Работоспособный комплект автоматизации пневматического шарового крана — это не просто кран с пневматическим цилиндром, установленным сверху. Прежде чем оформлять заказ, необходимо уточнить как минимум семь параметров: корпус крана, пневматический привод, электромагнитный клапан, систему подготовки сжатого воздуха и трубопроводы, систему обратной связи по положению, сигнал управления, а также требуемое поведение при потере подачи сжатого воздуха или электропитания. Если один из этих моментов останется неясным, узел, возможно, и будет собран, но линия может не работать или не передавать информацию о состоянии так, как того требует технологический процесс.
В данном руководстве рассматривается только один вопрос: что входит в комплект пневматического шарового крана и что необходимо уточнить перед тем, как запросить коммерческое предложение и ввести трубопровод в эксплуатацию. Если вы все еще выбираете между ручным, пневматическим и электрическим приводом, начните с Сравнение ручных, пневматических и электрических шаровых кранов. Данные о крутящем моменте, положениях отказа и ISO 5211 Крепление (международный стандарт для крепления приводов с частичным поворотом) подробно рассматривается в Руководство по выбору привода клапана; в данной статье они упоминаются лишь в тех случаях, когда пакет зависит от них.
Компоненты полного комплекта пневматического шарового крана
В комплект входит восемь повторяющихся компонентов. Клапан и привод выполняют механическую работу. Электромагнитный клапан, система подготовки воздуха и трубопроводы обеспечивают подачу и переключение воздуха. Системы обратной связи и управления сообщают установке о работе клапана, а кронштейн и муфта скрепляют все компоненты воедино. Каждый компонент предполагает как минимум одно решение, которое может принять только покупатель.
| Шаровой кран | Открывает и закрывает проходной канал | Среда, размер, тип соединения, материал корпуса и седла, рабочее давление и температура |
| Пневматический привод | Преобразует сжатый воздух в поворот на четверть оборота | Двойного действия или с пружинным возвратом; требуемое действие при потере давления; требуемый крутящий момент указан в технических характеристиках клапана |
| Электромагнитный клапан | Подаёт воздух на привод по электрическому сигналу | Напряжение обмотки, воздушный канал в обесточенном состоянии, ручное управление, электромонтаж и разъем |
| Фильтр-регулятор или система подготовки сжатого воздуха на объекте | Очищает и регулирует воздух до того, как он поступает в привод | Качество воздуха на объекте, контроль влажности, требования производителя приводов |
| Блок концевого выключателя или система обратной связи по положению | Передаёт данные о положении вала в систему управления | Тип выключателя и сигнал, степень защиты корпуса, требуемая в месте установки |
| Трубы и фитинги | Обеспечивает циркуляцию воздуха между компонентами | Размер, длина, маршрут прокладки, материал, подходящий для конкретных условий эксплуатации |
| Регуляторы скорости (при необходимости) | Замедляет ход в одном или обоих направлениях | Какое направление требует контроля и какова процессуальная обоснованность этого |
| Крепежный кронштейн и соединительная муфта | Соединяет привод с штоком клапана | Расположение крепежных отверстий и размеры штока, проверенные как по клапану, так и по приводу |
Обратите внимание, что в таблице не указаны значения по умолчанию. Значения давления, напряжения и момента затяжки различаются в зависимости от модели изделия и завода-изготовителя, поэтому каждое из этих пустых полей представляет собой вопрос, на который необходимо ответить на этапе подготовки коммерческого предложения, а не после поставки. Что касается клапанов, то к типичным объектам автоматизации относятся: 3-ходовые пневматические шаровые краны для линий, требующих обслуживания на месте, и пневматические шаровые краны с фланцевым соединением для трубопроводных систем с фланцевыми соединениями.
Двойного действия или с пружинным возвратом?
Привод двойного действия использует сжатый воздух для движения в обоих направлениях. Привод с пружинным возвратом использует сжатый воздух в одном направлении, а в другом — пружину, что обеспечивает его определённое поведение при потере подачи сжатого воздуха. Этот выбор во многом определяет остальные характеристики системы, поэтому его следует определить в первую очередь.
Двойного действия:
- Давление воздуха обеспечивает как ход открытия, так и ход закрытия.
- Внутри нет пружины.
- В случае потери давления он не перемещается самостоятельно в заранее заданное безопасное положение.
- Нельзя с уверенностью предположить, в каком положении окажется клапан после отключения подачи воздуха. Это зависит от остаточного воздуха, трения и нагрузки со стороны технологического процесса.
Возврат пружины:
- Воздух приводит в движение в одном направлении; пружина — в направлении разрушения.
- В зависимости от способа сборки привода и клапана узел может быть выполнен в варианте «открытие при отказе» или «закрытие при отказе». Пружинный возврат не всегда означает «закрытие при отказе».
- Перед приемкой партии необходимо проверить направление вращения клапана, направление действия пружины, ориентацию при монтаже, а также фактическое поведение изделия в ходе испытаний.
В данном разделе рассматриваются вопросы о том, как рассчитать крутящий момент, какой запас прочности следует предусмотреть и как определить положение отказа для вашего технологического процесса. Руководство по выбору привода клапана.
Электромагнитный клапан определяет, как происходит переключение воздуха
Электромагнитный клапан является «электрическим шлюзом» всего агрегата. Когда система управления подает или снимает напряжение с катушки, электромагнитный клапан изменяет конфигурацию открытых воздушных каналов, и привод перемещается соответствующим образом. Электромагнитный клапан, не совместимый с приводом или с системой электропитания установки, приводит к остановке работы всего агрегата.
Перед оформлением заказа убедитесь в следующем:
- Независимо от того, является ли привод двухстороннего действия или с пружинным возвратом, поскольку для этих двух типов требуются разные функции соленоида.
- Воздушный канал открыт как в включенном, так и в выключенном состоянии, поэтому клапан работает в соответствии с требованиями технологического процесса в каждом из этих состояний.
- Напряжение обмотки. Напряжения различаются в зависимости от завода и системы управления, поэтому универсального безопасного значения по умолчанию не существует. Укажите его в запросе на предоставление коммерческого предложения.
- Требуется ли ручное управление при вводе в эксплуатацию и техническом обслуживании.
- Способ прокладки кабеля и тип разъема, предусмотренные в месте установки.
- Любые требования, касающиеся условий эксплуатации в неблагоприятных средах или в зонах повышенной опасности. Сертификаты на эксплуатацию в определённых зонах присваиваются каждому отдельному компоненту, поэтому электромагнитный клапан и любые переключатели необходимо проверять по отдельности на соответствие классификации зоны установки. Международные системы, такие как IECEx, система IEC по сертификации оборудования, используемого во взрывоопасных средах, предусматривает сертификацию отдельных устройств, а не готовых сборок.
Монтажный интерфейс стандарта NAMUR упрощает установку на многих приводах, однако он не гарантирует, что любой электромагнитный клапан подойдет к любому приводу. Конкретную комбинацию все равно необходимо проверить.
Качество и производительность системы подачи воздуха
Надежность привода зависит от качества подаваемого в него сжатого воздуха. Важно именно давление, доступное на приводе во время его хода, а не значение, указанное на заводской табличке компрессора, расположенного на другом конце установки.
Подтвердите с помощью
Обычным ориентиром при определении степени чистоты воздуха является ISO 8573-1, международный стандарт, определяющий классы чистоты сжатого воздуха. Какой класс чистоты требуется для конкретного привода, указывается его производителем, поэтому следует ссылаться на этот стандарт в совокупности с документацией производителя, а не отдельно.
Обратная связь по положению — это не то же самое, что подтверждение отключения
Блок концевых выключателей обычно передает информацию о положении вала привода, как правило, в конечных положениях хода (открытое и закрытое). Эта информация полезна для диспетчерской, но представляет собой лишь обратную связь по положению и не более того.
Сигнал «закрыто» от блока концевых выключателей не свидетельствует о том, что:
- сиденье герметично, внутренних утечек нет,
- корпус клапана не имеет внешних утечек,
- поток в трубопроводе действительно прекратился, или
- механическое соединение между приводом и клапаном не ослабло.
Если в технологическом процессе требуется подтверждение расхода или герметичности, такое подтверждение должно быть получено с помощью подходящего метода измерения или испытания технологического процесса, а не только на основании показаний распределительного щита.
Скорость, гидравлический удар и технологические риски
Скорость хода пневматического узла не является фиксированной характеристикой клапана. Она определяется совокупностью следующих факторов: размером привода, доступным давлением и расходом воздуха, трубопроводом, мощностью соленоида, установленными устройствами регулирования скорости, а также нагрузкой, создаваемой самим клапаном.
Быстрая работа часто указывается в качестве преимущества пневматического привода, однако это не всегда так. В трубопроводах с жидкостью слишком быстрое закрытие может повысить риск возникновения гидравлического удара — скачка давления, возникающего после внезапной остановки потока жидкости. Этот эффект более подробно описан в статье о гидравлический удар в трубопроводных системах зданий. Если требуется отрегулировать скорость хода, следует основываться на анализе системы и технических характеристиках конкретных компонентов. Указание общего значения времени закрытия в секундах не имеет смысла, поэтому оно здесь не приводится.
Системы управления и интеграция с ПЛК
В конечном итоге система подчиняется системе управления, и именно на стыке этих двух систем возникает множество неожиданностей при вводе в эксплуатацию. Уточните каждый из следующих моментов у лиц, ответственных за системы управления:
- Командный сигнал, который будет управлять клапаном.
- Напряжение соленоида, соответствующее напряжению, фактически подаваемому панелью управления.
- Обратная связь по положению: контакты сухого типа или другого типа, в зависимости от требований системы управления.
- Как будет отображаться и использоваться индикация открытого и закрытого состояния.
- Поведение сигнализации в случае, если клапан не достигает заданного положения.
- Требуется ли локальное ручное управление.
- Какие действия должен выполнить блок при потере электропитания.
- Какие действия должна выполнить система в случае потери давления воздуха.
Не следует предполагать, что любая комбинация клапана, привода, соленоида и контроллера будет работать совместно сразу после поставки. Перед размещением заказа необходимо в письменной форме согласовать характеристики комплекта клапанов и системы управления.
Проверки перед вводом линии в эксплуатацию
После установки комплектного оборудования необходимо провести краткую проверку работоспособности до того, как по трубопроводу начнёт циркулировать технологическая жидкость. Каждый из перечисленных ниже пунктов — это проблемы, с которыми сталкивались покупатели:
- Направления вращения клапана и привода совпадают.
- Показания открытого и закрытого положений, поступающие из диспетчерской, верны.
- Направление сбоя пружинного возврата соответствует требованиям технологического процесса.
- В обесточенном состоянии соленоида клапан находится в заданном положении.
- Сигналы концевых выключателей соответствуют фактическим положениям клапана.
- Поведение системы при потере давления и при потере питания было проверено, а не взято из расчетов.
- Скорость хода не вызывает недопустимой реакции в системе.
- Крепежный кронштейн и муфта штока сохраняют своё взаимное положение после завершения работы.
- Проверка на наличие внешних утечек проводится в соответствии с процедурой, действующей на объекте.
Проводите эти проверки в соответствии с внутренними процедурами вашего предприятия. Ни в коем случае не открывайте и не регулируйте узлы, находящиеся под давлением.
Контрольный список для запроса предложений по комплекту пневматических шаровых кранов
Запрос на предоставление коммерческого предложения, содержащий перечисленные ниже пункты, позволит поставщику предложить комплексную поставку вместо отдельного клапана. Скопируйте этот список в свой запрос:
- Жидкость и концентрация
- Рабочее давление и температура
- Размер клапана и тип присоединения
- Требуемый материал корпуса и седла клапана
- Рабочая частота
- Доступный приток воздуха
- Двойного действия или требуемое действие «открытие при отказе» / «закрытие при отказе»
- Напряжение соленоида
- Требования к системам управления и обратной связи
- Окружающая среда
- Требования к сертификации для зон повышенной опасности или конкретных проектов
- Желаемые аксессуары
- Схема P&ID или простая последовательность операций (при наличии)
Часто задаваемые вопросы
Какие детали входят в комплект пневматического шарового крана?
Как минимум: шаровой кран, пневматический привод, электромагнитный клапан для переключения подачи воздуха, система подготовки воздуха и трубопроводы, монтажный кронштейн с муфтой штока, а также система обратной связи по положению, если системе управления необходимо отслеживать состояние клапана. Не менее важно принять решение, которое вообще не касается компонентов: что должен делать клапан при потере подачи воздуха или электропитания. Уточните все эти моменты перед размещением заказа.
Сохраняет ли привод двойного действия своё положение при потере давления воздуха?
Нет, этого нельзя предполагать. Привод двойного действия не имеет пружины, поэтому при потере давления воздуха он не приводит клапан в какое-либо заранее заданное положение. Окончательное положение клапана зависит от остаточного воздуха, трения и нагрузки со стороны технологического процесса. Если в технологическом процессе требуется определённое положение клапана при потере давления воздуха, следует выбрать привод с пружинным возвратом или другое инженерное решение и проверить его работу во время ввода в эксплуатацию.
Пружинный возврат всегда работает по принципу «закрытие при сбое»?
Нет. Приводы с пружинным возвратом приводят клапан в движение в одном направлении при потере давления, однако то, будет ли это направление соответствовать положению «открыто» или «закрыто», зависит от того, как привод и клапан собраны и смонтированы. Существуют комплекты с пружинным возвратом, обеспечивающие открытие при отказе, и иногда именно они идеально подходят для конкретного технологического процесса. Всегда уточняйте направление вращения, действие пружины и ориентацию монтажа, а затем проверяйте фактическое направление действия в аварийном режиме путем тестирования.
Является ли концевой выключатель доказательством герметичности клапана?
Нет. Блок концевых выключателей обычно передает информацию о положении вала привода, как правило, в конечных положениях хода (открытое и закрытое). Она не подтверждает, что седло герметично и не допускает внутренних утечек, что корпус не имеет внешних утечек или что поток действительно прекратился. Она также не может обнаружить ослабление муфты штока. Если технологический процесс требует подтверждения полного перекрытия, следует использовать соответствующий метод измерения или проверки.
Можно ли использовать пневматический шаровой кран для точного регулирования расхода?
Стандартный комплект пневматического шарового крана с режимом «вкл./выкл.» не является устройством точного регулирования расхода. Он предназначен для переключения между полностью открытым и полностью закрытым положениями по команде. Для точного удержания промежуточного положения требуется иная конструкция, например, комплект управления, оснащенный позиционером, а также иной подход к оценке характеристик клапана и привода. Если в вашем технологическом процессе требуется модуляция, укажите это требование в запросе, а не заказывайте комплект для работы в режиме «включено/выключено».
Какую информацию нужно предоставить для получения ценового предложения?
Укажите тип среды и её концентрацию, рабочее давление и температуру, размер клапана и тип торцевого соединения, требуемые материалы корпуса и седла, рабочую частоту, имеющийся у вас источник подачи воздуха, требуемое действие при потере воздуха, напряжение соленоида, требования к управлению и обратной связи, условия окружающей среды, любые требования к сертификации для взрывоопасных зон или конкретного проекта, желаемые аксессуары, а также схему P&ID или простую последовательность операций, если таковые имеются. Имея этот перечень, поставщик сможет предложить полный комплект, а не просто клапан без дополнительных компонентов.
Готовы сформировать заказ? Соберите документы из приведенного выше контрольного списка для запроса предложения и отправьте их через Страница контактов Yzng Trong. Мы проверим, можно ли объединить клапан, привод, электромагнитный клапан, устройства обратной связи и требования к управлению в комплект, подходящий для вашей линии, и честно сообщим вам, если что-то не подойдет.