Elektrikli ve pnömatik aktüatörlerBoru hattı vanaları için: İki tip aktüatörün oldukça farklı olduğu ve seçimin kurulum yerinde mevcut olan güç kaynağına göre yapılması gerektiği görülüyor. Ancak aslında bu görüş önyargılıdır. Ana ve bariz farklılıkların yanı sıra, daha az belirgin bir dizi benzersiz özellikleri de vardır.

Otomasyon sistemlerinde en yaygın kullanılan iki tahrik mekanizması elektrikli ve pnömatik aktüatörlerdir. Genellikle aktüatör seçimi temel tasarım aşamasında yapılır ve kurulumdan sonra kullanım ömrünün sonuna kadar kullanılır.

Aktüatörün güç tipini seçerken, insanlar genellikle boru hattındaki proses ortamının parametrelerini dikkate almazlar; sadece tasarımcının iç referans materyallerine, güç kaynağı durumuna veya sahanın büyük miktarda önceden hazırlanmış gaz sağlayıp sağlayamayacağına dikkat ederler.

Ancak, çalışma sırasında bazı vanaların aktüatörlerle donatılması gerektiği veya bazı vanalardaki proses ortamının parametrelerinin değiştiği sıklıkla görülmektedir. Bu durumda şu soru ortaya çıkar: Orijinal aktüatörü mü korumalıyım yoksa performansı artırmak için başka bir aktüatörle mi değiştirmeliyim?

Daha uzun hizmet ömrü

Bu makalede, elektrikli ve pnömatik aktüatörlerin temel performans özellikleri tanıtılacak ve karşılaştırılacaktır.

Normal şartlar altında, üreticiler elektrikli aktüatörler için 10.000, pnömatik aktüatörler için ise 100.000 çalışma döngüsü garantisi vermektedir. Açıkçası, çalışma döngüsü sayısı açısından bakıldığında, pnömatik aktüatör daha basit yapısı nedeniyle daha uzun ömre sahiptir. Ayrıca, pnömatik aktüatörün sürtünme temas yüzeyi elastomer veya polimerden yapılmıştır ve aşınmış O-ringler ve plastik kılavuz elemanları kolayca değiştirilebilir.

Elektrikli aktüatörlerde genellikle motordan çıkış miline kadar bir redüksiyon dişli kutusu bulunur. Birbirine kenetlenen birçok dişli vardır ve bunlar çalışma sırasında aşınır. Ayrıca, pnömatik aktüatörün tüm kullanım ömrü boyunca yağlama gresinin değiştirilmesine gerek olmadığını da belirtmekte fayda var.

Tork

Boru hattı vana aktüatörlerinin en önemli performans parametrelerinden biri torktur. Elektrikli aktüatörün torku, tasarıma (sabit bileşen) ve statora uygulanan gerilime bağlıdır. Pnömatik aktüatörün torku ise tasarıma (sabit bileşen) ve pnömatik aktüatöre sağlanan hava beslemesinin basıncına bağlıdır.

Genellikle, aktüatörün torku, vananın maksimum torkundan veya kapatma elemanını hareket ettirmek için gereken torktan daha büyük olmalıdır. Gerçek kullanımda, vananın gerçek torku, üreticinin ticari markasında belirtilen maksimum torktan ve ayrıca aktüatörün maksimum torkundan daha büyük olabilir. Bu şüphesiz bir acil durumdur.

Aktüatörü çalıştırmaya devam ederseniz, aktüatöre ve valfe zarar verebilirsiniz. Valfin torku artarsa, motor torku kademeli olarak çekme değerine (çekme limiti) ulaşana kadar artıracaktır. Bu, mekanik yapının tasarım aralığının ötesinde aşırı tork üretmeye ve buna dayanmaya zorlandığı anlamına gelir.

Aşırı tork koruması

Yukarıda belirtilen koşullar altında ekipmanın hasar görmesini önlemek için, elektrikli aktüatör bazı özel cihazlarla donatılabilir. En yaygın olanı, mekanik (çalışma prensibi, aşırı tork durumunda sonsuz dişlinin eksenel olarak doğrusal hareket etmesidir) veya elektronik (çalışma prensibi, stator akımını ölçmek veya Hall etkisi kullanmaktır) olabilen tork anahtarıdır. Tork, tasarlanan maksimum değeri aştığında, tork anahtarı stator voltajını keserek aktüatör motorunu durdurabilir. Pnömatik aktüatörlerde aşırı tork korumasına gerek yoktur. Valfe uygulanan tork belirtilen limiti aşarsa, sıkıştırılmış havanın fiziksel özellikleri pnömatik aktüatörün çalışmasını durduracaktır. Elektrikli aktüatörlerin aksine, pnömatik aktüatörlerin çıkış torku tasarım limitini aşmayacaktır. Boru hattı vanasına pnömatik aktüatör takılırsa, torkun belirtilen değeri aşması nedeniyle ekipman arızası riskinin ortadan kalktığı düşünülebilir.

Patlamaya dayanıklı tasarım

Kullanım ortamında tehlikeli maddeler bulunuyorsa, elektrikli ekipmanlar patlamaya neden olabilir. Tehlikeli ortamlardaki koruma seviyeleri ve koruma yöntemleri, yer darlığı nedeniyle bu makalede yer almamıştır.

Bununla birlikte, tehlikeli maddelerin bulunduğu ortamlarda patlamaya dayanıklı ekipman kullanılması gerektiğinin altını çizmek yine de gereklidir.

Geleneksel endüstriyel standart elektrikli aktüatörlerle karşılaştırıldığında, boru hattı vanaları için patlamaya dayanıklı elektrikli aktüatörler daha pahalı ve tasarım olarak daha karmaşıktır. Pnömatik aktüatör tehlikeli bir ortamda kullanılsa bile, patlama riski yoktur. Pnömatik aktüatörler için, tehlikeli ortamlara yönelik özel tasarım da konumlandırıcılar, solenoid vanalar ve limit anahtarlarıyla sınırlıdır (Şekil 1-3). Buna karşılık, bir boru hattı vanasını çalıştırmak için patlamaya dayanıklı aksesuara sahip bir pnömatik aktüatör kullanılırsa, maliyet aynı fonksiyona sahip patlamaya dayanıklı bir elektrikli aktüatöre göre önemli ölçüde daha düşük olacaktır.

Konumlandırma

Pnömatik aktüatörlerin en önemli dezavantajlarından biri şudur: Aktüatör hareketin orta noktasına ulaştığında konumlandırma daha karmaşık hale gelir, bu da kontrol vanasının makarasının konumlandırılmasının daha zorlaşması anlamına gelir.

Havanın fiziksel özelliklerinden dolayı, pnömatik aktüatörlerin konumlandırma hassasiyeti, elektrikli aktüatörlere göre birkaç kat daha düşüktür. Elektrikli aktüatörde kademeli motor kullanılıyorsa, konumlandırma hassasiyeti, konumlandırıcı ile donatılmış pnömatik aktüatöre göre birkaç kat daha yüksektir. İkincisi, yalnızca yüksek konumlandırma hassasiyeti veya kontrol hassasiyeti gerektirmeyen sistemler için kullanılabilir. Boru hattı vanalarında kullanılan pnömatik aktüatörlerin yapısal tasarımında kendine özgü özellikleri vardır: kontrol sisteminin tüm bileşenleri aktüatörün dış yüzeyine veya ana yapının dışına monte edilir. Çalışma modunu kapalıdan kontrole geçirmek gerekiyorsa, solenoid valfi bir konumlandırıcı ile değiştirmeniz gerekir. Bu iki bileşen pnömatik aktüatörün dışına monte edildiğinden ve eşleşme yüzeyinin tasarımı aynı olduğundan, dağıtıcıyı çıkarmak ve konumlandırıcıyı takmak daha kolaydır. Başka bir deyişle, aynı pnömatik aktüatör, ilgili aksesuarları değiştirerek hem kapatma hem de kontrol için kullanılabilir (Şekil 1-2).