Introduktion till ventilställdon

Ventilställdon

Ventilställdon väljs baserat på ett antal faktorer, inklusive vridmoment som krävs för att manövrera ventilen och behovet av automatisk aktivering. Typer av ställdon inkluderar manuellt handratt, manuell spak, elmotor, pneumatik, solenoid, hydraulisk kolv och självmanövrerad. Alla ställdon utom manuell handratt och spak är anpassningsbara till automatisk aktivering.

Manuella, fasta och hammare ställdon
Manuella ställdon kan placera ventilen i valfritt läge men tillåter inte automatisk drift. Den vanligaste typen av mekaniskt ställdon är handratten. Denna typ inkluderar handhjul som är fästa på spindeln, hammarhandhjul och handhjul som är anslutna till spindeln genom kugghjul.

Handhjul fixerade på skaft
Som illustreras på bilden till höger ger hjulen som är fästa vid spindeln endast hjulets mekaniska fördel. När dessa ventiler utsätts för höga driftstemperaturer försvårar ventilbindning driften.

Hammer Handratt
Som illustreras i bilden rör sig hammarhandratten fritt genom en del av sin tur och slår sedan mot en klack på ett sekundärhjul. Sekundärhjulet är fäst vid ventilskaftet. Med detta arrangemang kan ventilen slås igen för tät stängning eller slås upp om den sitter fast.

Manuellt manövrerad växellåda

Om ytterligare mekaniska fördelar är nödvändiga för en manuellt manövrerad ventil, är ventilhuven försedd med manuellt manövrerade växelhuvuden enligt bilden. En speciell skiftnyckel eller handratt fäst vid kugghjulsaxeln tillåter en person att manövrera ventilen när två personer kan behövas utan växelfördelen. Eftersom flera varv på kuggdrevet krävs för att producera ett varv av ventilskaftet, är drifttiden för stora ventiler exceptionellt lång. Användningen av bärbara luftmotorer anslutna till kugghjulsaxeln minskar ventilens drifttid.

Manuellt manövrerad växellåda

Om ytterligare mekaniska fördelar är nödvändiga för en manuellt manövrerad ventil, är ventilhuven försedd med manuellt manövrerade växelhuvuden enligt bilden. En speciell skiftnyckel eller handratt fäst vid kugghjulsaxeln tillåter en person att manövrera ventilen när två personer kan behövas utan växelfördelen. Eftersom flera varv på kuggdrevet krävs för att producera ett varv av ventilskaftet, är drifttiden för stora ventiler exceptionellt lång. Användningen av bärbara luftmotorer anslutna till kugghjulsaxeln minskar ventilens drifttid.

Elmotorställdon

Elmotorer tillåter manuell, halvautomatisk och automatisk drift av ventilen. Motorer används mest för öppna-stäng-funktioner, även om de är anpassningsbara för att placera ventilen till valfri punktöppning som illustreras i bilden nedan. Motorn är vanligtvis en reversibel, höghastighetstyp kopplad genom ett kugghjul för att minska motorhastigheten och därigenom öka vridmomentet vid spindeln. Motorns rotationsriktning bestämmer skivans rörelseriktning.
Den elektriska aktiveringen kan vara halvautomatisk, som när motorn startas av ett styrsystem. Ett handratt, som kan kopplas till växeln, möjliggör manuell manövrering av ventilen. Gränslägesbrytare tillhandahålls normalt för att stoppa motorn automatiskt vid helt öppna och helt stängda ventillägen. Gränslägesbrytare manövreras antingen fysiskt av ventilens position eller vridning av motorns vridmoment.

Hydrauliska ställdon

Hydrauliska ställdon möjliggör halvautomatisk eller automatisk positionering av ventilen, liknande de pneumatiska ställdonen. Dessa ställdon använder en kolv för att omvandla ett signaltryck till ventilspindelrörelse. Hydraulvätska matas till vardera sidan av kolven medan den andra sidan dräneras eller avtappas. Vatten eller olja används som hydraulvätska. Magnetventiler används vanligtvis för automatisk styrning av hydraulvätskan för att styra antingen öppning eller stängning av ventilen. Manuella ventiler kan också användas för att styra hydraulvätskan; ger således halvautomatisk drift.

Självmanövrerade ventiler

Självmanövrerade ventiler använder systemvätskan för att placera ventilen. Övertrycksventiler, säkerhetsventiler, backventiler och ångfällor är exempel på självmanövrerade ventiler. Alla dessa ventiler använder vissa egenskaper hos systemvätskan för att aktivera ventilen. Ingen kraftkälla utanför systemets vätskeenergi behövs för driften av dessa ventiler.

Enkla magnetventilerkallas fail open eller fail closed beroende på ventilens läge med solenoiden avstängd. Fail open magnetventiler öppnas med fjädertryck och stängs genom att magneten aktiveras. Fel stängda magnetventiler stängs av fjädertryck och öppnas genom att magnetventilen aktiveras. Dubbla magnetventiler misslyckas vanligtvis "som de är". Det vill säga att ventilläget inte ändras när båda solenoiderna är strömlösa.
En tillämpning av magnetventiler är i luftsystem såsom de som används för att tillföra luft till pneumatiska ventilställdon. Magnetventilerna används för att styra lufttillförseln till det pneumatiska manöverdonet och därmed läget för den pneumatiska manövrerade ventilen.

Hastighet för kraftställdon

Anläggningssäkerhetsöverväganden dikterar ventilhastigheter för vissa säkerhetsrelaterade ventiler. Där ett system måste isoleras eller öppnas mycket snabbt krävs mycket snabb ventilmanövrering. När öppningen av en ventil resulterar i insprutning av relativt kallt vatten till ett varmt system, är långsammare öppning nödvändig för att minimera termisk chock. Teknisk design väljer ställdonet för säkerhetsrelaterade ventiler baserat på hastighets- och effektkrav och tillgången på energi till ställdonet.

I allmänhet tillhandahålls den snabbaste aktiveringen av hydrauliska, pneumatiska och solenoidställdon. Men solenoider är inte praktiska för stora ventiler eftersom deras storlek och effektbehov skulle vara överdrivet. Hydrauliska och pneumatiska manöverdon kräver också ett system för att tillhandahålla hydraulisk eller pneumatisk energi. Aktiveringshastigheten i båda fallen kan ställas in genom att installera öppningar av lämplig storlek i de hydrauliska eller pneumatiska ledningarna. I vissa fall stängs ventilen av fjädertryck, vilket motverkas av hydrauliskt eller pneumatiskt tryck för att hålla ventilen öppen.

Elmotorer ger relativt snabb aktivering. Faktisk ventilhastighet ställs in av kombinationen av motorhastighet och utväxling. Denna kombination kan väljas för att ge full ventilrörelse inom ett område från cirka två sekunder till flera sekunder.

Ventillägesindikering

Operatörer kräver indikering av läget för vissa ventiler för att tillåta kunnig drift av anläggningen. För sådana ventiler tillhandahålls fjärrventillägesindikering i form av lägeslampor som indikerar om ventilerna är öppna eller stängda. Fjärrstyrda ventillägesindikeringskretsar använder en positionsdetektor som känner av spindel- och skivposition eller manöverdonsposition. En typ av positionsdetektor är den mekaniska gränslägesbrytaren, som fysiskt manövreras av ventilrörelser.

En annan typ är magnetiska omkopplare eller transformatorer som känner av rörelsen av deras magnetiska kärnor, som fysiskt drivs av ventilrörelser.

Lokal ventillägesindikering hänvisar till någon visuellt urskiljbar egenskap hos ventilen som indikerar ventilläge. Stigande spindelventilposition indikeras av spindelpositionen. Icke-stigande spindelventiler har ibland små mekaniska visare som manövreras av ventilmanöverdonet samtidigt med ventildrift. Kraftmanövrerade ventiler har vanligtvis en mekanisk visare som ger lokal ventilpositionsindikation. Å andra sidan har vissa ventiler ingen funktion för positionsindikering.

Sammanfattning av ventilställdon

• Manuella ställdon är den vanligaste typen av ventilställdon. Manuella ställdon inkluderar handhjul som är fästa direkt på ventilskaftet och handhjul som är fästa genom växlar för att ge en mekanisk fördel.
• Elmotorställdon består av reversibla elmotorer anslutna till ventilskaftet genom en kuggväxel som minskar rotationshastigheten och ökar vridmomentet.
• Pneumatiska ställdon använder lufttryck på antingen ena eller båda sidor av ett membran för att ge kraften för att placera ventilen.
• Hydrauliska ställdon använder en trycksatt vätska på ena eller båda sidor av en kolv för att ge den kraft som krävs för att placera ventilen.
• Solenoidställdon har en magnetisk propp fäst vid ventilskaftet. Kraften att placera ventilen kommer från den magnetiska attraktionen mellan pluggen på ventilskaftet och elektromagnetens spole i ventilmanöverdonet.