Introduksjon til ventilaktuatorer

Ventilaktuatorer

Ventilaktuatorer velges basert på en rekke faktorer, inkludert dreiemoment som er nødvendig for å betjene ventilen og behovet for automatisk aktivering. Typer aktuatorer inkluderer manuelt håndhjul, manuell spak, elektrisk motor, pneumatisk, solenoid, hydraulisk stempel og selvaktivert. Alle aktuatorer unntatt manuelt håndhjul og spak kan tilpasses automatisk aktivering.

Manuelle, faste og hammeraktuatorer
Manuelle aktuatorer er i stand til å plassere ventilen i alle posisjoner, men tillater ikke automatisk drift. Den vanligste typen mekanisk aktuator er håndhjulet. Denne typen inkluderer håndhjul festet til stammen, hammerhåndhjul og håndhjul koblet til stammen gjennom tannhjul.

Håndhjul festet til stammen
Som illustrert på bildet på høyre håndhjul som er festet til stammen, gir kun hjulets mekaniske fordel. Når disse ventilene utsettes for høye driftstemperaturer, vanskeliggjør ventilbinding driften.

Hammer håndhjul
Som illustrert på bildet, beveger hammerhåndhjulet seg fritt gjennom en del av svingen og treffer deretter en knast på et sekundærhjul. Sekundærhjulet er festet til ventilstammen. Med dette arrangementet kan ventilen slås igjen for tett lukking eller slås opp hvis den sitter fast.

Manuelt betjent girkasse

Hvis ytterligere mekanisk fordel er nødvendig for en manuelt betjent ventil, er ventildekselet utstyrt med manuelt betjente girhoder som vist på bildet. En spesiell skiftenøkkel eller håndhjul festet til pinjongakselen tillater én person å betjene ventilen når to personer kan være nødvendig uten girfordelen. Fordi flere omdreininger på tannhjulet er nødvendig for å produsere én omdreining av ventilstammen, er driftstiden for store ventiler eksepsjonelt lang. Bruken av bærbare luftmotorer koblet til pinjongakselen reduserer ventilens driftstid.

Manuelt betjent girkasse

Hvis ytterligere mekanisk fordel er nødvendig for en manuelt betjent ventil, er ventildekselet utstyrt med manuelt betjente girhoder som vist på bildet. En spesiell skiftenøkkel eller håndhjul festet til pinjongakselen tillater én person å betjene ventilen når to personer kan være nødvendig uten girfordelen. Fordi flere omdreininger på tannhjulet er nødvendig for å produsere én omdreining av ventilstammen, er driftstiden for store ventiler eksepsjonelt lang. Bruken av bærbare luftmotorer koblet til pinjongakselen reduserer ventilens driftstid.

Elektriske motoraktuatorer

Elektriske motorer tillater manuell, halvautomatisk og automatisk drift av ventilen. Motorer brukes mest for åpne-lukke-funksjoner, selv om de kan tilpasses til å plassere ventilen til et hvilket som helst punktåpning som illustrert på bildet nedenfor. Motoren er vanligvis en reversibel høyhastighetstype koblet gjennom et girtog for å redusere motorhastigheten og derved øke dreiemomentet ved stammen. Motorrotasjonsretningen bestemmer retningen på skivens bevegelse.
Den elektriske aktiveringen kan være halvautomatisk, som når motoren startes av et kontrollsystem. Et håndhjul, som kan kobles til girtoget, sørger for manuell betjening av ventilen. Grensebrytere er normalt utstyrt for å stoppe motoren automatisk ved full åpen og helt lukket ventilposisjon. Grensebrytere betjenes enten fysisk av ventilens posisjon eller vridning av motorens dreiemoment.

Hydrauliske aktuatorer

Hydrauliske aktuatorer sørger for halvautomatisk eller automatisk posisjonering av ventilen, på samme måte som pneumatiske aktuatorer. Disse aktuatorene bruker et stempel for å konvertere et signaltrykk til ventilspindelbevegelse. Hydraulisk væske mates til hver side av stempelet mens den andre siden tappes eller tappes. Vann eller olje brukes som hydraulikkvæske. Magnetventiler brukes vanligvis for automatisk kontroll av hydraulikkvæsken for å styre enten åpning eller lukking av ventilen. Manuelle ventiler kan også brukes for å kontrollere hydraulikkvæsken; gir dermed halvautomatisk drift.

Selvbetjente ventiler

Selvaktiverte ventiler bruker systemvæsken til å plassere ventilen. Avlastningsventiler, sikkerhetsventiler, tilbakeslagsventiler og dampfeller er eksempler på selvaktiverte ventiler. Alle disse ventilene bruker noen egenskaper ved systemvæsken for å aktivere ventilen. Ingen kraftkilde utenfor systemets væskeenergi er nødvendig for drift av disse ventilene.

Enkeltmagnetventilerkalles fail open eller fail closed avhengig av ventilens posisjon med magnetventilen deaktivert. Feil åpne magnetventiler åpnes med fjærtrykk og lukkes ved å aktivere magnetventilen. Feil lukkede magnetventiler lukkes av fjærtrykk og åpnes ved å aktivere magnetventilen. Doble magnetventiler svikter vanligvis "som de er". Det vil si at ventilposisjonen ikke endres når begge solenoidene er spenningsløse.
En anvendelse av magnetventiler er i luftsystemer som de som brukes til å tilføre luft til pneumatiske ventilaktuatorer. Magnetventilene brukes til å styre lufttilførselen til den pneumatiske aktuatoren og dermed posisjonen til den pneumatisk aktiverte ventilen.

Hastighet på kraftaktuatorer

Anleggssikkerhetshensyn tilsier ventilhastigheter for visse sikkerhetsrelaterte ventiler. Der et system må isoleres eller åpnes veldig raskt, kreves det svært rask ventilaktivering. Der åpning av en ventil resulterer i injeksjon av relativt kaldt vann til et varmt system, er langsommere åpning nødvendig for å minimere termisk sjokk. Teknisk design velger aktuatoren for sikkerhetsrelaterte ventiler basert på hastighet og kraftbehov og tilgjengeligheten av energi til aktuatoren.

Generelt er den raskeste aktiveringen gitt av hydrauliske, pneumatiske og solenoidaktuatorer. Imidlertid er solenoider ikke praktiske for store ventiler fordi deres størrelse og kraftbehov ville være for store. Hydrauliske og pneumatiske aktuatorer krever også et system for å tilveiebringe hydraulisk eller pneumatisk energi. Aktiveringshastigheten i begge tilfeller kan stilles inn ved å installere åpninger av passende størrelse i de hydrauliske eller pneumatiske linjene. I visse tilfeller er ventilen stengt av fjærtrykk, som motvirkes av hydraulisk eller pneumatisk trykk for å holde ventilen åpen.

Elektriske motorer gir relativt rask aktivering. Faktisk ventilhastighet stilles inn av kombinasjonen av motorhastighet og girforhold. Denne kombinasjonen kan velges for å gi full ventilvandring innenfor et område fra ca. to sekunder til flere sekunder.

Ventilposisjonsindikasjon

Operatører krever indikasjon av posisjonen til visse ventiler for å tillate kunnskapsrik drift av anlegget. For slike ventiler leveres fjernventilposisjonsindikering i form av posisjonslys som indikerer om ventiler er åpne eller lukkede. Fjernstyrte ventilposisjonsindikeringskretser bruker en posisjonsdetektor som registrerer spindel- og skiveposisjon eller aktuatorposisjon. En type posisjonsdetektor er den mekaniske endebryteren, som fysisk betjenes av ventilbevegelse.

En annen type er magnetiske brytere eller transformatorer som registrerer bevegelse av deres magnetiske kjerner, som fysisk drives av ventilbevegelse.

Lokal ventilposisjonsindikasjon refererer til en visuelt merkbar karakteristikk av ventilen som indikerer ventilposisjon. Stigende spindelventilposisjon indikeres av spindelposisjonen. Ikke-stigende spindelventiler har noen ganger små mekaniske visere som betjenes av ventilaktuatoren samtidig med ventildrift. Kraftaktiverte ventiler har vanligvis en mekanisk peker som gir lokal ventilposisjonsindikasjon. På den annen side har noen ventiler ingen funksjon for posisjonsindikering.

Sammendrag av ventilaktuatorer

• Manuelle aktuatorer er den vanligste typen ventilaktuatorer. Manuelle aktuatorer inkluderer håndhjul festet til ventilstammen direkte og håndhjul festet gjennom gir for å gi en mekanisk fordel.
• Elektriske motoraktuatorer består av reversible elektriske motorer koblet til ventilstammen gjennom et girtog som reduserer rotasjonshastigheten og øker dreiemomentet.
• Pneumatiske aktuatorer bruker lufttrykk på enten den ene eller begge sider av en membran for å gi kraften til å plassere ventilen.
• Hydrauliske aktuatorer bruker en trykksatt væske på en eller begge sider av et stempel for å gi kraften som kreves for å plassere ventilen.
• Solenoidaktuatorer har en magnetisk plugg festet til ventilstammen. Kraften til å plassere ventilen kommer fra den magnetiske tiltrekningen mellom pluggen på ventilstammen og spolen til elektromagneten i ventilaktuatoren.