Пневматический привод - важный исполнительный механизм в системах автоматического управления: сжатый воздух преобразуется в механическое движение, обеспечивая открытие, закрытие или регулирование арматуры. Его типы можно классифицировать по нескольким признакам, и самый распространённый, а также наиболее важный для проектирования безопасности - это способ действия, по которому различают одностороннее и двустороннее действие. В этой статье типы разобраны по порядку, а затем рассмотрены различия и ключевые моменты подбора.
1. Четыре признака классификации пневматических приводов
-
По способу действия: одностороннее действие (пружинный возврат), двустороннее действие - смотрим, куда уйдёт клапан при потере воздуха; это определяет безопасность
-
По виду движения: поворотный, прямоходный - смотрим, поворачивается арматура или перемещается поступательно
-
По конструкции: реечно-шестерённый, с вильчатым механизмом, мембранный - смотрим на величину момента и монтажное пространство
-
По способу управления: чисто пневматический, электропневматический - смотрим, какой сигнал на объекте: воздушный или электрический
Остальные признаки определяют, «встанет ли он и сдвинется ли», а способ действия определяет, «безопасно ли при аварии».
2. По способу действия: одностороннее и двустороннее
Пневматический привод одностороннего действия имеет пружинный возврат: сжатый воздух перемещает поршень или вильчатый механизм и открывает арматуру, а при прекращении подачи воздуха или исчезновении давления пружина автоматически возвращает механизм, и клапан закрывается (по требованию процесса возможно исполнение с открытием при потере воздуха: закрывается при подаче воздуха, открывается при потере воздуха). Особенности: наличие автоматического возврата, повышенная безопасность, относительно простая конструкция, поэтому его применяют для клапанов аварийного перекрытия, предохранительной арматуры и в случаях с высокими требованиями к безопасности. Нужно учитывать, что из выходного усилия вычитается противодействующее усилие пружины, поэтому при том же давлении оно меньше, чем у двустороннего.
Пневматический привод двустороннего действия требует подачи воздуха и для открытия, и для закрытия: сжатый воздух поочерёдно поступает в разные полости цилиндра, обеспечивая открытие и закрытие, а обратное действие выполняется переключением электромагнитного клапана. Особенности: стабильный выходной момент, плавное срабатывание, пружинный возврат не нужен; применяется при частом срабатывании или там, где требуется значительный крутящий момент.
Общее: действие на открытие у обоих обычно обеспечивается подачей воздуха, а точное управление достигается регулированием величины и направления давления воздуха.
3. Шесть ключевых различий между односторонним и двусторонним действием
-
Способ возврата: одностороннее - пружиной; двустороннее - переключением подачи воздуха
-
Количество штуцеров подачи воздуха: одностороннее - подача с одной стороны, как правило 1 вход; двустороннее - подача с двух сторон, штуцеры A и B
-
Поведение при потере воздуха: одностороннее - автоматический возврат в заданное безопасное положение; двустороннее - остаётся в текущем положении (удержание позиции)
-
Выходное усилие (крутящий момент): одностороннее - с вычетом противодействующего усилия пружины, меньше; двустороннее - усилие уравновешено, больше
-
Расход воздуха: одностороннее - меньше; двустороннее - больше
-
Типичные применения: одностороннее - отказобезопасность, аварийное перекрытие; двустороннее - частое срабатывание, большой момент, регулирование
«Поведение при потере воздуха» - это водораздел: вернётся ли механизм сам в безопасное положение или останется на месте - в этом самое существенное различие двух конструкций и отправная точка проектирования отказобезопасных блокировок.
4. Ещё два признака: вид движения и конструкция
По виду движения поворотный привод выдаёт вращательное движение (обычно 0-90°) и применяется для поворотной арматуры - шаровых кранов, дисковых затворов; прямоходный выдаёт линейное перемещение и применяется для задвижек, запорных вентилей и затворов регулирующих клапанов. Сначала смотрим, какое движение нужна арматуре, затем определяем тип привода.
По конструкции реечно-шестерённый привод компактен и универсален и является самым распространённым среди поворотных; привод с вильчатым механизмом при том же диаметре цилиндра развивает больший момент и подходит для больших диаметров и высоких моментов; мембранный имеет простую конструкцию и короткий ход и чаще применяется в регулирующих условиях с небольшим усилием. Конструкция влияет также на высоту установки и занимаемую площадь, поэтому в проектах реконструкции это нужно проверять заранее.
5. Ключевые моменты подбора и порядок принятия решений
При подборе учитывают пять факторов:
-
Коэффициент запаса: предусмотреть определённый коэффициент запаса, чтобы надёжно управлять арматурой и в сложных условиях эксплуатации
-
Габариты исполнительного механизма: размер выбирают по условиям монтажа на объекте, чтобы обеспечить удобство монтажа и обслуживания
-
Условия эксплуатации и окружающая среда: тип арматуры и потребный момент, рабочее давление и температура, необходимость функции аварийного перекрытия
-
Способ управления и принадлежности: требуется только открытие-закрытие или непрерывное регулирование; концевую обратную связь, позиционер, электромагнитный клапан и фильтр-редуктор следует определить уже при подборе
-
Параметры подачи воздуха: стабильно ли давление, сухой ли и чистый воздух - это напрямую определяет стабильность длительной работы
Порядок действий может быть таким: сначала определяем поведение при потере воздуха (нужна отказобезопасность - выбираем одностороннее действие) → затем рассчитываем момент и предусматриваем коэффициент запаса (одностороннего не хватает - выбираем двустороннее) → далее определяем вид движения и конструкцию → затем подбираем способ управления и принадлежности → в конце проверяем подачу воздуха и окружающую среду (температура, коррозия, взрывозащита, место для обслуживания).
6. Четыре распространённых заблуждения и повторение ключевых моментов
Заблуждение первое: сначала сравнивают цену, а условия эксплуатации - потом. Разница в цене обычно кроется в исполнении и принадлежностях, а если выбрать привод меньшего размера, последующая замена обойдётся дороже.
Заблуждение второе: считать, что двустороннее действие лучше одностороннего. Речь не о «лучше или хуже». Там, где приоритет у безопасности, необходимо одностороннее действие; там, где приоритет у усилия, подходит двустороннее.
Заблуждение третье: считать, что приводу двустороннего действия не нужно думать о безопасности. При потере воздуха он удерживает позицию, но текущее положение не обязательно является безопасным; если по требованиям процесса при отказе нужно вернуться в определённое положение, требуется дополнительно установить пневмоуправляемый клапан удержания положения или узел пружинного возврата.
Заблуждение четвёртое: купить правильный основной агрегат, а принадлежности подобрать как попало. Проходное сечение электромагнитного клапана, соответствие позиционера, положение концевых выключателей - всё это влияет на работу, поэтому принадлежности следует рассматривать в комплекте с основным агрегатом.
Повторение ключевых моментов: по способу действия пневматические приводы делятся на приводы одностороннего и двустороннего действия, по виду движения - на поворотные и прямоходные, по конструкции - на реечно-шестерённые, с вильчатым механизмом и мембранные. Одностороннее действие работает по принципу пружинного возврата, при потере воздуха возвращается в безопасное положение, выходное усилие меньше; двустороннее работает за счёт переключения подачи воздуха, при потере воздуха удерживает позицию, момент больше, а действие на открытие у обоих обычно обеспечивается подачей воздуха. При подборе сначала определяют поведение при потере воздуха, затем рассчитывают момент и предусматривают коэффициент запаса, далее определяют вид движения и конструкцию и в конце подбирают принадлежности и проверяют объект - три пункта: коэффициент запаса, монтажные габариты и условия эксплуатации - нельзя пропустить ни один.
Заключение
Вопрос о типах по сути означает «по какому признаку выбирать»: способ действия определяет безопасность, вид движения - применимость, конструкция - момент и габариты, способ управления - как встроить привод в систему. Пройдя по этим четырём линиям и учтя коэффициент запаса, монтажные габариты и условия на объекте, вы получите чёткое обоснование выбора. Если вам нужна поддержка по расчёту при подборе пневматических приводов и комплектации принадлежностей, обращайтесь к нашей команде сервисного обслуживания.
Zhejiang Huaershi Auto-control Instrument Valve Co., Ltd.
С 1989 года · Более 30 лет занимаемся пневматическими приводами и пневматической арматурой
Сайт: