Analyse de la sélection et du dépannage des vannes de commande pneumatiques et électriques

I. Principes d'installation pour les vannes de commande pneumatiques et électriques

Principes d'installation pour les vannes de commande pneumatiques:

1. La position d'installation des vannes de commande pneumatique doit être à une certaine hauteur au-dessus du sol, avec suffisamment d'espace au-dessus et en dessous de la vanne pour faciliter le démontage, l'assemblage et l'entretien. Pour les soupapes de commande équipées de positionneurs et de volants de soupape pneumatiques, il est essentiel d'assurer un fonctionnement, une observation et un réglage pratique.

2. Les vannes de commande doivent être installées sur des pipelines horizontales et alignées verticalement avec le pipeline. Généralement, un support doit être fourni sous la vanne. Dans des cas particuliers où la vanne de commande doit être installée horizontalement sur un pipeline vertical, la vanne doit également être prise en charge (à l'exception des vannes de commande de petit diamètre). Pendant l'installation, évitez d'imposer une contrainte supplémentaire sur la soupape de commande.

3. La température de l'environnement de fonctionnement de la soupape de commande doit être à l'intérieur (-30 ° C à + 60 ° C), une humidité relative ne dépassant pas 95%.

4. Il devrait y avoir des sections de tuyaux droits avant et après la soupape de commande, avec une longueur d'au moins 10 fois le diamètre du tuyau (10D), pour éviter d'affecter les caractéristiques d'écoulement en raison d'une section de tuyau droite trop courte.

5. Lorsque le diamètre de la soupape diffère du diamètre du tuyau de processus, les réducteurs doivent être utilisés pour la connexion. Pour les vannes de commande de petit diamètre, des connexions filetées peuvent être utilisées. La flèche de direction du fluide sur le corps de la soupape doit s'aligner sur la direction du fluide.

6. Un pipeline de contournement doit être installé. Le but est de faciliter la commutation ou le fonctionnement manuel, permettant la maintenance de la vanne de commande sans arrêter le système.

7. Avant l'installation, tous les objets étrangers tels que la saleté et les scories de soudure doivent être soigneusement retirés du pipeline.

Principes d'installation pour les vannes de commande électrique:

1. La position d'installation, la hauteur et la direction d'entrée / sortie de la vanne doivent respecter les exigences de conception, et la connexion doit être sécurisée et serrée.

2. Les vannes peuvent être connectées à des pipelines en utilisant différents types de raccords d'extrémité. Les méthodes de connexion primaires comprennent des connexions filetées, à bride et soudées. Lorsque vous utilisez des connexions à bride, si la température dépasse 350 ° C, en raison de la relaxation des boulons, des bride et du glissement de joint, les matériaux de boulons résistants à haute température doivent être sélectionnés.

3. Avant l'installation, la valve doit subir une inspection visuelle. La plaque signalétique de la valve doit se conformer à la norme internationale actuelle du «marquage général de la vanne». Pour les vannes avec une pression de travail dépassant 1,0 MPa et celles qui servent de vannes d'arrêt sur les pipelines principaux, les tests de résistance et de tension doivent être effectués, et ils ne peuvent être utilisés qu'après avoir réussi ces tests. D'autres vannes peuvent ne pas nécessiter de tests séparés et peuvent être inspectés lors des tests de pression du système.

4. Pendant les tests de résistance, la pression de test doit être de 1,5 fois la pression nominale, avec une durée d'au moins 5 minutes. Le corps de la valve et l'emballage ne doivent montrer aucune fuite.

5. Lors des tests de tendre, la pression de test est de 0,3 MPa. La pression d'essai doit rester constante tout au long de la durée du test, qui doit se conformer aux dispositions du tableau 2. La valve est considérée comme qualifiée s'il n'y a pas de fuite à la surface d'étanchéité du siège de la valve.

6. Diamètre nominal: DN15-500

Ii Fauteurs communs de vannes de contrôle pneumatique et de leurs causes

(1) La soupape de commande ne fonctionne pas. Les phénomènes et les causes de défaut sont les suivants:

1. Aucun signal, pas d'alimentation aérienne. 1. L'alimentation aérienne n'est pas activée, 2. L'eau dans l'alimentation d'air se gèle en hiver, provoquant un blocage du conduit d'air ou un dysfonctionnement du filtre ou du réducteur de pression, 3. défaillance du compresseur, 4. Fuite dans le tuyau d'alimentation d'air principal.

2. Alimentation aérienne présente, pas de signal. 1. Panne du régulateur, 2. Fuite dans le diaphragme du positionneur, 3. Dommages au diaphragme de régulation.

3. Positionneur n'a pas d'alimentation aérienne. 1. Le filtre est bloqué. 2. Le réducteur de pression est défectueux. 3. La tuyauterie fuit ou bloqué.

4. Le positionneur a une alimentation à l'air mais pas de production. Le trou d'accélérateur du positionneur est bloqué.

5. Signal présent mais pas d'action. 1. Le noyau de la valve est tombé. 2. Le noyau de la valve est collé au siège ou au siège. 3. La tige de soupape est pliée ou cassée. 4. Le siège de soupape et le noyau de la soupape sont congelés ou bloqués par des débris. 5. Le ressort de l'actionneur est saisi en raison d'une désuétude prolongée.

(Ii) Fonctionnement instable de la vanne de commande. Les phénomènes et les causes de défaut sont les suivants:

1. Pression d'alimentation en air instable. 1. La capacité du compresseur est trop petite. 2. Dysfonctionnement de la soupape de réducteur de pression.

2. Pression de signal instable. 1. Constante de temps inappropriée du système de contrôle. 2. Sortie du régulateur instable.

3. La pression d'alimentation de l'air est stable, la pression du signal est également stable, mais le fonctionnement de la soupape de régulation est instable. 1. La valve à billes dans l'amplificateur du positionneur est portée et non scellée correctement en raison de débris. provoquant des oscillations de sortie lorsque la consommation d'air augmente considérablement. 2. La buse de la buse dans l'amplificateur du positionneur n'est pas alignée et le déflecteur ne couvre pas la buse. 3. Fuites d'air dans le tuyau de sortie ou la ligne. 4. L'actionneur a une raideur insuffisante. 5. La tige de la valve connaît une résistance à la frottement élevée pendant le mouvement, avec des phénomènes collants aux points de contact.

(3) réguler les vibrations de la valve. Les symptômes et causes de défaut sont les suivants:

1. La soupape de commande vibre à n'importe quelle position d'ouverture. 1. Support instable. 2. Sources de vibration à proximité. 3. Usure sévère entre le bouchon de soupape et le manchon.

2. La soupape de commande vibre lors de la fermeture complètement. 1. La soupape de commande est surdimensionnée et est souvent utilisée à de petites positions d'ouverture. 2. La direction d'écoulement du milieu dans une soupape à un seul siège est opposée à la direction de fermeture.

(4) Réponse lente de la valve de commande. Les symptômes et les causes sont les suivants:

1. La tige de soupape est lente à répondre dans une seule direction. 1. Le diaphragme de l'actionneur de diaphragme pneumatique est endommagé et fuit. 2. Le sceau «O» dans l'actionneur fuit.

2. La tige de soupape présente une lenteur pendant les mouvements d'ouverture et de fermeture: 1. Le corps de la valve est bloqué par des substances adhésives; 2. L'emballage PTFE s'est détérioré et endurci, ou le lubrifiant d'emballage graphite-asbestos a séché; 3. L'emballage est trop serré, augmentant la résistance à la friction; 4. La tige de la valve n'est pas droite, provoquant une résistance accrue à la friction; 5. Les vannes de commande pneumatiques sans positionneur peuvent également provoquer une lenteur.

(5) Augmentation du volume de fuite de la soupape de commande, avec les causes suivantes:

1. Fuite excessive Lorsque la soupape est complètement fermée: 1. Poule de soupape usée, fuite interne sévère; 2. Valve non correctement ajustée, ne se fermant pas étroitement.

2. La valve ne peut pas atteindre la position complètement fermée: 1. Différentiel de pression moyenne excessive, faible rigidité de l'actionneur, valve ne se fermant pas étroitement; 2. Objets étrangers à l'intérieur de la valve; 3. Manche fritté.

(6) La plage d'écoulement réglable a diminué. La raison principale est que le noyau de la soupape a été corrodé et rétréci, entraînant une augmentation du débit minimum réglable.

Comprendre les phénomènes de défaut et les causes des vannes de contrôle pneumatiques permet de prendre des mesures ciblées pour résoudre les problèmes.

4. Comment choisir entre les actionneurs pneumatiques et électriques

1. Comment choisir un actionneur

1. Considérations clés pour la sélection de l'actionneur

① fiabilité; ② Effectif; ③ fonctionnement lisse et couple de sortie suffisant; ④ Structure simple et maintenance facile.

2. Comparaison entre les actionneurs électriques et pneumatiques

(1) Les actionneurs pneumatiques sont simples et fiables

La mauvaise fiabilité des actionneurs électriques traditionnels a été une faiblesse de longue date, mais le développement d'actionneurs électroniques dans les années 1990 a complètement résolu ce problème, leur permettant de faire fonctionner sans maintenance pendant 5 à 10 ans, la fiabilité dépassant même celle des actionneurs pneumatiques.

(2) source d'alimentation

Le principal inconvénient des actionneurs pneumatiques est la nécessité d'une station d'approvisionnement aérienne séparée, ce qui augmente les coûts; Les vannes électriques peuvent utiliser des sources d'alimentation facilement disponibles sur place.

(3) Considérations de coûts

Les actionneurs pneumatiques exigent un positionneur de soupape supplémentaire, plus l'alimentation aérienne, ce qui rend ses coûts comparables à ceux des vannes électriques (les positionneurs de soupape électriques importés sont évalués de manière similaire aux actionneurs électroniques importés; les positionneurs produits au niveau national sont comparables à un prix de prix produit au niveau national).

(4) poussée et rigidité: les deux sont comparables.

(5) ignifuge et résistance à l'explosion

«Actuateur pneumatique + positionneur de soupape électrique» est légèrement meilleur que les actionneurs électriques.

3. Recommandations

(1) Dans la mesure du possible, il est recommandé d'utiliser des actionneurs électroniques importés avec des vannes nationales pour les applications nationales, de nouveaux projets, etc.

(2) Bien que les actionneurs de diaphragme aient des inconvénients tels que la poussée insuffisante, la faible rigidité et les grandes dimensions, leur structure simple en fait actuellement les actionneurs les plus utilisés.

(3) Considérations pour la sélection des actionneurs de piston:

① Lorsque les actionneurs de diaphragme pneumatique manquent de poussée suffisante, les actionneurs de piston doivent être sélectionnés pour améliorer la force de sortie; Pour les soupapes de contrôle différentiels à haute pression (par exemple, les vannes de coupure de vapeur à pression moyenne), lorsque DN ≥ 200, même des actionneurs à double piston peuvent être nécessaires;

② Pour les vannes de contrôle ordinaires, les actionneurs de piston peuvent également être utilisés pour remplacer les actionneurs de diaphragme, réduisant considérablement la taille de l'actionneur. De ce point de vue, les vannes de commande de piston pneumatiques sont plus largement utilisées;

③ Pour les vannes de commande de voyage angulaire, leurs actionneurs de voyage angulaire comportent généralement une structure rotative de rack de vitesse à double piston. Il convient de souligner que la configuration traditionnelle «Actuateur de piston de voyage linéaire + Iron + Connecture de manivelle».

Comparaison des actionneurs électriques et pneumatiques

1. Capacité de surcharge et durée de vie

Les actionneurs électriques ne conviennent que pour un fonctionnement intermittent et ne conviennent pas au fonctionnement continu en boucle fermée. Les actionneurs pneumatiques, cependant, ont une capacité de surcharge et sont sans entretien tout au long de leur durée de vie. Aucun changement d'huile ou autre lubrification n'est requis. Leur durée de vie standard peut atteindre jusqu'à un million de cycles de marche / arrêt, ce qui rend les actionneurs pneumatiques supérieurs aux autres actionneurs de valve.

2. Sécurité

Les actionneurs pneumatiques peuvent être utilisés dans des environnements potentiellement explosifs, en particulier dans les situations suivantes:

Des soupapes anti-explosion sont nécessaires (par exemple, des vannes Namur avec des bobines appropriées); Les vannes ou les îles de soupape doivent être installées à l'extérieur de la zone explosive, et les actionneurs pneumatiques utilisés dans la zone explosive doivent être entraînés via des tubes à air; Les actionneurs électriques ne conviennent pas à une utilisation dans des environnements potentiellement explosifs et sont coûteux.

3. Capacité de surcharge

Dans les situations nécessitant une augmentation des exigences de couple ou de force spéciale, les actionneurs électriques atteignent rapidement leurs limites de couple. En particulier dans les cas de ouvertures de soupape irrégulières ou de fermetures de valves prolongées, l'avantage de capacité de surcharge des actionneurs pneumatiques devient évident, à mesure que les dépôts ou les matériaux frittés augmentent le couple de démarrage. Avec des composants pneumatiques, la pression de travail, la force ou le couple peut être facilement augmentée.

4. Efficacité économique

Dans la technologie de traitement des eaux et des eaux usées, la plupart des actionneurs de valve fonctionnent en mode ON / OFF ou sont même conçus pour le fonctionnement manuel. Par conséquent, les composants pneumatiques offrent un potentiel significatif de rationalisation. Par rapport aux actionneurs pneumatiques, si les actionneurs électriques sont utilisés, les fonctions de surveillance telles que la surveillance trop température, la surveillance du couple, la fréquence de commutation et les cycles de maintenance doivent être intégrés dans le système de contrôle et de test, résultant en un grand nombre de lignes d'entrée et de sortie. À l'exception de la détection de la position finale et du traitement de la source d'air, les actionneurs pneumatiques ne nécessitent aucune fonction de surveillance ou de contrôle. Les actionneurs pneumatiques sont rentables, ce qui les rend idéaux pour automatiser les actionneurs de soupape manuels.

5. Assemblage

La technologie pneumatique est très simple. Les actionneurs pneumatiques peuvent être facilement installés sur des têtes d'entraînement de soupape, et les unités de traitement de la source d'air peuvent être connectées et entraînées avec un minimum d'effort. De plus, la conception sans maintenance des actionneurs pneumatiques assure des fonctionnalités pratiques et plug-and-play.

6. Composants

Les composants pneumatiques ont une forte résistance aux vibrations, sont robustes, durables et ne se cassent généralement pas. Même les températures élevées n'endommagent pas les composantes résistantes à la corrosion. Les actionneurs électriques sont constitués de nombreux composants et sont relativement sujets aux dommages.

7. Technologie

Les actionneurs linéaires agissent directement sur le dispositif de clôture, tandis que les actionneurs de swing convertissent la «Force aérienne linéaire comprimée» en mouvement de swing en utilisant uniquement un piston et un arbre d'entraînement. Les actionneurs pneumatiques peuvent également facilement obtenir un mouvement au ralenti, par exemple par l'utilisation de composants de contrôle des flux simples et rentables. Les actionneurs électriques subissent une perte d'énergie importante lors de la conversion de l'énergie fournis en mouvement. Cela est principalement dû au moteur électrique convertissant la majeure partie de l'énergie en chaleur, et secondairement en raison de l'utilisation d'une boîte de vitesses.

Iii. Résumé

1. Actionneurs pneumatiques

La plupart des actionneurs utilisés dans les applications de contrôle industriel sont aujourd'hui des actionneurs pneumatiques car ils utilisent l'air comme source d'alimentation, qui est plus économique et plus simple que les actionneurs électriques et hydrauliques, et sont faciles à utiliser et à maintenir. Du point de vue de la maintenance, les actionneurs pneumatiques sont plus faciles à utiliser et à calibrer que les autres types d'actionneurs, et peuvent être facilement interchangés entre les directions avant et inverse sur le site. Leur plus grand avantage est la sécurité. Lorsqu'ils sont utilisés avec des positionneurs, ils sont idéaux pour des environnements inflammables et explosifs. En revanche, les signaux électriques qui ne sont pas résistants à l'explosion ou intrinsèquement sûrs présentent un risque potentiel d'incendie en raison de l'étincelle. Par conséquent, bien que les vannes de contrôle électrique soient de plus en plus largement utilisées, les vannes de contrôle pneumatique dominent toujours l'industrie chimique.

Les principaux inconvénients des actionneurs pneumatiques sont les suivants: réponse plus lente, précision de contrôle plus faible et résistance à l'écart plus faible. Cela est dû à la compressibilité du gaz, en particulier lorsque vous utilisez de grands actionneurs pneumatiques, car il faut du temps pour que l'air remplisse et vide le cylindre. Cependant, cela ne devrait pas être un problème important, car de nombreuses applications ne nécessitent pas une précision de contrôle élevée, une réponse extrêmement rapide ou une forte résistance à l'écart.

2. ACTUMATEURS ÉLECTRIQUES

Les actionneurs électriques sont principalement utilisés dans les centrales électriques ou les centrales nucléaires, car les systèmes d'eau à haute pression nécessitent un processus lisse, stable et lent. Les principaux avantages des actionneurs électriques sont une stabilité élevée et une poussée constante que les utilisateurs peuvent appliquer. La poussée maximale produite par un actionneur électrique peut atteindre jusqu'à 225 000 kgf. Seuls les actionneurs hydrauliques peuvent atteindre une poussée aussi élevée, mais les actionneurs hydrauliques sont nettement plus chers que les actionneurs électriques. La capacité antidéviation des actionneurs électriques est excellente, la poussée de sortie ou le couple restant essentiellement constant, contrecarrant efficacement les forces déséquilibrées du milieu et atteignant un contrôle précis des paramètres de processus. Par conséquent, leur précision de contrôle est supérieure à celle des actionneurs pneumatiques. Lorsqu'il est équipé d'un amplificateur servo, il est facile de basculer entre l'action directe et inversée, et l'état de position de la soupape (maintien / entièrement ouvert / entièrement fermé) peut être facilement réglé. En cas de faute, il restera dans sa position d'origine, ce qui est quelque chose que les actionneurs pneumatiques ne peuvent pas réaliser. Les actionneurs pneumatiques doivent s'appuyer sur un système de protection combiné pour atteindre la position de position.

Les principaux inconvénients des actionneurs électriques comprennent: une structure plus complexe, une probabilité plus élevée de dysfonctionnements et en raison de leur complexité, les exigences techniques pour le personnel d'entretien sur site sont relativement plus élevées; Le fonctionnement du moteur génère de la chaleur et si les réglages sont effectués trop fréquemment, il peut provoquer une surchauffe du moteur, déclenchant une protection thermique, tout en augmentant l'usure des engrenages de réduction; De plus, le fonctionnement est relativement lent, car il faut beaucoup de temps pour que la vanne réponde à un signal du contrôleur et se déplace vers la position correspondante, où il est court par rapport aux actionneurs pneumatiques et hydrauliques.