Пневматические приводы и регулирующие клапаны: принцип работы и применение.
Pneumatic actuator
Пневматические актуаторы клапанов: принцип работы, устройство и преимущества. Преобразование энергии сжатого воздуха в механическое движение для управления клапанами.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Пневматический привод клапана преобразует энергию (обычно в виде сжатого воздуха) в механическое движение. Это движение может быть вращательным или линейным, в зависимости от типа привода.
A pneumatic control valve actuator converts energy (typically in the form of compressed air) into mechanical motion. The motion can be rotary or linear, depending on the type of actuator.
Принцип действия
Пневматический приводной механизм в основном состоит из поршня или диафрагмы, которые создают движущую силу. Он поддерживает воздух в верхней части цилиндра, позволяя давлению воздуха приводить в движение диафрагму или поршень для перемещения штока клапана или вращения управляющего элемента клапана. Для работы клапанов требуется небольшое давление, и обычно оно удваивает или утраивает входное усилие. Чем больше размер поршня, тем выше может быть выходное давление. Использование поршня большего размера также может быть полезно при низком давлении воздуха, позволяя достигать тех же усилий при меньшем входном давлении. Этого давления достаточно, чтобы раздавить объекты в трубопроводе. При входном давлении 100 кПа можно легко поднять небольшой автомобиль (весом более 1000 фунтов), и это всего лишь базовый пневматический клапан небольшого размера. Однако, возникающие усилия, действующие на шток, будут слишком велики и приведут к поломке штока клапана. Это давление передается на шток клапана, который соединен либо с золотником (см. золотниковый клапан), либо с поворотной заслонкой и т.д. В трубопроводах с высоким давлением или высоким расходом требуются большие усилия, чтобы клапан мог преодолеть эти силы и перемещать движущиеся части клапана для управления потоком материала внутри. Вход клапана – это "сигнал управления". Он может поступать от различных измерительных приборов, и каждое разное давление соответствует разной уставке для клапана. Типичный стандартный сигнал составляет 20–100 кПа. Например, клапан может регулировать давление в резервуаре с постоянным выходным потоком и переменным входным потоком (изменяемым приводом и клапаном). Датчик давления будет контролировать давление в резервуаре и передавать сигнал от 20 до 100 кПа. 20 кПа означает отсутствие давления, 100 кПа – полный диапазон давления (который может быть изменен в зависимости от калибровочных точек датчика). По мере повышения давления в резервуаре выходной сигнал датчика увеличивается, это увеличение давления передается на клапан, который начинает опускаться и закрывать клапан, уменьшая поток в резервуар и снижая давление в резервуаре за счет отвода избыточного давления через выходной поток. Этот процесс называется процессом прямого действия.
A pneumatic actuator mainly consists of a piston or a diaphragm which develops the motive power. It keeps the air in the upper portion of the cylinder, allowing air pressure to force the diaphragm or piston to move the valve stem or rotate the valve control element. Valves require little pressure to operate and usually double or triple the input force. The larger the size of the piston, the larger the output pressure can be. Having a larger piston can also be good if the air supply is low, allowing the same forces with less input. These pressures are large enough to crush objects in the pipe. On 100 kPa input, you could lift a small car (upwards of 1,000 lbs) easily, and this is only a basic, small pneumatic valve. However, the resulting forces required of the stem would be too great and cause the valve stem to fail. This pressure is transferred to the valve stem, which is connected to either the valve plug (see plug valve), butterfly valve etc. Larger forces are required in high pressure or high flow pipelines to allow the valve to overcome these forces, and allow it to move the valves moving parts to control the material flowing inside. The valve's input is the "control signal." This can come from a variety of measuring devices, and each different pressure is a different set point for a valve. A typical standard signal is 20–100 kPa. For example, a valve could be controlling the pressure in a vessel that has a constant out flow, and a varied in flow (varied by the actuator and valve). A pressure transmitter will monitor the pressure in the vessel and transmit a signal from 20–100 kPa. 20 kPa means there is no pressure, 100 kPa means there is full range pressure (can be varied by the transmitters calibration points). As the pressure rises in the vessel, the output of the transmitter rises, this increase in pressure is sent to the valve, which causes the valve to stroke downward, and start closing the valve, decreasing flow into the vessel, reducing the pressure in the vessel as excess pressure is evacuated through the outflow. This is called a direct acting process.