Uvod u aktuatore ventila

Aktuatori ventila

Pogoni ventila se biraju na osnovu brojnih faktora uključujući obrtni moment potreban za rad ventila i potrebu za automatskim aktiviranjem. Tipovi aktuatora uključuju ručni ručni kotač, ručnu polugu, električni motor, pneumatski, solenoidni, hidraulički klip i samopokrećući se. Svi aktuatori osim ručnog ručnog kotača i poluge su prilagodljivi za automatsko aktiviranje.

Ručni, fiksni i čekić aktuatori
Ručni aktuatori mogu postaviti ventil u bilo koji položaj, ali ne dozvoljavaju automatski rad. Najčešći tip mehaničkog aktuatora je ručni kotač. Ovaj tip uključuje ručne kotače fiksirane na vretenu, čekićaste ručne kotače i ručne kotače spojene na vreteno preko zupčanika.

Ručni kotačići fiksirani na vretenu
Kao što je ilustrovano na slici na desnoj strani, ručni kotači pričvršćeni na vretenu pružaju samo mehaničku prednost točka. Kada su ovi ventili izloženi visokim radnim temperaturama, vezivanje ventila otežava rad.

Hammer Handwheel
Kao što je ilustrovano na slici, ručni točak čekića slobodno se kreće kroz dio svog okreta, a zatim udara o ušicu na sekundarnom točku. Sekundarni točak je pričvršćen za vreteno ventila. Sa ovim rasporedom, ventil se može zatvoriti za čvrsto zatvaranje ili otvoriti ako je zaglavio zatvoren.

Ručno upravljani mjenjač

Ako je potrebna dodatna mehanička prednost za ventil s ručnim upravljanjem, poklopac ventila je opremljen glavama zupčanika s ručnim upravljanjem kao što je prikazano na slici. Poseban ključ ili ručni točak pričvršćen na osovinu zupčanika omogućava jednoj osobi da upravlja ventilom kada bi dvije osobe mogle biti potrebne bez prednosti zupčanika. Budući da je potrebno nekoliko okreta zupčanika da bi se proizveo jedan okret stabla ventila, vrijeme rada velikih ventila je izuzetno dugo. Upotreba prijenosnih zračnih motora povezanih na osovinu zupčanika smanjuje vrijeme rada ventila.

Ručno upravljani mjenjač

Ako je potrebna dodatna mehanička prednost za ventil s ručnim upravljanjem, poklopac ventila je opremljen glavama zupčanika s ručnim upravljanjem kao što je prikazano na slici. Poseban ključ ili ručni točak pričvršćen na osovinu zupčanika omogućava jednoj osobi da upravlja ventilom kada bi dvije osobe mogle biti potrebne bez prednosti zupčanika. Budući da je potrebno nekoliko okreta zupčanika da bi se proizveo jedan okret stabla ventila, vrijeme rada velikih ventila je izuzetno dugo. Upotreba prijenosnih zračnih motora povezanih na osovinu zupčanika smanjuje vrijeme rada ventila.

Elektromotorni aktuatori

Elektromotori omogućavaju ručni, poluautomatski i automatski rad ventila. Motori se uglavnom koriste za funkcije otvaranja-zatvaranja, iako su prilagodljivi pozicioniranju ventila na bilo koju tačku otvaranja kao što je prikazano na donjoj slici. Motor je obično reverzibilnog tipa velike brzine koji je povezan preko zupčanika kako bi se smanjila brzina motora i time povećao obrtni moment na vretenu. Smjer rotacije motora određuje smjer kretanja diska.
Električno aktiviranje može biti poluautomatsko, kao kada se motor pokreće pomoću upravljačkog sistema. Ručni točak, koji se može spojiti na zupčanik, omogućava ručno upravljanje ventilom. Krajnji prekidači su obično predviđeni za automatsko zaustavljanje motora u potpuno otvorenim i potpuno zatvorenim pozicijama ventila. Krajnji prekidači se upravljaju ili fizički prema položaju ventila ili torziono prema momentu motora.

Hidraulični aktuatori

Hidraulički aktuatori omogućavaju poluautomatsko ili automatsko pozicioniranje ventila, slično pneumatskim aktuatorima. Ovi aktuatori koriste klip za pretvaranje signalnog pritiska u kretanje stabla ventila. Hidraulična tekućina se dovodi na obje strane klipa dok se druga strana ispušta ili odzrači. Kao hidraulični fluid koristi se voda ili ulje. Elektromagnetni ventili se obično koriste za automatsku kontrolu hidrauličnog fluida za usmjeravanje otvaranja ili zatvaranja ventila. Ručni ventili se takođe mogu koristiti za kontrolu hidrauličnog fluida; čime se obezbeđuje poluautomatski rad.

Samoaktivni ventili

Ventili koji se sami aktiviraju koriste tekućinu sistema za pozicioniranje ventila. Prelivni ventili, sigurnosni ventili, nepovratni ventili i sifoni pare su primjeri ventila sa samopokretanjem. Svi ovi ventili koriste neke karakteristike sistemske tekućine za pokretanje ventila. Za rad ovih ventila nije potreban izvor energije izvan sistemske tečnosti.

Jednostruki solenoidni ventilinazivaju se otvaranjem ili zatvaranjem u kvaru, ovisno o položaju ventila s isključenim solenoidom. Elektromagnetni ventili koji se otvaraju prilikom kvara se otvaraju pritiskom opruge i zatvaraju napajanjem solenoida. Neispravni zatvoreni elektromagnetni ventili se zatvaraju pritiskom opruge i otvaraju napajanjem solenoida. Dvostruki elektromagnetni ventili obično pokvare "kao što jesu". Odnosno, položaj ventila se ne mijenja kada su oba solenoida bez napona.
Jedna primena elektromagnetnih ventila je u vazdušnim sistemima kao što su oni koji se koriste za dovod vazduha u pneumatske aktuatore ventila. Elektromagnetni ventili se koriste za kontrolu dovoda zraka do pneumatskog aktuatora, a time i položaja pneumatskog aktiviranog ventila.

Brzina pogonskih pokretača

Razmatranja o sigurnosti postrojenja diktiraju brzine ventila za određene sigurnosne ventile. Tamo gdje sistem mora biti vrlo brzo izoliran ili otvoren, potrebno je vrlo brzo aktiviranje ventila. Tamo gdje otvaranje ventila rezultira ubrizgavanjem relativno hladne vode u topli sistem, potrebno je sporije otvaranje kako bi se termički šok sveo na minimum. Inženjerski dizajn bira aktuator za sigurnosne ventile na osnovu zahtjeva za brzinom i snagom i dostupnosti energije za aktuator.

Općenito, najbrže aktiviranje osiguravaju hidraulični, pneumatski i solenoidni aktuatori. Međutim, solenoidi nisu praktični za velike ventile jer bi njihova veličina i zahtjevi za snagom bili preveliki. Takođe, hidraulični i pneumatski aktuatori zahtevaju sistem za obezbeđivanje hidrauličke ili pneumatske energije. Brzina pokretanja u oba slučaja može se podesiti ugradnjom otvora odgovarajuće veličine u hidraulične ili pneumatske vodove. U određenim slučajevima, ventil se zatvara pritiskom opruge, čemu se suprotstavlja hidraulični ili pneumatski pritisak kako bi ventil ostao otvoren.

Električni motori omogućavaju relativno brzo aktiviranje. Stvarna brzina ventila je postavljena kombinacijom brzine motora i omjera prijenosa. Ova kombinacija se može odabrati tako da osigura puni hod ventila u rasponu od oko dvije sekunde do nekoliko sekundi.

Indikacija položaja ventila

Operateri zahtijevaju naznaku položaja određenih ventila kako bi omogućili rad postrojenja. Za takve ventile, daljinska indikacija položaja ventila je obezbeđena u obliku pozicijskih lampica koje pokazuju da li su ventili otvoreni ili zatvoreni. Krugovi za indikaciju položaja ventila na daljinu koriste detektor položaja koji detektuje položaj vretena i diska ili položaj aktuatora. Jedan tip detektora položaja je mehanički granični prekidač, kojim se fizički upravlja kretanjem ventila.

Drugi tip su magnetni prekidači ili transformatori koji osjećaju kretanje svojih magnetnih jezgara, kojima se fizički upravlja kretanjem ventila.

Lokalna indikacija položaja ventila odnosi se na neku vizualno vidljivu karakteristiku ventila koja pokazuje položaj ventila. Položaj ventila koji se podiže je označen položajem vretena. Ventili sa stabljikom bez podizanja ponekad imaju male mehaničke pokazivače kojima se upravlja pomoću aktuatora ventila istovremeno s radom ventila. Ventili na električni pogon obično imaju mehanički pokazivač koji pruža lokalnu indikaciju položaja ventila. S druge strane, neki ventili nemaju nikakvu funkciju za indikaciju položaja.

Sažetak aktuatora ventila

• Ručni aktuatori su najčešći tip aktuatora ventila. Ručni aktuatori uključuju ručne kotače pričvršćene direktno na stablo ventila i ručne kotače pričvršćene kroz zupčanike kako bi se pružila mehanička prednost.
• Elektromotorni aktuatori se sastoje od reverzibilnih elektromotora povezanih na stablo ventila preko zupčanika koji smanjuje brzinu rotacije i povećava okretni moment.
• Pneumatski aktuatori koriste pritisak zraka na jednoj ili obje strane dijafragme kako bi osigurali silu za pozicioniranje ventila.
• Hidraulički aktuatori koriste tekućinu pod pritiskom na jednoj ili obje strane klipa kako bi osigurali silu potrebnu za pozicioniranje ventila.
• Elektromagnetni aktuatori imaju magnetnu klinu pričvršćenu na vreteno ventila. Sila za pozicioniranje ventila dolazi od magnetskog privlačenja između otvora na vretenu ventila i zavojnice elektromagneta u aktuatoru ventila.