً کاربردی و عملیاتی است. شیر های توپی پنوماتیک اجزای کمتری دارند و نگهداری آنها آسان تر است. از این رو طول عمر آنها بیشتر از همتایان الکتریکی است. اکچویتور های الکتریکی اجزای مختلفی دارند که نیاز به نگهداری دارند، مانند سیم پیچ الکتریکی، درایور الکترونیکی، اکچویتور مکانیکی و غیره.
  • دقت : دقت یا کنترل برای واحدهایی است که برای تنظیم دقیق تر جریان در یک نقطه نیمه باز (یعنی 20 درجه باز) متوقف می شوند. هر دو اکچویتور پنوماتیک و برقی دقیق عمل می کنند، اما شیر های توپی موتور دارای دقت بالاتری هستند. یک شیر توپی برقی قادر است با درجه های بسیار دقیق باز و بسته شود. اکچویتور های پنوماتیک با کنترل فشار هوا در ورودی، کنترل را انجام می دهند. نشت یا نوسانات فشار می توانند به راحتی بر موقعیت شیر تأثیر بگذارند. از طرف دیگر اکچویتورهای الکتریکی از سیگنال های کنترل الکتریکی دقیق برای انجام کنترل استفاده می کنند. اطلاعات اضافی را می توان در مقاله شیر های توپی و پروانه ای کنترلی یافت.
  • مصرف انرژی : مصرف انرژی، انرژی مورد نیاز اکچویتور برای چرخاندن شیر است. در مقایسه، میزان مصرف انرژی یک شیر توپی برقی کمتر از شیرهای توپی فعال شده بادی است. در اکچویتور های پنوماتیک، کل سیستم فشرده سازی هوا (کمپرسور، فیلترها، روان کننده ها، نیرو و …) مصرف بالای انرژی آنها را به خود اختصاص می دهد.
  • موقیت امن (Fail-safe ) : این یک ویژگی ایمنی است که برای باز یا بسته شدن خودکار شیر در صورت قطع برق طراحی شده است. استفاده از مکانیزم ایمن در برابر خرابی روی شیر توپی پنوماتیک معمولاً آسان تر و ارزان تر از شیر سوپاپ توپی موتور است. اکچویتور پنوماتیک بسیار رایج هستند و برای بازگشت به موقعیت پایه از فنر استفاده می کنند و به عنوان یک راه حل ایمن ایده آل هستند. اکچویتور برقی با مکانیسم ایمن در برابر خرابی می توانند با باتری یا فنر کار کنند و معمولاً گران تر از اکچویتور پنوماتیک هستند.
  • قیمت : هزینه شیر توپی پنوماتیک معمولاً کمتر از یک برقی است زیرا طراحی اکچویتور پیچیدگی کمتری دارد. با این حال، این هزینه های اجزای سیستم پنوماتیک، از جمله کمپرسور، آماده سازی هوا، لوله ها و غیره را در نظر نمی گیرد. در صورت عدم دسترسی به سیستم پنوماتیک در نزدیکی شیر، معمولاً عمل برقی ترجیح داده می شود. عملکرد شیر پنوماتیک به دلیل مصرف بیشتر انرژی و اتلاف انرژی که در نتیجه تولید هوای فشرده شده است، در طولانی مدت گران تر است.
  • نشانگرهای موقعیت : نشانگرهای موقعیت، موقعیت اکچویتور را در هر زمان مشخص نشان می دهند. برای دید بالا معمولاً در بالای اکچویتور قرار می گیرند. اکثر اکچویتور های پنوماتیک می توانند برای بازخورد الکتریکی به یک لیمیت سوئیچ در بالا مجهز شوند. بسیاری از اکچویتور های الکتریکی دارای سوئیچ های محدود داخلی برای بازخورد موقعیت هستند. با این حال، اکچویتورهای  اساسی بیشتر این ویژگی را ندارند.
  • اندازه / محدوده گشتاور : گشتاور همان نیروی چرخشی است که شیر توپی برای چرخاندن آن نیاز دارد. محرکهای پنوماتیک گشتاور بسیار بیشتری در واحد اندازه نسبت به محرکهای الکتریکی ارائه می دهند. بنابراین، برای برنامه هایی که به شیر بزرگ یا گشتاور زیاد نیاز دارند، به طور معمول شیر توپی پنوماتیک گزینه بهتری است.
  • شرایط خطرناک : شیر توپی برقی قبل از اینکه در شرایط خطرناک کار کند، باید دارای گواهی NEMA / ATEX باشد. اکچویتور های پنوماتیک، با مجوز ATEX به طور گسترده تری در دسترس هستند. همچنین، آنها نه ایجاد اختلال الکترومغناطیسی می کنند و نه تحت تأثیر آنها قرار می گیرند. برخلاف همتایان الکتریکی آنها، اکچویتورهای پنوماتیک نسبت به محیط مرطوب حساس نیستند و همچنین در معرض گرم شدن بیش از حد قرار نمی گیرند.

جدول مقایسه شیرهای توپی پنوماتیک و شیر توپی برقی

این جدول مقایسه مخصوص شیرهای توپی و پنوماتیک با یک اندازه است و یک مقایسه کلی است. برنامه های خاص و / یا طرح های خاصی وجود دارد که این مقایسه دقیق نیست. از این خصوصیات می توان به عنوان معیار انتخاب نیز استفاده کرد.

شیر توپی برقی شیر توپی پنوماتیکی نوع 

به طور معمول کندتر

به طور معمول سریع تر

سرعت چرخش

اجزای پیچیده و متعدد، بیشتر تحت تأثیر سایش قرار می گیرند، نگهداری را سخت تر می کنند و به طور معمول طول عمر آنها کاهش می یابد.اجزای سازنده کمتر و نگهداری آنها آسانتر است و در نتیجه طول عمر بالاتری دارد.

طول عمر

سیگنال های الکتریکی دقیق باعث موقعیت دقیق شیر می شوند.

نشت و نوسانات فشار می تواند باعث مشکلات دقت شیر شود.

دقت

فقط به برق نیاز دارد که مصرف انرژی کمتری نسبت به سیستم هوای فشرده کامل دارد.

سیستم فشرده سازی هوا انرژی زیادی را برای رساندن هوا به اکچویتور مصرف می کند.

مصرف انرژی

هزینه اولیه بالاتر اما هزینه عملیاتی کمتر.

هزینه اولیه کمتر اما هزینه عملیاتی بالاتر.

قیمت

وضعیت ایمنی را پیچیده تر دارند.

وضعیت ایمنی را آسان تر و ارزان تر دارند.

وضعیت ایمنی

نسبت گشتاور به اندازه کوچک تر است.

نسبت گشتاور به اندازه بزرگتر است.

محدوده اندازه / گشتاور

برای محیط های خطرناک به گواهینامه های NEMA / ATEX نیاز دارد.

مناسب برای شرایط انفجاری  همچنیین دارای ورژن NEMA / ATEX  است.

شرایط خطرناک

می تواند در شرایط فشار و دما متوسط کار کند.

می تواند در شرایط فشار بالا و دما کار کند

شرایط عملیاتی

مکانیزم پیچیده ای که نیاز به یک متخصص فنی دارد.

مکانیزم ساده و نگهداری آسان

قابلیت نگهداری

ممکن است اختلالات سیگنال را تجربه کند.

بدون تداخل

تداخل الکترومغناطیسی

با یک PCB می توان از آن برای کنترل جریان استفاده کرد.

مناسب برای کنترل جریان نیست

کنترلی

خیلی سنگین تر

سبک وزن

وزن

مثال های کاربردی برای شیر توپی پنوماتیک

محیط تولید : در محیط تولید مرطوب و خشن اغلب هوای فشرده به راحتی در دسترس است. در تاسیساتی که بسیاری از شیرهای بزرگ توپی و یا پروانه ای کار می کنند (به عنوان مثال بزرگتر از DN 50)، اکچویتور های پنوماتیک اغلب به دلیل گشتاور بالا، استحکام و هزینه کمتری برای مواد انتخاب می شوند.

برنامه موبایل : با توجه به تحرک شیر توپی که به شما امکان می دهد ، رباتی که به اطراف می چرخد به احتمال زیاد دارای انرژی الکتریکی بیش از پنوماتیک است.

مبدل حرارتی : در صورت قطع برق، سیستم برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد ، به آب سرد نیاز دارد تا آب گرم باقی مانده را خنک کند. در این برنامه، یک شیر توپی پنوماتیک بهتر است.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوالی دارید؟ با ما صحبت کنید!
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در WhatsApp پرسنل پشتیبانی که میخواهید با او صحبت کنید را انتخاب کنید
ما معمولاً در چند دقیقه پاسخ می دهیم