מפעילים חשמליים ופנאומטייםעבור שסתומי צנרת: נראה ששני סוגי המפעילים שונים למדי, ויש לבחור בהתאם למקור הכוח הזמין באתר ההתקנה. אך למעשה, השקפה זו מוטה. בנוסף להבדלים העיקריים והברורים, יש להם גם מספר מאפיינים ייחודיים פחות ברורים.

מפעילים חשמליים ופנאומטיים הם שני מנגנוני ההנעה הנפוצים ביותר במערכות אוטומציה. בדרך כלל, בחירת המפעיל מתקבלת בשלב התכנון הבסיסי, וישמש עד סוף מחזור החיים לאחר ההתקנה.

בבחירת סוג ההספק של המפעיל, אנשים לרוב לא מתחשבים בפרמטרים של מדיום התהליך בצנרת, אלא רק שמים לב לחומרי הייחוס הפנימיים של המתכנן, למצב אספקת החשמל, או האם האתר יכול לספק כמות גדולה של גז טרומי.

עם זאת, במהלך הפעולה, לעתים קרובות מתגלה שיש צורך לצייד שסתומים מסוימים במפעילים, או שפרמטרי מדיום התהליך בחלק מהשסתומים משתנים. אז עולה השאלה: האם עליי לשמור את המפעיל המקורי או להחליפו במפעיל אחר כדי לשפר את הביצועים?

חיי שירות ארוכים יותר

מאמר זה יציג וישווה את מאפייני הביצועים העיקריים של מפעילים חשמליים ופנאומטיים.

בנסיבות רגילות, יצרנים יבטיחו 10,000 מחזורי פעולה עבור מפעילים חשמליים ו-100,000 מחזורי פעולה עבור מפעילים פנאומטיים. ברור שמבחינת מספר מחזורי הפעולה, למפעיל הפנאומטי יש אורך חיים ארוך יותר בשל מבנהו הפשוט יותר. בנוסף, משטח המגע החיכוך של המפעיל הפנאומטי עשוי מאלסטומר או פולימר, וטבעות ה-O השחוקות ואלמנטי ההנחיה הפלסטיים קלים להחלפה.

כמפעיל חשמלי, בדרך כלל יש תיבת הילוכים מהמנוע לפיר המוצא. ישנם גלגלי שיניים רבים שמשתלבים זה בזה, אשר נשחקים במהלך הפעולה. כמו כן, ראוי לציין שאין צורך להחליף את גריז הסיכה לאורך כל מחזור החיים של המפעיל הפנאומטי.

עֲנָק

אחד מפרמטרי הביצועים החשובים ביותר של מפעילי שסתומים בצנרת הוא מומנט. מומנט המפעיל החשמלי תלוי בתכנון (רכיב קבוע) ובמתח המופעל על הסטטור. מומנט המפעיל הפנאומטי תלוי בתכנון (רכיב קבוע) ובלחץ אספקת האוויר המסופק למפעיל הפנאומטי.

באופן כללי, מומנט המפעיל צריך להיות גדול מהמומנט המרבי של השסתום, או גדול מהמומנט הנדרש להזזת גוף הכיבוי. בשימוש בפועל, המומנט בפועל של השסתום עשוי להיות גדול מהמומנט המרבי המצוין על ידי הסימן המסחרי של היצרן, וגם גדול מהמומנט המרבי של המפעיל. זהו ללא ספק מצב חירום.

אם תמשיך להפעיל את המפעיל, הדבר עלול לגרום נזק למפעיל ולשסתום. אם מומנט השסתום יגדל, המנוע יגדיל בהדרגה את המומנט עד שיגיע לערך ה-pull-out (ערך ה-pull-out). משמעות הדבר היא שהמבנה המכני נאלץ להפיק ולעמוד במומנט מוגזם מעבר לטווח התכנון.

הגנה מפני מומנט יתר

על מנת למנוע נזק לציוד בתנאים שהוזכרו לעיל, ניתן לצייד את המפעיל החשמלי בכמה התקנים מיוחדים. הנפוץ ביותר הוא מתג מומנט, שיכול להיות מכני (עקרון העבודה הנפוץ הוא שגלגל השיניים נע בצורה ליניארית צירית במצב של מומנט יתר); הוא יכול להיות גם אלקטרוני (העיקרון הנפוץ הוא מדידת זרם הסטטור, או אפקט הול). כאשר המומנט עולה על הערך המרבי המתוכנן, מתג המומנט יכול לנתק את מתח הסטטור ולעצור את מנוע המפעיל. אין צורך בהגנה מפני מומנט יתר במפעילים פנאומטיים. אם המומנט המופעל על השסתום עולה על המגבלה שצוינה, התכונות הפיזיקליות של האוויר הדחוס יגרמו למפעיל הפנאומטי להפסיק לפעול. שלא כמו במפעילים חשמליים, מומנט המוצא של מפעילים פנאומטיים לא יעלה על מגבלת התכנון. ניתן לקחת בחשבון שאם שסתום הצינור מצויד במפעיל פנאומטי, הסיכון לכשל בציוד עקב מומנט העולה על הערך שצוין מבוטל.

עיצוב עמיד בפני פיצוץ

אם יש חומרים מסוכנים בסביבת השימוש, ציוד חשמלי עלול לגרום לפיצוץ. בנוגע לרמות ההגנה ושיטות ההגנה בסביבה מסוכנת, הן אינן כלולות במאמר זה עקב מגבלות מקום.

עם זאת, עדיין יש להדגיש כי יש להשתמש בציוד חסין פיצוץ בסביבות עם חומרים מסוכנים.

בהשוואה למפעילים חשמליים סטנדרטיים תעשייתיים קונבנציונליים, מפעילים חשמליים חסיני פיצוץ עבור שסתומי צנרת יקרים יותר ומסובכים יותר בתכנון. גם אם המפעיל הפנאומטי משמש בסביבה מסוכנת, אין סיכון פוטנציאלי לפיצוץ. עבור מפעילים פנאומטיים, התכנון המיוחד לסביבה מסוכנת מוגבל גם למצבים, שסתומי סולנואיד ומתגי גבול (איור 1-3). בהתאם, אם משתמשים במפעיל פנאומטי עם אביזר חסין פיצוץ להפעלת שסתום צנרת, העלות תהיה נמוכה משמעותית מזו של מפעיל חשמלי חסין פיצוץ בעל אותה פונקציה.

מיקום

למפעילים פנאומטיים יש אחד החסרונות המשמעותיים ביותר. כאשר המפעיל מגיע לאמצע מהלך התנועה, המיקום מסובך יותר, מה שאומר שמיקום הסליל של שסתום הבקרה קשה יותר.

בשל המאפיינים הפיזיים של האוויר, דיוק המיקום של מפעילים פנאומטיים נמוך פי כמה מזה של מפעילים חשמליים. אם המפעיל החשמלי משתמש במנוע צעד, דיוק המיקום שלו גבוה בכמה סדרי גודל מזה של מפעיל פנאומטי המצויד במיצוב. ניתן להשתמש באחרון רק עבור מערכות שאינן דורשות דיוק מיקום או דיוק בקרה גבוה. למפעילים פנאומטיים המשמשים בשסתומי צנרת יש מאפיינים משלהם בתכנון מבני: כל רכיבי מערכת הבקרה מותקנים על המשטח החיצוני של המפעיל, או מחוץ למבנה הראשי. אם יש צורך לעבור ממצב הפעלה ממצב כבוי למצב בקרה, יש להחליף את שסתום הסולנואיד במיצוב. מכיוון ששני רכיבים אלה מותקנים על המשטח החיצוני של המפעיל הפנאומטי, ועיצוב משטח החיבור זהה, נוח יותר להסיר את המחלק ולהתקין את המיצוב. במילים אחרות, ניתן להשתמש באותו מפעיל פנאומטי גם לכיבוי וגם לבקרה על ידי החלפת האביזרים המתאימים (איור 1-2).