Τι είναι μια βαλβίδα ασφάλισης;

Μια βαλβίδα ασφάλισης είναι ένα πνευματικό εξάρτημα που χρησιμοποιείται για την προστασία της θέσης λειτουργίας ενός πνευματικού ενεργοποιητή όταν η παροχή πεπιεσμένου αέρα οργάνων ή το σήμα ελέγχου αέρα καθίσταται αφύσικη.

Σε μια τυπική διάταξη βαλβίδας ελέγχου, ο ενεργοποιητής εξαρτάται από πεπιεσμένο αέρα για τη διατήρηση ή την αλλαγή της θέσης της βαλβίδας. Εάν η παροχή αέρα πέσει ξαφνικά κάτω από μια καθορισμένη πίεση, η απλή απώλεια αέρα μπορεί να προκαλέσει τη μετακίνηση του ενεργοποιητή σε ανεπιθύμητη θέση.

Μια βαλβίδα ασφάλισης παρέχει μια άλλη επιλογή.

Ανάλογα με τη διαμόρφωσή της, μπορεί να διατηρήσει την πίεση του ενεργοποιητή, να κλείσει το πνευματικό κύκλωμα, να αλλάξει τη ροή του αέρα ή να ασφαλίσει τη βαλβίδα ελέγχου στην τελευταία της θέση.

Αυτό καθιστά τις βαλβίδες ασφάλισης χρήσιμες σε εφαρμογές ελέγχου διεργασιών όπου μια απροσδόκητη αλλαγή στη θέση της βαλβίδας θα μπορούσε να επηρεάσει την παραγωγή, τον εξοπλισμό ή τη σταθερότητα της διεργασίας.

Διαφορετικοί κατασκευαστές χρησιμοποιούν διαφορετικά πνευματικά σχέδια. Η SMC, η KOSO, η Fisher και η Masoneilan προσφέρουν λύσεις για λειτουργίες αστοχίας αέρα ή ασφάλισης, αλλά οι δομές και οι μέθοδοι λειτουργίας τους δεν είναι πανομοιότυπες.

Πώς λειτουργεί μια βαλβίδα ασφάλισης;

Η βασική αρχή βασίζεται στην παρακολούθηση της πνευματικής πίεσης.

Υπό κανονικές συνθήκες, η παροχή πεπιεσμένου αέρα οργάνων διέρχεται από τη συσκευή ασφάλισης και φτάνει στον ενεργοποιητή ή στο πνευματικό κύκλωμα ελέγχου.

Όταν η παρακολουθούμενη πίεση παραμένει πάνω από την προκαθορισμένη τιμή, η βαλβίδα παραμένει στην κανονική της κατάσταση λειτουργίας.

Όταν η πίεση πέσει κάτω από το σημείο ρύθμισης, ο εσωτερικός μηχανισμός αλλάζει το πνευματικό κύκλωμα.

Ανάλογα με το σχέδιο, αυτό μπορεί να:

• Κλείσει τη διέλευση του αέρα
• Παγιδεύσει την πίεση μέσα στον ενεργοποιητή
• Αλλάξει την παροχή αέρα σε άλλη θύρα
• Εξαερώσει ή ανακατευθύνει την πίεση του ενεργοποιητή
• Διατηρήσει τον ενεργοποιητή στην τρέχουσα θέση του

Το σημαντικό είναι ότι μια βαλβίδα ασφάλισης δεν ελέγχει κανονικά το μέσο της διεργασίας άμεσα. Αντίθετα, ελέγχει το πνευματικό κύκλωμα που συνδέεται με τον ενεργοποιητή.

Αρχή λειτουργίας βαλβίδας ασφάλισης SMC

Οι Βαλβίδες Ασφάλισης Σειράς IL201/211/220 της SMC έχουν σχεδιαστεί για πνευματικά συστήματα ελέγχου διεργασιών όπου συμβαίνει αστοχία πηγής αέρα ή σωλήνωσης παροχής αέρα.

Η σειρά περιλαμβάνει διαμορφώσεις μονής ενέργειας, διπλής ενέργειας και τριών θυρών. Η SMC δηλώνει ότι οι εκδόσεις μονής και διπλής ενέργειας διατηρούν την πίεση στο τμήμα λειτουργίας ως μέτρο έκτακτης ανάγκης μέχρι να επανέλθει η πηγή αέρα στην κανονική λειτουργία, ενώ η έκδοση τριών θυρών αλλάζει τη θύρα παροχής όταν παρουσιαστεί πρόβλημα.

Η αρχή λειτουργίας βασίζεται στη σχέση μεταξύ πίεσης σήματος και ελατηρίου ρύθμισης.

Όταν η πίεση σήματος είναι υψηλότερη από τη ρύθμιση του ελατηρίου, το διάφραγμα κινείται, η θύρα εξαερισμού κλείνει και ο αέρας κατευθύνεται στην κάτω θάλαμο του διαφράγματος. Αυτό κινεί το εσωτερικό έμβολο και ανοίγει την κανονική διέλευση αέρα.

Όταν η πίεση σήματος πέσει κάτω από την πίεση ρύθμισης, η θέση του διαφράγματος αλλάζει. Η πίεση στον κάτω θάλαμο απελευθερώνεται και το ελατήριο κινεί τον μηχανισμό της βαλβίδας για να κλείσει το σχετικό κύκλωμα αέρα. Στη διαμόρφωση τριών θυρών, η διαδρομή ροής αλλάζει από τη μία θύρα παροχής στην άλλη.

Για τη σειρά IL201/211/220, η SMC αναφέρει ένα εύρος πίεσης ρύθμισης 0.14–0.7 MPa και μια μέγιστη πίεση κλεισίματος πνευματικού κυκλώματος 0.7 MPa.

Μια βασική παράμετρος είναι ο καθαρός πεπιεσμένος αέρας οργάνων. Το εγχειρίδιο της SMC συνιστά ειδικά καθαρό πεπιεσμένο αέρα με απομάκρυνση υγρασίας και σκόνης, επειδή η εσωτερική κατασκευή περιλαμβάνει μικρές διόδους.

Αρχή λειτουργίας βαλβίδας ασφάλισης KOSO

Η KOSO χρησιμοποιεί βαλβίδες ασφάλισης ως πνευματικά εξαρτήματα για κλείσιμο, αλλαγή ή ασφάλιση ενός κυκλώματος πεπιεσμένου αέρα οργάνων.

Η Βαλβίδες Ασφάλισης KOSO CL420 και CL523 είναι παραδείγματα αυτού του τύπου πνευματικού εξαρτήματος ελέγχου. Η KOSO αναφέρει μέγιστη πίεση 800 kPa και εύρος πίεσης ρύθμισης 100–600 kPa για αυτά τα μοντέλα.

Η βασική έννοια λειτουργίας είναι η παρακολούθηση της σχετικής πνευματικής πίεσης και η αλλαγή του κυκλώματος αέρα όταν η πίεση φτάσει στην καθορισμένη συνθήκη αλλαγής.

Σε μια διάταξη βαλβίδας ελέγχου, αυτή η λειτουργία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποφυγή ανεξέλεγκτης κίνησης του ενεργοποιητή μετά από αφύσικη κατάσταση παροχής αέρα.

Οι ακριβείς πνευματικές συνδέσεις και η συμπεριφορά αλλαγής εξαρτώνται από το επιλεγμένο μοντέλο και τη διάταξη του ενεργοποιητή. Επομένως, κατά την αντικατάσταση μιας βαλβίδας ασφάλισης KOSO, ο προμηθευτής θα πρέπει να ελέγξει το αρχικό μοντέλο, τη διαμόρφωση θυρών, τον τύπο ενεργοποιητή, την κανονική πίεση παροχής και την απαιτούμενη λειτουργία αστοχίας, αντί να επιλέξει αντικατάσταση μόνο με βάση το μέγεθος της σύνδεσης.

Αρχή λειτουργίας βαλβίδας ασφάλισης Fisher

Η Fisher προσεγγίζει τη λειτουργία μέσω βαλβίδων διακοπής ανίχνευσης πίεσης.

Η Βαλβίδα Διακοπής Ανίχνευσης Πίεσης Fisher 377 έχει σχεδιαστεί για εφαρμογές όπου απαιτείται συγκεκριμένη ενέργεια του ενεργοποιητή όταν η πίεση παροχής πέσει κάτω από ένα ρυθμιζόμενο σημείο διακοπής.

Όταν η πίεση παροχής πέσει κάτω από το σημείο διακοπής, η 377 μπορεί να διαμορφωθεί ώστε ο ενεργοποιητής να:

• Αστοχήσει προς τα πάνω
• Ασφαλίσει στην τελευταία θέση
• Αστοχήσει προς τα κάτω

Όταν η πίεση παροχής ανέβει πάνω από το σημείο διακοπής, η βαλβίδα διακοπής επαναφέρεται αυτόματα και επιτρέπει στο σύστημα να επιστρέψει στην κανονική λειτουργία.

Για μια διαμόρφωση ασφάλισης στην τελευταία θέση, η βασική ιδέα είναι η απομόνωση της πνευματικής εξόδου του ενεργοποιητή, ώστε να διατηρηθεί η πίεση που ήδη ασκείται στον ενεργοποιητή.

Αυτό διαφέρει από την απλή εξαέρωση του ενεργοποιητή.

Αντί να ωθείται άμεσα ο ενεργοποιητής προς μια θέση αστοχίας ελατηρίου, το πνευματικό κύκλωμα διαμορφώνεται ώστε να διατηρεί την υπάρχουσα κατάσταση του ενεργοποιητή μέχρι να αποκατασταθεί η παροχή αέρα.

Η Fisher παρέχει επίσης διατάξεις εφαρμογών χρησιμοποιώντας τη βαλβίδα διακοπής 377 με ψηφιακούς ελεγκτές βαλβίδων και πνευματικούς ενεργοποιητές για λειτουργίες ασφάλισης στην τελευταία θέση.

Αυτό καθιστά τη λύση Fisher ιδιαίτερα σχετική με διατάξεις βαλβίδων ελέγχου όπου η διατήρηση της υπάρχουσας θέσης της βαλβίδας κατά τη διάρκεια απώλειας πίεσης παροχής αποτελεί μέρος της απαιτούμενης φιλοσοφίας αστοχίας.

Αρχή λειτουργίας βαλβίδας ασφάλισης Masoneilan

Η Masoneilan παρέχει λύσεις πνευματικών βαλβίδων ασφάλισης αέρα και μεταφοράς για εφαρμογές βαλβίδων ελέγχου.

Ένα παράδειγμα είναι η Βαλβίδα Μεταφοράς Masoneilan 78-80. Σύμφωνα με την τεκμηρίωση της Baker Hughes, η βαλβίδα μεταφοράς αλλάζει τη ροή αέρα από τη μία θύρα στην άλλη όταν η πίεση σήματος πέσει κάτω από την προκαθορισμένη πίεση κατά τη διάρκεια αστοχίας αέρα.

Η βαλβίδα μεταφοράς τριών οδών μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως βαλβίδα ασφάλισης κλείνοντας την θύρα εξαερισμού. Σε αυτή τη διαμόρφωση, η βαλβίδα μπορεί να ασφαλίσει τη βαλβίδα ελέγχου στην τελευταία της θέση, παγιδεύοντας την πίεση αέρα στον ενεργοποιητή. Όταν η αφύσικη πίεση αέρα ανακάμψει πάνω από την πίεση ρύθμισης, η ασφαλισμένη κατάσταση απελευθερώνεται και η βαλβίδα ελέγχου επιστρέφει στην κανονική λειτουργία.

Η Masoneilan αναφέρει επίσης τη Βαλβίδα Ασφάλισης Αέρα 77-6 στην τεκμηρίωση και στο κέντρο πόρων της.

Η βασική έννοια είναι επομένως παρόμοια με τη διάταξη ασφάλισης στην τελευταία θέση της Fisher: αντί να επιτρέπεται η άμεση διαφυγή της πίεσης του ενεργοποιητή, η συσκευή ασφάλισης απομονώνει το πνευματικό κύκλωμα και διατηρεί την κατάσταση του ενεργοποιητή κατά τη διάρκεια της περιόδου αστοχίας αέρα.

SMC έναντι KOSO έναντι Fisher έναντι Masoneilan

Αν και και τα τέσσερα εμπορικά σήματα μπορούν να συνδεθούν με πνευματικές λειτουργίες ασφάλισης, οι δομές των προϊόντων τους δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως εναλλάξιμες.

Η μεγαλύτερη διαφορά δεν είναι απλώς η μάρκα. Είναι η απαιτούμενη ενέργεια αστοχίας.

Για παράδειγμα, μια βαλβίδα ελέγχου μπορεί να χρειαστεί να παραμείνει στην τρέχουσα θέση της όταν χαθεί η πίεση αέρα, ενώ μια άλλη μπορεί να χρειαστεί να ανοίξει πλήρως ή να κλείσει πλήρως.

Επομένως, η βαλβίδα ασφάλισης πρέπει να επιλεγεί μαζί με τον ενεργοποιητή και τη φιλοσοφία αστοχίας της βαλβίδας ελέγχου.

Τι συμβαίνει όταν πέφτει η πίεση πεπιεσμένου αέρα οργάνων;

Μια τυπική ακολουθία ασφάλισης μπορεί να γίνει κατανοητή σε τέσσερα βήματα:

Βήμα 1: Κανονική Λειτουργία

Η πίεση πεπιεσμένου αέρα οργάνων είναι πάνω από τη ρύθμιση ασφάλισης.

Το πνευματικό κύκλωμα λειτουργεί κανονικά και ο ενεργοποιητής ανταποκρίνεται στην έξοδο του ποζισιονέρ.

Βήμα 2: Η πίεση αέρα πέφτει

Η βαλβίδα ασφάλισης ανιχνεύει ότι η παρακολουθούμενη πίεση έχει πέσει κάτω από την προκαθορισμένη τιμή της.

Βήμα 3: Αλλαγές στο Πνευματικό Κύκλωμα

Ο εσωτερικός μηχανισμός αλλάζει, κλείνει ή απομονώνει την σχετική διέλευση αέρα.

Η ακριβής ενέργεια εξαρτάται από το μοντέλο και τη διαμόρφωση.

Βήμα 4: Ελέγχεται η Θέση του Ενεργοποιητή

Ο ενεργοποιητής είτε διατηρεί την πνευματική του πίεση, είτε ασφαλίζει την τρέχουσα θέση του, είτε ακολουθεί την καθορισμένη ενέργεια αστοχίας.

Όταν αποκατασταθεί η κανονική πίεση αέρα, ορισμένα σχέδια επαναφέρονται αυτόματα και επιστρέφουν το πνευματικό κύκλωμα στην κανονική λειτουργία.

Πώς να επιλέξετε μια βαλβίδα ασφάλισης

Κατά την επιλογή ή την αντικατάσταση μιας βαλβίδας ασφάλισης, μόνο το όνομα της μάρκας δεν αρκεί.

Ελέγξτε τις ακόλουθες πληροφορίες:

1. Τύπος ενεργοποιητή
Οι ενεργοποιητές μονής ενέργειας και διπλής ενέργειας απαιτούν διαφορετικές πνευματικές διατάξεις.

2. Απαιτούμενη ενέργεια αστοχίας
Προσδιορίστε εάν η βαλβίδα χρειάζεται:

• Αστοχία ανοιχτή
• Αστοχία κλειστή
• Αστοχία στη θέση της

3. Πίεση παροχής
Ελέγξτε την κανονική, την ελάχιστη και τη μέγιστη πίεση πεπιεσμένου αέρα οργάνων.

4. Πίεση διακοπής ή ρύθμισης
Η πίεση ασφάλισης πρέπει να αντιστοιχεί στις πραγματικές απαιτήσεις του πνευματικού συστήματος.

5. Διαμόρφωση θυρών
Ελέγξτε τον αριθμό των θυρών, τον τύπο σύνδεσης και τη διαδρομή πνευματικής ροής.

6. Διαμόρφωση ποζισιονέρ
Η βαλβίδα ασφάλισης πρέπει να είναι συμβατή με τη διάταξη του ποζισιονέρ και του ενεργοποιητή.

7. Απαιτήσεις απόκρισης
Για κρίσιμες εφαρμογές ελέγχου, η συμπεριφορά αλλαγής και διατήρησης πίεσης θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά το σχεδιασμό του συστήματος.

Συνήθη προβλήματα με βαλβίδες ασφάλισης

Αρκετά προβλήματα μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση των βαλβίδων ασφάλισης.

Λανθασμένη πίεση ρύθμισης

Εάν η ρύθμιση είναι πολύ υψηλή, η βαλβίδα ασφάλισης μπορεί να ενεργοποιηθεί κατά τη διάρκεια κανονικών διακυμάνσεων πίεσης. Εάν είναι πολύ χαμηλή, το σύστημα μπορεί να μην ανταποκριθεί όπως αναμένεται κατά τη διάρκεια μιας πραγματικής αστοχίας παροχής αέρα.

Μολυσμένος πεπιεσμένος αέρας οργάνων

Η υγρασία, η σκόνη και άλλοι ρύποι μπορούν να επηρεάσουν μικρές πνευματικές διόδους και εσωτερικά εξαρτήματα. Ο καθαρός πεπιεσμένος αέρας οργάνων είναι ιδιαίτερα σημαντικός για συμπαγείς πνευματικές συσκευές ασφάλισης.

Λανθασμένη πνευματική σύνδεση

Μια βαλβίδα ασφάλισης μπορεί να λειτουργεί σωστά από μόνη της, αλλά να μην παρέχει την απαιτούμενη ενέργεια του ενεργοποιητή εάν η διάταξη των σωληνώσεων είναι λανθασμένη.

Λάθος τρόπος αστοχίας

Μια διάταξη ασφάλισης στην τελευταία θέση δεν πρέπει να θεωρείται ισοδύναμη με λειτουργία αστοχίας ανοιχτής ή αστοχίας κλειστής. Η απαιτούμενη ενέργεια αστοχίας πρέπει να καθοριστεί πριν από την επιλογή του πνευματικού κυκλώματος.

Ακατάλληλη αντικατάσταση

Διαφορετικοί κατασκευαστές μπορεί να χρησιμοποιούν διαφορετικές εσωτερικές δομές, ακόμη και όταν τα προϊόντα τους εκτελούν παρόμοιες λειτουργίες. Η αντικατάσταση μοντέλο προς μοντέλο θα πρέπει επομένως να επαληθεύεται χρησιμοποιώντας το αρχικό πνευματικό σχηματικό διάγραμμα και τις απαιτήσεις του ενεργοποιητή.

Συμπέρασμα

Η SMC, η KOSO, η Fisher και η Masoneilan παρέχουν πνευματικές λύσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ασφάλιση, προστασία από αστοχία αέρα ή αλλαγή πνευματικού κυκλώματος, αλλά οι μηχανισμοί λειτουργίας και οι διαμορφώσεις των προϊόντων τους διαφέρουν.

Τα προϊόντα σειράς IL της SMC χρησιμοποιούν ανίχνευση πίεσης και πνευματική αλλαγή βάσει διαφράγματος. Οι βαλβίδες ασφάλισης σειράς CL της KOSO χρησιμοποιούνται για κλείσιμο, αλλαγή και ασφάλιση κυκλώματος πεπιεσμένου αέρα οργάνων. Η Fisher 377 χρησιμοποιεί ανίχνευση πίεσης για να παρέχει διαμορφώσιμες λειτουργίες αστοχίας προς τα πάνω, αστοχίας προς τα κάτω ή ασφάλισης στην τελευταία θέση. Λύσεις Masoneilan όπως η βαλβίδα μεταφοράς 78-80 μπορούν να αλλάξουν τη ροή αέρα και, σε κατάλληλη διαμόρφωση, να διατηρήσουν την πίεση του ενεργοποιητή για να ασφαλίσουν μια βαλβίδα ελέγχου στην τελευταία της θέση.

Για προμήθεια και αντικατάσταση, οι πιο σημαντικοί παράγοντες είναι ο τύπος ενεργοποιητή, η απαιτούμενη θέση αστοχίας, η πίεση παροχής, η πίεση διακοπής, η διαμόρφωση θυρών και η πνευματική σύνδεση.

Εάν προμηθεύεστε βαλβίδες ασφάλισης SMC, KOSO, Fisher ή Masoneilan, η παροχή του αρχικού αριθμού μοντέλου και της διαμόρφωσης ενεργοποιητή/ποζισιονέρ είναι ο πιο αξιόπιστος τρόπος για να προσδιορίσετε μια κατάλληλη αντικατάσταση ή ένα πλήρες πακέτο πνευματικών εξαρτημάτων βαλβίδας ελέγχου.