Pnömatik ve Elektrikli Kontrol Valflarının Seçimi ve Hata Çözümü Analizi

1. Pnömatik kontrol vanalarının montaj konumu, yerden belirli bir yükseklikte olmalı, sökme, montaj ve bakımı kolaylaştırmak için vananın üstünde ve altında yeterli alan bulunmalıdır. Pnömatik valf konumlandırıcıları ve el çarkları ile donatılmış kontrol vanaları için, kolay kullanım, gözlem ve ayarlama sağlamak esastır.
2. Kontrol vanaları yatay boru hatlarına monte edilmeli ve boru hattına dikey olarak hizalanmalıdır. Genellikle, vananın altında destek sağlanmalıdır. Kontrol vanasının dikey bir boru hattına yatay olarak monte edilmesi gereken özel durumlarda, vana da desteklenmelidir (küçük çaplı kontrol vanaları hariç). Montaj sırasında, kontrol vanasına ek stres uygulamaktan kaçının.
3. Kontrol vanasının çalışma ortam sıcaklığı (-30°C ila +60°C) arasında olmalı, bağıl nem %95'i geçmemelidir.
4. Kontrol vanasından önce ve sonra, boru çapının 10 katından (10D) az olmamak üzere, aşırı kısa bir düz boru kesitinden dolayı akış özelliklerini etkilememek için düz boru kesitleri bulunmalıdır.
5. Vana çapı proses boru çapından farklı olduğunda, bağlantı için redüktörler kullanılmalıdır. Küçük çaplı kontrol vanaları için, dişli bağlantılar kullanılabilir. Vana gövdesindeki akış yönü oku, akışkan akış yönü ile hizalanmalıdır.
6. Bir baypas boru hattı kurulmalıdır. Amaç, sistemi durdurmadan kontrol vanasının bakımı için izin vererek, anahtarlama veya manuel çalışmayı kolaylaştırmaktır.
7. Montajdan önce, boru hattından kir ve kaynak cürufu gibi tüm yabancı cisimler tamamen temizlenmelidir.

1. Vanaların montaj konumu, yüksekliği ve giriş/çıkış yönü tasarım gereksinimlerine uygun olmalı ve bağlantı güvenli ve sıkı olmalıdır.
2. Vanalar, çeşitli uç bağlantı türleri kullanılarak boru hatlarına bağlanabilir. Birincil bağlantı yöntemleri arasında dişli, flanşlı ve kaynaklı bağlantılar bulunur. Flanşlı bağlantılar kullanıldığında, sıcaklık 350°C'yi aşarsa, cıvata, flanş ve conta sürünme gevşemesi nedeniyle, yüksek sıcaklığa dayanıklı cıvata malzemeleri seçilmelidir.
3. Montajdan önce, vana görsel bir incelemeden geçirilmelidir. Vana isim plakası, mevcut uluslararası standart GB12220 "Genel Vana İşaretlemesi"ne uygun olmalıdır. Çalışma basıncı 1.0 MPa'yı aşan ve ana boru hatlarında kesme vanası olarak hizmet veren vanalar için, mukavemet ve sızdırmazlık testleri yapılmalı ve yalnızca bu testleri geçtikten sonra kullanılabilirler. Diğer vanalar ayrı test gerektirmeyebilir ve sistem basınç testi sırasında incelenebilir.
4. Mukavemet testi sırasında, test basıncı nominal basıncın 1.5 katı olmalı, süresi ise 5 dakikadan az olmamalıdır. Vana gövdesi ve ambalaj sızıntı göstermemelidir.
5. Sızdırmazlık testi sırasında, test basıncı 0.3 MPa'dır. Test basıncı, Tablo 2'nin hükümlerine uygun olarak, test süresi boyunca sabit kalmalıdır. Vana, vana yuvası sızdırmazlık yüzeyinde sızıntı yoksa nitelikli kabul edilir.
6. Nominal çap: DN15-500

(1) Kontrol vanası çalışmıyor. Arıza fenomenleri ve nedenleri şunlardır:

1. Sinyal yok, hava beslemesi yok.
   1. Hava beslemesi açık değil,
   2. Kışın hava beslemesindeki su donar, hava kanalının tıkanmasına veya filtre veya basınç düşürücünün arızalanmasına neden olur,
   3. Kompresör arızası,
   4. Ana hava besleme borusunda sızıntı.
2. Hava beslemesi mevcut, sinyal yok.
   1. Regülatör arızası,
   2. Konumlandırıcı diyaframında sızıntı,
   3. Düzenleme diyaframında hasar.
3. Konumlandırıcıda hava beslemesi yok.
   1. Filtre tıkanmış.
   2. Basınç düşürücü arızalı.
   3. Boru hattı sızdırıyor veya tıkanmış.
4. Konumlandırıcıda hava beslemesi var ancak çıkış yok. Konumlandırıcının gaz kelebeği deliği tıkanmış.
5. Sinyal mevcut ancak işlem yok.
   1. Vana mili düşmüş.
   2. Vana mili yuvaya veya yuvaya sıkışmış.
   3. Vana mili bükülmüş veya kırılmış.
   4. Vana yuvası ve vana mili donmuş veya döküntülerle tıkanmış.
   5. Aktüatör yayı uzun süre kullanılmadığı için sıkışmış.

(II) Kontrol vanasının kararsız çalışması. Arıza fenomenleri ve nedenleri şunlardır:

1. Kararsız hava besleme basıncı.
   1. Kompresör kapasitesi çok küçük.
   2. Basınç düşürücü valf arızası.
2. Kararsız sinyal basıncı.
   1. Kontrol sisteminin uygun olmayan zaman sabiti.
   2. Kararsız regülatör çıkışı.
3. Hava besleme basıncı kararlı, sinyal basıncı da kararlı, ancak düzenleme vanasının çalışması kararsız.
   1. Konumlandırıcının amplifikatöründeki bilyalı vana, döküntüler nedeniyle aşınmış ve düzgün bir şekilde sızdırmıyor. hava tüketimi önemli ölçüde arttığında çıkış salınımlarına neden olur.
   2. Konumlandırıcı amplifikatöründeki nozül bölmesi hizalanmamış ve bölme nozülü kapatmıyor.
   3. Çıkış borusunda veya hattında hava sızıntıları.
   4. Aktüatör yetersiz sertliğe sahip.
   5. Vana mili, hareket sırasında yüksek sürtünme direncine maruz kalır ve temas noktalarında yapışma fenomenleri görülür.

(3) Düzenleme vanası titreşimi. Arıza belirtileri ve nedenleri şunlardır:

1. Kontrol vanası herhangi bir açıklık konumunda titreşir.
   1. Kararsız destek.
   2. Yakındaki titreşim kaynakları.
   3. Vana tapası ve kovan arasında şiddetli aşınma.
2. Kontrol vanası tamamen kapanırken titreşir.
   1. Kontrol vanası çok büyük ve genellikle küçük açıklık konumlarında kullanılır.
   2. Tek yuvalı bir vanadaki ortamın akış yönü, kapanma yönünün tersidir.

(4) Kontrol vanasının yavaş tepkisi. Belirtiler ve nedenler şunlardır:

1. Vana mili yalnızca bir yönde yavaş tepki verir.
   1. Pnömatik diyafram aktüatöründeki diyafram hasar görmüş ve sızdırıyor.
   2. Aktüatördeki "O" halka contası sızdırıyor.
2. Vana mili hem açma hem de kapama hareketleri sırasında yavaşlık gösterir:
   1. Vana gövdesi yapışkan maddelerle tıkanmış;
   2. PTFE ambalajı bozulmuş ve sertleşmiş veya grafit-asbest ambalaj yağlayıcısı kurumuş;
   3. Ambalaj çok sıkı, sürtünme direncini artırıyor;
   4. Vana mili düz değil, artan sürtünme direncine neden oluyor;
   5. Konumlandırıcı olmayan pnömatik kontrol vanaları da yavaşlığa neden olabilir.

(5) Kontrol vanasının artan sızıntı hacmi, aşağıdaki nedenlerle:

1. Vana tamamen kapalıyken aşırı sızıntı:
   1. Vana tapası aşınmış, şiddetli iç sızıntı;
   2. Vana düzgün ayarlanmamış, sıkı kapanmıyor.
2. Vana tamamen kapalı konuma ulaşamıyor:
   1. Aşırı ortam basıncı farkı, düşük aktüatör sertliği, vana sıkı kapanmıyor;
   2. Vananın içinde yabancı cisimler;
   3. Kovan sinterlenmiş.

(6) Ayarlanabilir akış aralığı azalmıştır. Bunun temel nedeni, vana milinin aşınmış ve küçülmüş olması, bu da minimum ayarlanabilir akış hızında bir artışa neden olur.

Pnömatik kontrol vanalarının arıza fenomenlerini ve nedenlerini anlamak, sorunları çözmek için hedeflenen önlemlerin alınmasını sağlar.

1. Güvenilirlik;
2. Maliyet etkinliği;
3. Pürüzsüz çalışma ve yeterli çıkış torku;
4. Basit yapı ve kolay bakım.

1. (1) Pnömatik aktüatörler basit ve güvenilirdir

Geleneksel elektrikli aktüatörlerin zayıf güvenilirliği uzun süredir devam eden bir zayıflıktı, ancak 1990'lardaki elektronik aktüatörlerin gelişimi bu sorunu tamamen çözdü ve 5–10 yıl boyunca bakım gerektirmeden çalışmalarını sağladı, güvenilirlikleri hatta pnömatik aktüatörlerinkini aştı.

2. (2) Güç Kaynağı

Pnömatik aktüatörlerin ana dezavantajı, maliyetleri artıran ayrı bir hava besleme istasyonuna ihtiyaç duymalarıdır; elektrikli vanalar, sahada kolayca bulunan güç kaynaklarını kullanabilir.

3. (3) Maliyet Hususları

Pnömatik aktüatörler, ek bir valf konumlandırıcıya ve ayrıca hava beslemesine ihtiyaç duyar, bu da maliyetlerini elektrikli vanalarınkine benzer hale getirir (ithal elektrikli valf konumlandırıcıları, ithal elektronik aktüatörlerle benzer fiyatlandırılır; yurt içinde üretilen konumlandırıcılar, yurt içinde üretilen elektrikli aktüatörlerle fiyat olarak karşılaştırılabilir).

4. (4) İtme ve sertlik: Her ikisi de karşılaştırılabilir.
5. (5) Yangına ve patlamaya dayanıklılık

"Pnömatik aktüatör + elektrikli valf konumlandırıcı", elektrikli aktüatörlerden biraz daha iyidir.

1. (1) Mümkünse, yerli uygulamalar, yeni projeler vb. için yerli vanalarla birlikte ithal elektronik aktüatörlerin kullanılması önerilir.
2. (2) Diyafram aktüatörleri, yetersiz itme, düşük sertlik ve büyük boyutlar gibi dezavantajlara sahip olmasına rağmen, basit yapıları onları şu anda en yaygın kullanılan aktüatörler haline getirmektedir.
3. (3) Pistonlu aktüatör seçimi için hususlar:
   1. Pnömatik diyafram aktüatörleri yeterli itmeden yoksun olduğunda, çıkış kuvvetini artırmak için pistonlu aktüatörler seçilmelidir; yüksek basınç farkı kontrol vanaları (örneğin, orta basınçlı buhar kesme vanaları) için, DN ≥ 200 olduğunda, hatta çift pistonlu aktüatörler bile gerekli olabilir;
   2. Sıradan kontrol vanaları için, pistonlu aktüatörler de diyafram aktüatörlerinin yerini alabilir, aktüatörün boyutunu önemli ölçüde azaltır. Bu açıdan, pnömatik pistonlu kontrol vanaları daha yaygın olarak kullanılmaktadır;
   3. Açısal hareket kontrol vanaları için, açısal hareket aktüatörleri tipik olarak çift pistonlu dişli-kremayer dönen bir yapıya sahiptir. Geleneksel "doğrusal hareket pistonlu aktüatör + açısal demir + krank-bağlantı çubuğu" konfigürasyonunu vurgulamak gerekir.

1. 1. Aşırı Yük Kapasitesi ve Hizmet Ömrü

Elektrikli aktüatörler yalnızca aralıklı çalışma için uygundur ve sürekli kapalı döngü çalışması için uygun değildir. Ancak pnömatik aktüatörler, aşırı yük kapasitesine sahiptir ve tüm hizmet ömürleri boyunca bakım gerektirmez. Yağ değişimi veya başka bir yağlama gerekmez. Standart hizmet ömürleri bir milyon açma/kapama döngüsüne kadar ulaşabilir ve bu da pnömatik aktüatörleri diğer valf aktüatörlerinden üstün kılar.

2. 2. Güvenlik

Pnömatik aktüatörler, özellikle aşağıdaki durumlarda, potansiyel olarak patlayıcı ortamlarda kullanılabilir: Patlamaya dayanıklı vanalar gereklidir (örneğin, uygun bobinlere sahip Namur vanaları); vanalar veya valf adaları patlayıcı bölgenin dışında kurulmalı ve patlayıcı bölgede kullanılan pnömatik aktüatörler hava boruları aracılığıyla tahrik edilmelidir; elektrikli aktüatörler, potansiyel olarak patlayıcı ortamlarda kullanım için uygun değildir ve maliyetlidir.

3. 3. Aşırı Yük Kapasitesi

Artan tork veya özel kuvvet gereksinimleri gerektiren durumlarda, elektrikli aktüatörler tork sınırlarına hızla ulaşır. Özellikle düzensiz valf açıklıklarında veya uzun süreli valf kapanmalarında, pnömatik aktüatörlerin aşırı yük kapasitesi avantajı belirginleşir, çünkü birikintiler veya sinterlenmiş malzemeler başlangıç torkunu artırır. Pnömatik bileşenlerle, çalışma basıncı, kuvvet veya tork kolayca artırılabilir.

4. 4. Ekonomik Verimlilik

Su ve atık su arıtma teknolojisinde, çoğu valf aktüatörü açma/kapama modunda çalışır veya hatta manuel çalışma için tasarlanmıştır. Bu nedenle, pnömatik bileşenler rasyonalizasyon için önemli bir potansiyel sunar. Pnömatik aktüatörlerle karşılaştırıldığında, elektrikli aktüatörler kullanılıyorsa, aşırı sıcaklık izleme, tork izleme, anahtarlama frekansı ve bakım döngüleri gibi izleme işlevleri kontrol ve test sistemine entegre edilmeli, bu da çok sayıda giriş ve çıkış hattına neden olur. Uç konum algılama ve hava kaynağı işleme hariç, pnömatik aktüatörler herhangi bir izleme veya kontrol işlevi gerektirmez. Pnömatik aktüatörler uygun maliyetlidir, bu da onları manuel valf aktüatörlerini otomatikleştirmek için ideal hale getirir.

5. 5. Montaj

Pnömatik teknoloji oldukça basittir. Pnömatik aktüatörler, valf tahrik kafalarına kolayca monte edilebilir ve hava kaynağı işleme üniteleri minimum çabayla bağlanıp tahrik edilebilir. Ek olarak, pnömatik aktüatörlerin bakım gerektirmeyen tasarımı, kullanışlı, tak ve çalıştır işlevselliği sağlar.

6. 6. Bileşenler

Pnömatik bileşenler yüksek titreşim direncine sahiptir, sağlam ve dayanıklıdır ve genellikle kırılmaz. Yüksek sıcaklıklar bile korozyona dayanıklı bileşenlere zarar vermez. Elektrikli aktüatörler çok sayıda bileşenden oluşur ve hasara karşı nispeten hassastır.

7. 7. Teknoloji

Doğrusal aktüatörler doğrudan kapanma cihazına etki ederken, salınım aktüatörleri yalnızca bir piston ve bir tahrik mili kullanarak "doğrusal sıkıştırılmış hava kuvvetini" salınım hareketine dönüştürür. Pnömatik aktüatörler ayrıca, basit ve uygun maliyetli akış kontrol bileşenlerinin kullanımı yoluyla olduğu gibi, kolayca yavaş hareket elde edebilir. Elektrikli aktüatörler, sağlanan enerjiyi harekete dönüştürürken önemli enerji kaybı yaşar. Bunun nedeni öncelikle elektrik motorunun enerjinin çoğunu ısıya dönüştürmesi ve ikincil olarak bir şanzıman kullanılmasıdır.

Endüstriyel kontrol uygulamalarında bugün kullanılan çoğu aktüatör, hava bir güç kaynağı olarak kullandıkları için elektrikli ve hidrolik aktüatörlerden daha ekonomik ve daha basit bir yapıya sahip, kullanımı ve bakımı kolay olan pnömatik aktüatörlerdir. Bir bakım perspektifinden, pnömatik aktüatörlerin diğer aktüatör türlerinden daha kolay çalıştırılması ve kalibre edilmesi ve sahada ileri ve geri yönler arasında kolayca değiştirilebilmesi daha kolaydır. En büyük avantajları güvenliktir. Konumlandırıcılarla kullanıldığında, yanıcı ve patlayıcı ortamlar için idealdirler. Buna karşılık, patlamaya dayanıklı veya özünde güvenli olmayan elektrik sinyalleri, kıvılcım nedeniyle potansiyel bir yangın riski oluşturur. Bu nedenle, elektrikli kontrol vanaları giderek daha yaygın olarak kullanılsa da, pnömatik kontrol vanaları hala kimya endüstrisine hakimdir.

Pnömatik aktüatörlerin başlıca dezavantajları şunlardır: daha yavaş tepki, daha düşük kontrol doğruluğu ve daha zayıf sapma direnci. Bunun nedeni, özellikle büyük pnömatik aktüatörler kullanıldığında, havanın sıkıştırılabilir olmasıdır, çünkü silindiri doldurmak ve boşaltmak zaman alır. Ancak, birçok uygulama yüksek kontrol doğruluğu, son derece hızlı tepki veya güçlü sapma direnci gerektirmediğinden, bu önemli bir sorun olmamalıdır.

Elektrikli aktüatörler öncelikle enerji santrallerinde veya nükleer santrallerde kullanılır, çünkü yüksek basınçlı su sistemleri pürüzsüz, kararlı ve yavaş bir işlem gerektirir. Elektrikli aktüatörlerin başlıca avantajları, yüksek kararlılık ve kullanıcıların uygulayabileceği sabit bir itme kuvvetidir. Bir elektrikli aktüatör tarafından üretilen maksimum itme kuvveti 225.000 kgf'ye kadar ulaşabilir. Yalnızca hidrolik aktüatörler bu kadar yüksek itme kuvveti elde edebilir, ancak hidrolik aktüatörler elektrikli olanlardan önemli ölçüde daha pahalıdır. Elektrikli aktüatörlerin sapma önleme yeteneği mükemmeldir, çıkış itme kuvveti veya torku esasen sabit kalır, ortamdan gelen dengesiz kuvvetlere etkili bir şekilde karşı koyar ve proses parametrelerinin hassas kontrolünü sağlar. Bu nedenle, kontrol doğruluğu pnömatik aktüatörlerden daha yüksektir. Bir servo amplifikatör ile donatıldığında, doğrudan ve ters hareket arasında geçiş yapmak kolaydır ve valf konumu durumu (bekletme/tamamen açık/tamamen kapalı) kolayca ayarlanabilir. Bir arıza durumunda, orijinal konumunda kalacaktır, bu pnömatik aktüatörlerin başaramadığı bir şeydir. Pnömatik aktüatörler, konum tutma sağlamak için bir kombinasyon koruma sistemine güvenmelidir.

Elektrikli aktüatörlerin başlıca dezavantajları şunlardır: daha karmaşık yapı, arızalanma olasılığının daha yüksek olması ve karmaşıklıkları nedeniyle, yerinde bakım personelinin teknik gereksinimleri nispeten daha yüksektir; motor çalışması ısı üretir ve çok sık ayarlamalar yapılırsa, motorun aşırı ısınmasına neden olabilir, termal korumayı tetikler ve ayrıca redüksiyon dişlilerinin aşınmasını artırır; ayrıca, çalışma nispeten yavaştır, çünkü valfin kontrolciden bir sinyale yanıt vermesi ve ilgili konuma hareket etmesi önemli miktarda zaman alır, bu da pnömatik ve hidrolik aktüatörlere kıyasla yetersiz kaldığı yerdir.