Aufrufe: 16 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 20.10.2023 Herkunft: Website
Industrielle Stellantriebe, die in industriellen und anderen Anwendungen eingesetzt werden, erfordern eine sorgfältige Analyse der Anforderungen, bevor der richtige Stellantrieb für die Anwendung ausgewählt wird.
Industrielle Stellantriebe erfordern eine sorgfältige Analyse der Anwendungsanforderungen, bevor der richtige Stellantrieb für die Anwendung ausgewählt wird.
Ein industrieller Aktuator ist ein mechanisches oder elektromechanisches Gerät, das Energie aus einem Steuersignal in mechanische Bewegung umwandelt. Vereinfacht ausgedrückt ist ein Aktuator ein Gerät, das eine kontrollierte Bewegung oder Positionierung ermöglicht.
Aktoren benötigen ein Steuersignal und eine Energiequelle, um eine mechanische Bewegung herbeizuführen. Aktuatoren nutzen eine Energiequelle – beispielsweise elektrischen, Druckluft- oder Hydraulikdruck – und ein Steuersignal, das manuell, ein automatisches elektronisches System, ein festes mechanisches System, ein softwaregesteuertes System oder ein Robotersteuerungssystem sein kann.
Von der Regulierung des Kraftstoffflusses zu einer Gasturbine bis hin zur Betätigung von Ventilen und Hydraulikzylindern in Industrieanlagen dienen Aktoren dem allgemeinen Zweck der Bewegungssteuerung und sind eine Schlüsselkomponente in verschiedenen industriellen Ventilsteuerungsanwendungen.
Welche verschiedenen Arten von Aktoren gibt es? Aktuatoren werden nach der Art der Bewegung, die sie erzeugen, und der Art der Leistung oder Energiequelle, die sie zur Steuerung der Anwendung verwenden, klassifiziert.
Aktuatoren können zwei Hauptarten von Bewegungen erzeugen – lineare und rotierende Bewegungen.
Linearantriebe: Lineare Ventilantriebe werden verwendet, um elektrische, pneumatische und hydraulische Energie in eine Schub- und Zugbewegung oder eine lineare Bewegung umzuwandeln. Ein Linearantrieb kann sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsbewegung auf einer festgelegten linearen Ebene erzeugen. Die meisten Geräte in Lebensmittel- und Getränkeverarbeitungsbetrieben, die eine geradlinige Bewegung erfordern, verwenden Linearventile, um den Fluss von Rohstoffen und Fertigprodukten zu steuern.
Drehantriebe: Drehantriebe bewegen sich kreisförmig. Maschinen mit rotierenden Teilen verfügen über einen Drehantrieb, um eine Drehbewegung auf einer Kreisebene auszuführen. Drehantriebe werden häufig an Regelventilen und Kugelhähnen eingesetzt. Ein Drehantrieb kann sich in eine bestimmte Richtung weiterdrehen und hin und her bewegen. Drehschieberantriebe werden häufig in der Öl- und Gasindustrie eingesetzt.
Linear- und Drehantriebe können zusammen verwendet werden, wenn ein Mechanismus den Betrieb in zwei Bewegungsebenen erfordert, was sowohl Drehbewegungen im und gegen den Uhrzeigersinn als auch lineare Auf- und Abwärtsbewegungen erfordert.
Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von Aktuatoren aufgeführt, die je nach Energiequelle klassifiziert sind
Pneumatikantriebe nutzen ein Vakuum oder Druckgas, um als Kolben in einem Zylinder eine mechanische Bewegung zu erzeugen.
Es gibt einfachwirkende Zylinder, die einen Anschluss haben, durch den Druckgas in eine Richtung eintritt. Die Druckluft zwingt den Kolben, sich in eine Richtung zu bewegen und drückt dabei eine am Kolben angebrachte Feder zusammen. Doppeltwirkende Zylinder fahren ohne Feder aus und ein und verfügen über zwei Anschlüsse, durch die Luft ein- und ausströmen kann.
Pneumatisch betriebene Aktuatoren werden bevorzugt, da sie sicher, im Allgemeinen schnell und kostengünstig sind und bei kleinen Druckänderungen große Drehmomente erzeugen können. Aufgrund des hohen Drucks, der zum Antrieb eines pneumatischen Stellantriebs erforderlich ist, reagieren diese Ventile schnell und sind die bevorzugte Wahl für Anwendungen, bei denen Sie die Hauptsteuerungen sofort stoppen und starten müssen.
Neben vielen anderen Anwendungen werden pneumatische Stellantriebe häufig an Ventilen zur Steuerung des Kühlwasserflusses in Kraftwerken eingesetzt.
Elektrische Aktuatoren benötigen elektrische Energie, um eine Bewegung zu ermöglichen. Da sie von einer leicht verfügbaren Energiequelle angetrieben werden, gelten elektrische Aktuatoren als energieeffizienter und sauberer.
Das größte Problem bei elektrischen Stellantrieben besteht darin, dass sie bei extremen Änderungen im Arbeitszyklus überhitzen können. Langsamere Geschwindigkeiten aufgrund der Trägheit machen es in bestimmten Anwendungen auch weniger beliebt. Zu den häufigsten Anwendungen gehört das Öffnen und Schließen von Absperrklappen oder Kugelhähnen. Elektrische Aktoren werden weiter in elektromechanische Aktoren und elektrohydraulische Aktoren unterteilt.
Diese Aktoren wandeln elektrische Signale in Drehbewegungen, Linearbewegungen oder eine Kombination aus beiden um. Elektromechanische Aktuatoren sind präzise, haben eine längere Lebensdauer und erfordern einen geringen Wartungsaufwand.
Diese Aktuatoren werden elektrisch angetrieben, übertragen die Bewegung jedoch auf einen Hydraulikspeicher, der wiederum die Kraft für die Bewegung bereitstellt. Beim Einsatz dieser Aktuatoren ist keine separate Hydraulikpumpe erforderlich; Dies senkt die Kosten und erhöht die Zuverlässigkeit und Sicherheit.
Hydraulische Aktuatoren verfügen über einen Zylinder oder einen Flüssigkeitsmotor mit Kolben, der hydraulische Kraft nutzt, um mechanische Bewegung zu erzeugen. Die mechanische Bewegung wiederum wird je nach Anwendung in eine lineare, rotatorische oder oszillierende Bewegung umgewandelt.
Flüssigkeiten sind nahezu inkompressibel; Die durch Druck und Temperatur verursachten Dichteänderungen sind vernachlässigbar. Aus diesem Grund ist das von einem hydraulischen Betätigungsventil erzeugte Drehmoment hoch, was es sehr leistungsstark macht. Es gibt einfachwirkende hydraulische Betätigungsventile, die Druck auf eine Seite der Kolben ausüben und diese in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Für die Rückwärtsbewegung wäre eine Feder erforderlich. Andererseits üben doppeltwirkende hydraulische Aktuatoren für eine Bewegung von beiden Seiten Druck auf beide Seiten des Kolbens aus.
Einige Anwendungen, bei denen hydraulische Aktuatoren verwendet werden, sind Hauptabsperr- und Steuerventile für Hochdruckdampfturbinenleitungen.
Magnetische Aktuatoren nutzen magnetische Effekte, um mechanische Kraft, eine rotierende oder lineare Bewegung, eine kontinuierliche oder begrenzte Bewegung zu erzeugen. Magnetische Aktuatoren werden in einer Vielzahl von HVAC-Anwendungen eingesetzt, um Flüssigkeiten und Dampf abzusperren oder zu mischen.
Ein thermischer Aktuator erzeugt als Reaktion auf Temperaturänderungen eine lineare Bewegung mithilfe eines Kolbens und eines wärmeempfindlichen Materials.
Thermische Stellantriebe werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine Flüssigkeitsmischung und -umleitung erforderlich ist, sowie in Sicherheitsabsperrprozessen, bei denen es erforderlich ist, ein Ventil basierend auf einem Temperatursollwert zu öffnen oder zu schließen.
Thermische Ventilantriebe funktionieren auch bei Stromausfall und sind zuverlässig und sicher, da sie keinen Kurzschlüssen unterliegen.
Jeder Aktuator hat einen einzigartigen Zweck und Energiebedarf. Um den richtigen Ventilantrieb auszuwählen, ist es wichtig zu verstehen, wie jeder Stellantrieb funktioniert.
Schauen Sie sich die folgenden Punkte an, um den richtigen Antrieb auszuwählen:
Stromquelle: Einer der wichtigsten Faktoren bei der Auswahl des richtigen Ventilantriebs ist die verfügbare Stromquelle. Für einen Industriestandort mit einer unterbrechungsfreien Druckluftversorgung wäre ein pneumatischer Antrieb die richtige Wahl. Wenn jedoch keine Druckluft zur Verfügung steht, können Sie zwischen einem elektrischen oder hydraulischen Typ wählen.
Erforderliche Bewegung: Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Auswahl eines Aktuators ist die erforderliche Bewegung für Ihre Anwendung. Bestimmen Sie den Bewegungsbereich, den Sie für Ihre Ausrüstung benötigen – linear, rotierend oder eine Kombination aus beidem – und wählen Sie den richtigen Antrieb für das Ventil.
Präzision: Einige Branchen erfordern ein höheres Maß an Präzision und Wiederholgenauigkeit als andere. Für bestimmte Bewegungen sind pneumatische Antriebe die bessere Wahl.
Sicherheit – NEMA-Bewertungsanforderungen: Sicherheit sollte ein weiterer entscheidender Faktor bei der Auswahl eines Ventilantriebs sein. Es ist wichtig zu wissen, in welcher Umgebung der Antrieb eingesetzt wird. Sie müssen die NEMA-Bewertungsanforderungen berücksichtigen und die NEMA-Richtlinien befolgen, um die Sicherheit zu verbessern.
Die gängigsten NEMA-Bewertungen sind NEMA 4, 4x und 7.
NEMA 4-Gehäuse sind für den Innen- und Außenbereich vorgesehen und bieten dem Personal einen gewissen Schutz vor unbeabsichtigtem Kontakt. Sie sind wasserdicht – Schutz vor herabfallendem Schmutz, Regen, Graupel, Schnee, vom Wind verwehtem Staub, Spritzwasser und Strahlwasser – und äußerer Eisbildung.
NEMA 4X-Gehäuse sind mit NEMA 4 identisch, bieten jedoch einen zusätzlichen Korrosionsschutz.
NEMA 7-Gehäuse können in Bereichen mit besonderen Gefahrenbedingungen eingesetzt werden, halten den Drücken stand, die durch die interne Explosion von Gasen entstehen, und erfüllen die Spezifikationen für Explosions-, Hydrostatik- und Temperaturdesigntests.
Beispielsweise kann der Betrieb eines elektrischen Stellantriebs in der Nähe einer Wasserquelle ohne Schutzhüllen und andere Sicherheitsmaßnahmen gefährlich sein.
Betätigte Ventile sind wie andere Industrieanlagenausrüstung gefährlichen Umgebungen und Verschleiß ausgesetzt. Alle Ventilantriebe sollten einer vorbeugenden Wartung unterzogen werden, um:
Erhöhen Sie die Lebensdauer der Ventilantriebe.
Erhöhen Sie die Zuverlässigkeit des Aktuators.
Identifizieren Sie etwaige Probleme, bevor sie auftreten und den Betrieb beeinträchtigen.
Reduzieren Sie die Wartungskosten.
Verhindern Sie größere Stillstände und Ausfallzeiten.
Bei der Wartung eines Stellantriebs sind folgende Punkte zu beachten:
Überprüfen Sie Ihre Stellantriebe regelmäßig äußerlich auf Verschleiß.
Auf Undichtigkeiten und Hydraulikflüssigkeitsstände prüfen. Wenn Sie lose oder beschädigte Teile an Ihrem Stellantrieb feststellen, ersetzen Sie diese.
Überprüfen Sie die Leistung, indem Sie automatisierte Diagramme und Ausgabeberechnungen analysieren.
Aktuatoren werden in vielen industriellen und anderen Anwendungen häufig eingesetzt. Vor der Auswahl der richtigen Lösung für den Zweck der Aktuatoranwendung muss eine sorgfältige Analyse der Anforderungen durchgeführt werden.
