Inleiding tot klepactuatoren

Klepaandrijvingen

Klepactuators worden geselecteerd op basis van een aantal factoren, waaronder het koppel dat nodig is om de klep te bedienen en de behoefte aan automatische bediening. Soorten actuatoren omvatten handmatig handwiel, handmatige hendel, elektrische motor, pneumatisch, solenoïde, hydraulische zuiger en zelfaangedreven. Alle actuatoren behalve het handmatige handwiel en de hendel zijn aanpasbaar voor automatische bediening.

Handmatige, vaste en hameractuators
Handmatige aandrijvingen kunnen de klep in elke positie plaatsen, maar laten geen automatische bediening toe. Het meest voorkomende type mechanische actuator is het handwiel. Dit type omvat handwielen die aan de stuurpen zijn bevestigd, hamerhandwielen en handwielen die via tandwielen met de stuurpen zijn verbonden.

Handwielen bevestigd aan de stuurpen
Zoals geïllustreerd in de afbeelding op de rechterhandwielen die aan de stuurpen zijn bevestigd, bieden ze alleen het mechanische voordeel van het wiel. Wanneer deze kleppen worden blootgesteld aan hoge bedrijfstemperaturen, bemoeilijkt het vastlopen van de kleppen de bediening.

Hamer handwiel
Zoals weergegeven in de afbeelding beweegt het hamerhandwiel een deel van zijn draai vrij en botst vervolgens tegen een nok op een secundair wiel. Het secundaire wiel is aan de klepsteel bevestigd. Met deze opstelling kan de klep dichtgeslagen worden voor een goede sluiting, of opengeslagen worden als hij vastzit.

Handbediende versnellingsbak

Als er extra mechanisch voordeel nodig is voor een handbediende klep, wordt de klepkap uitgerust met handbediende tandwielkoppen, zoals weergegeven in de afbeelding. Een speciale sleutel of handwiel dat aan de rondselas is bevestigd, maakt het mogelijk dat één persoon de klep bedient wanneer er twee personen nodig kunnen zijn zonder het tandwielvoordeel. Omdat er meerdere omwentelingen van het rondsel nodig zijn om één omwenteling van de klepsteel te maken, is de looptijd van grote kleppen uitzonderlijk lang. Het gebruik van draagbare luchtmotoren die op de rondselas zijn aangesloten, verkort de werkingstijd van de klep.

Handbediende versnellingsbak

Als er extra mechanisch voordeel nodig is voor een handbediende klep, wordt de klepkap uitgerust met handbediende tandwielkoppen, zoals weergegeven in de afbeelding. Een speciale sleutel of handwiel dat aan de rondselas is bevestigd, maakt het mogelijk dat één persoon de klep bedient wanneer er twee personen nodig kunnen zijn zonder het tandwielvoordeel. Omdat er meerdere omwentelingen van het rondsel nodig zijn om één omwenteling van de klepsteel te maken, is de looptijd van grote kleppen uitzonderlijk lang. Het gebruik van draagbare luchtmotoren die op de rondselas zijn aangesloten, verkort de werkingstijd van de klep.

Actuators van elektrische motoren

Elektromotoren maken handmatige, halfautomatische en automatische bediening van de klep mogelijk. Motoren worden meestal gebruikt voor open-dicht-functies, hoewel ze kunnen worden aangepast om de klep op elk punt te openen, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. De motor is gewoonlijk van het omkeerbare type met hoge snelheid en is verbonden via een tandwieltrein om de motorsnelheid te verlagen en daardoor het koppel aan de stuurpen te vergroten. De draairichting van de motor bepaalt de richting van de schijfbeweging.
De elektrische bediening kan halfautomatisch zijn, zoals wanneer de motor wordt gestart door een besturingssysteem. Een handwiel, dat kan worden gekoppeld aan het tandwielstelsel, zorgt voor de handmatige bediening van de klep. Normaal gesproken zijn er eindschakelaars aanwezig om de motor automatisch te stoppen bij volledig open en volledig gesloten klepposities. Eindschakelaars worden fysiek bediend door de positie van de klep of torsie door het koppel van de motor.

Hydraulische actuatoren

Hydraulische actuatoren zorgen voor semi-automatische of automatische positionering van de klep, vergelijkbaar met de pneumatische actuatoren. Deze actuatoren gebruiken een zuiger om een ​​signaaldruk om te zetten in klepsteelbeweging. Er wordt hydraulische vloeistof naar beide zijden van de zuiger gevoerd, terwijl de andere zijde wordt afgetapt of ontlucht. Als hydraulische vloeistof wordt water of olie gebruikt. Magneetkleppen worden doorgaans gebruikt voor automatische regeling van de hydraulische vloeistof om het openen of sluiten van de klep te sturen. Handmatige kleppen kunnen ook worden gebruikt voor het regelen van de hydraulische vloeistof; waardoor een semi-automatische werking ontstaat.

Zelfaangedreven kleppen

Zelfaangedreven kleppen gebruiken de systeemvloeistof om de klep te positioneren. Ontlastkleppen, veiligheidskleppen, terugslagkleppen en condenspotten zijn voorbeelden van zelfaangedreven kleppen. Al deze kleppen gebruiken een kenmerk van de systeemvloeistof om de klep te bedienen. Er is geen energiebron buiten de vloeistofenergie van het systeem nodig voor de werking van deze kleppen.

Enkele magneetventielenworden fail-open of fail-closed genoemd, afhankelijk van de positie van de klep terwijl de solenoïde niet bekrachtigd is. Fail-open magneetkleppen worden geopend door veerdruk en gesloten door de magneet te bekrachtigen. Failclosed-magneetkleppen worden gesloten door veerdruk en geopend door de solenoïde te bekrachtigen. Dubbele magneetkleppen falen doorgaans ‘zoals ze zijn’. Dat wil zeggen dat de kleppositie niet verandert wanneer beide solenoïden spanningsloos zijn.
Eén toepassing van magneetkleppen is in luchtsystemen zoals die worden gebruikt om lucht te leveren aan pneumatische klepactuators. De magneetkleppen worden gebruikt om de luchttoevoer naar de pneumatische actuator en daarmee de positie van de pneumatisch bediende klep te regelen.

Snelheid van krachtactuatoren

Overwegingen met betrekking tot de veiligheid van installaties bepalen de klepsnelheden voor bepaalde veiligheidsgerelateerde kleppen. Waar een systeem zeer snel moet worden geïsoleerd of geopend, is een zeer snelle klepbediening vereist. Waar het openen van een klep resulteert in de injectie van relatief koud water in een heet systeem, is een langzamere opening nodig om de thermische schok te minimaliseren. Het technische ontwerp selecteert de actuator voor veiligheidsgerelateerde kleppen op basis van snelheids- en vermogensvereisten en de beschikbaarheid van energie voor de actuator.

Over het algemeen wordt de snelste bediening verzorgd door hydraulische, pneumatische en elektromagnetische actuatoren. Solenoïden zijn echter niet praktisch voor grote kleppen, omdat hun afmetingen en vermogensvereisten buitensporig zouden zijn. Ook vereisen hydraulische en pneumatische actuatoren een systeem voor het leveren van hydraulische of pneumatische energie. In beide gevallen kan de bedieningssnelheid worden ingesteld door openingen van de juiste grootte in de hydraulische of pneumatische leidingen te installeren. In bepaalde gevallen wordt de klep gesloten door veerdruk, die wordt tegengewerkt door hydraulische of pneumatische druk om de klep open te houden.

Elektromotoren zorgen voor een relatief snelle bediening. De werkelijke klepsnelheid wordt bepaald door de combinatie van motortoerental en overbrengingsverhouding. Deze combinatie kan worden geselecteerd om een ​​volledige klepbeweging te verschaffen binnen een bereik van ongeveer twee seconden tot enkele seconden.

Indicatie kleppositie

Operators hebben een indicatie van de positie van bepaalde kleppen nodig om de installatie met kennis van zaken te kunnen bedienen. Voor dergelijke kleppen is een externe kleppositie-indicatie aanwezig in de vorm van positielichten die aangeven of de kleppen open of gesloten zijn. Circuits voor indicatie van de positie van externe kleppen maken gebruik van een positiedetector die de positie van de steel en de schijf of de positie van de actuator waarneemt. Eén type positiedetector is de mechanische eindschakelaar, die fysiek wordt bediend door klepbeweging.

Een ander type zijn magnetische schakelaars of transformatoren die beweging van hun magnetische kernen waarnemen, die fysiek worden bediend door klepbeweging.

Lokale klepstandindicatie verwijst naar een visueel waarneembaar kenmerk van de klep dat de kleppositie aangeeft. De stijgende positie van de steelklep wordt aangegeven door de positie van de steel. Niet-stijgende spindelkleppen hebben soms kleine mechanische wijzers die gelijktijdig met de klepbediening door de klepactuator worden bediend. Door kracht bediende kleppen hebben doorgaans een mechanische wijzer die de lokale kleppositie aangeeft. Aan de andere kant hebben sommige kleppen geen functie voor positie-indicatie.

Samenvatting klepactuators

• Handmatige actuatoren zijn het meest voorkomende type klepactuators. Handmatige actuatoren omvatten handwielen die rechtstreeks aan de klepsteel zijn bevestigd en handwielen die via tandwielen zijn bevestigd om een ​​mechanisch voordeel te bieden.
• Elektromotoractuators bestaan ​​uit omkeerbare elektromotoren die met de klepsteel zijn verbonden via een tandwieltrein die de rotatiesnelheid verlaagt en het koppel verhoogt.
• Pneumatische actuatoren gebruiken luchtdruk aan één of beide zijden van een membraan om de kracht te leveren om de klep te positioneren.
• Hydraulische actuatoren gebruiken een vloeistof onder druk aan één of beide zijden van een zuiger om de kracht te leveren die nodig is om de klep te positioneren.
• Solenoïdeactuators hebben een magnetische plug die aan de klepsteel is bevestigd. De kracht om de klep te positioneren komt van de magnetische aantrekkingskracht tussen de plug op de klepsteel en de spoel van de elektromagneet in de klepactuator.