Введение

Логика подбора, работающая для обычных условий, в взрывоопасных и широкотемпературных случаях часто перестаёт работать. Причина проста: в таких условиях успех определяют обычно не сам привод, а материал уплотнений, тип смазки, электрические комплектующие и качество подаваемого воздуха — а именно их обычный подбор чаще всего пропускает.

В этой статье мы разберём отдельно две особые категории — взрывозащищённые и широкотемпературные условия — и дадим напрямую применимые подходы к подбору и комплектации.

1. Сначала определим условия: в чём «особенность» взрывозащиты и широкого диапазона температур

Взрывоопасные условия означают наличие в среде взрывоопасного газа или горючей пыли, при этом степень защиты определяется по классификации зон: газовые среды обычно делят на зоны 0, 1 и 2, пылевые — на зоны 20, 21 и 22. Разные зоны предъявляют разные требования к взрывозащите электрических компонентов.

Широкотемпературные условия означают случаи, когда температура выходит за обычный диапазон, — как в сторону высоких, так и в сторону низких температур. При их определении нужно чётко указать четыре пункта:

  • Какова максимальная и какова минимальная температура

  • Это температура окружающей среды или температура среды (к уплотнениям и смазке предъявляются разные требования)

  • Меняется ли температура резко (частое чередование нагрева и охлаждения сильно влияет на срок службы уплотнений)

  • Нужно ли учитывать обогрев, теплоизоляцию или термоизоляцию

Только при чётко определённых условиях решение не пойдёт вкривь.

2. Взрывоопасные условия: сам привод — пневматический, главное — электрические комплектующие

Поскольку пневматический привод работает на сжатом воздухе, он сам по себе обладает преимуществом пожаробезопасности и взрывозащиты, поэтому он — приоритетный выбор исполнительного механизма для опасных зон. Но выбор «пневматики» решает только силовую часть; настоящая сложность взрывозащиты — в комплектующих и цепях сигнала:

  • Обязательно выбирать взрывозащищённые комплектующие: электромагнитный клапан, концевой выключатель, позиционер и цепь сигнала 4–20 мА — если хотя бы один из них обычного исполнения, вся цепь несостоятельна

  • Выбор по виду взрывозащиты: взрывонепроницаемое, искробезопасное исполнение и исполнение с защитой вида «е» имеют свои области применения; для искробезопасного исполнения требуется ещё барьер безопасности

  • Проверить три вещи: маркировку взрывозащиты и температурный класс (должен соответствовать температуре воспламенения среды), категорию оборудования (газ и пыль, разные уровни) и модели и зоны, охваченные сертификатом взрывозащиты

  • Монтаж и подключение: кабельные вводы, заземление и защита разъёмов должны выполняться в соответствии с требованиями взрывозащиты

Одной фразой: избегайте сочетания «привод взрывозащищённый, комплектующие — нет», ведь в опасной зоне общую безопасность определяет самое слабое звено.

3. Широкотемпературные условия: три составляющие — уплотнения, смазка и подача воздуха

Материал уплотнений: при обычной температуре обычно применяют нитрильный каучук; при высокой температуре предпочтительны термостойкие материалы, такие как фторкаучук или ПТФЭ; при низкой температуре выбирают специальные низкотемпературные материалы, например низкотемпературный нитрил или силиконовый каучук. При несоответствии материала уплотнения первыми затвердеют, растрескаются или ускоренно состарятся.

Смазку выбирают по температуре: универсальная литиевая смазка при обычной температуре охватывает примерно от -20°C до 120°C; для высокой температуры применяют полимочевинную смазку, охватывающую от -30°C до 200°C; низкотемпературная литиевая смазка охватывает примерно от -40°C до 80°C. Разные основы не смешивают, при замене смазки старую удаляют полностью.

Подача воздуха — ключевая переменная: при низкой температуре влага в воздухе замерзает, вызывая запаздывание действия и даже заклинивание, поэтому необходимо усилить осушку и дренаж; обычно требуется, чтобы точка росы подаваемого воздуха была ниже минимальной температуры окружающей среды на объекте. На стороне высокой температуры важно следить за расстоянием между приводом и источником тепла, при необходимости добавлять термоизоляцию или применять удлинённый шток, чтобы цилиндр и уплотнения не находились долго в состоянии перегрева.

4. Влияние широкого диапазона температур на рабочие характеристики: момент должен иметь достаточный запас

Температура влияет не только на срок службы, но и напрямую меняет доступное усилие:

  • При низкой температуре уплотнения твердеют, трение растёт, фактически доступный крутящий момент падает, а сопротивление страгиванию заметно возрастает

  • При высокой температуре смазка быстрее вымывается, уплотнения старятся быстрее, растёт риск внутренней утечки, а долговременная эффективность снижается

Поэтому принцип подбора для широкотемпературных условий таков: рассчитывать крутящий момент по минимальной и максимальной температуре на объекте и применять более консервативный коэффициент запаса, чем для обычных условий. Там, где важна скорость действия (запуск при низкой температуре, частые срабатывания), следует также рассмотреть установку быстросбросного клапана, увеличение проходного сечения электромагнитного клапана и проверить, хватит ли производительности подачи воздуха.

5. Перечень комплектации: укомплектовать сразу, чтобы избежать доработки на объекте

  • Привод: одностороннего или двустороннего действия по требованиям безопасности при потере воздуха; поворотный или прямоходный по типу арматуры

  • Взрывозащищённые электрические комплектующие: взрывозащищённый электромагнитный клапан, взрывозащищённый концевой выключатель, взрывозащищённый позиционер (для искробезопасного исполнения — барьер безопасности)

  • Подготовка воздуха: фильтр-редуктор, осушитель (холодильного или адсорбционного типа), меры регулярного дренажа

  • Материалы и защита: коррозионностойкие материалы или покрытия, подходящая степень защиты, термо- и морозостойкие уплотнения и смазка

  • Температурные меры: обогрев и теплоизоляция подачи воздуха и трубопроводов при низкой температуре, термоизоляция и удлинённый шток при высокой

  • Аварийная комплектация: ручной дублер для ручного управления при отключении электричества и потере воздуха

Каждый пункт перечня следует определять на этапе подбора, а не дособирать при монтаже на объекте.

6. Проверка и типичные ошибки: проверяем до и после поставки

Проверка перед поставкой: модели и зоны, охваченные сертификатом взрывозащиты, температурный класс, соответствие типов уплотнений и смазки условиям эксплуатации, все ли комплектующие взрывозащищённого исполнения.

Проверка при приёмке и перед вводом в эксплуатацию: испытание корпуса давлением и на герметичность (выдержка при номинальном давлении 5 минут, падение давления не более 5 кПа), испытание полного хода, проверка концевых сигналов и обратной связи по положению; при возможности — моделирование условий эксплуатации для подтверждения.

Типичные ошибки:

  • Выбирают только взрывозащищённые комплектующие, не улучшая подачу воздуха — влага в воздухе всё равно заклинит арматуру при низкой температуре

  • Применяют обычную смазку при низкой или высокой температуре — при холоде она застывает, при жаре вытекает

  • Подбирают по моменту для обычной температуры, без температурного запаса — при низкой температуре «не тянет»

  • Игнорируют соответствие температурного класса температуре воспламенения среды — неверная маркировка взрывозащиты делает её бесполезной

  • Игнорируют замерзание воздуха при низкой температуре — главный источник зимних отказов

Ключевое напоминание: при подборе для взрывоопасных и широкотемпературных условий сначала определяют условия (классификация зон, максимальная и минимальная температура, температура окружающей среды или среды), затем комплектуют по трём основным линиям — взрывозащита опирается на «полный набор взрывозащищённых комплектующих + проверку охвата сертификатом», широкий диапазон температур — на «материал уплотнений + выбор смазки по температуре + осушку воздуха и контроль точки росы», а момент рассчитывают по экстремальным температурам и берут более консервативный коэффициент запаса; в завершение подбирают подготовку воздуха, защитные материалы, обогрев с теплоизоляцией и ручной дублер, а перед и после поставки проверяют по пунктам. Специальные условия страшны не высокими требованиями, а тем, что к ним подходят как к обычным.

Заключение

Подбор для взрывоопасных и широкотемпературных условий по сути — это преобразование условий окружающей среды в конкретные требования к материалам, смазке и комплектующим: зона определяет взрывозащитную комплектацию, температура — уплотнение и смазку, подача воздуха — долговременную стабильность. Внесите эти три вещи в условия подбора — и привод сможет надёжно работать в опасных зонах и при экстремальных температурах длительное время. Для расчётов подбора и решений по комплектации для особых условий эксплуатации обращайтесь к нашей сервисной команде.

Zhejiang Huaershi Auto-control Instrument Valve Co., Ltd.

С 1989 года · Более 30 лет занимаемся пневматическими приводами и пневматической арматурой

Сайт: www.hesvalve.com