En quoi les soupapes actionnées par les solénoïdes et l'air diffèrent-elles?
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Dans les systèmes de contrôle de l'automatisation industrielle, les vannes sont des actionneurs clés, utilisés pour ajuster, ouvrir ou fermer le chemin du flux des médias. Parmi les nombreux types de soupapes, les soupapes de solénoïde (soupape de solénoïde) et les vannes pneumatiques (vanne actionnée par air) sont largement utilisées en raison de leur contrôle pratique. Bien qu'ils aient tous des fonctions de contrôle automatique, leurs principes de travail, leurs environnements applicables, leurs méthodes de contrôle et leurs exigences de maintenance sont complètement différents. Cet article se concentrera sur la structure spécifique et les principes de fonctionnement des vannes pneumatiques, et révèlera les avantages de la première par une comparaison approfondie avec les vannes de solénoïde.
Les vannes pneumatiques conviennent plus aux opérations de haute intensité
En raison de sa structure simple, de sa petite taille et de son faible coût, les solénoïdes sont largement utilisés dans les systèmes de contrôle d'automatisation pour des occasions de petit diamètre, de basse pression et de basse fréquence et de fermeture. Par exemple, la tuyauterie de laboratoire, l'approvisionnement en eau des ménages, le système de refroidissement interne des armoires électriques, etc. Ce type d'environnement a de faibles exigences sur la résistance à la conduite, la résistance à la pression et la fréquence de travail. L'électrovanne peut s'appuyer sur le principe de l'attraction rapide de sa bobine électromagnétique pour terminer l'action d'ouverture et de clôture avec une réponse au niveau de la milliseconde.
Cependant, lorsque la vanne doit être commutée fréquemment pendant une longue période ou résister à la haute pression et à un grand débit, la méthode de conduite de l'électrovanne montre des limitations. Tout d'abord, son processus de conduite repose sur l'attraction du champ magnétique généré en continu par la bobine électromagnétique pour pousser le noyau de la soupape pour se déplacer. Cependant, la force de sortie de l'attraction électromagnétique est physiquement limitée par la structure de la bobine, l'intensité de courant et le temps d'énergie continue. Surtout dans le rythme de travail de la marche fréquente, le chauffage continu de la bobine entraînera l'accumulation de l'élévation de la température, provoquant des problèmes tels que la saturation magnétique du noyau de fer, le vieillissement de l'isolation, le décalage de réponse électromagnétique, etc., entraînant finalement une aspiration affaiblie, une réponse lente et même un épuisement de bobine.
De plus, les soupapes de solénoïde nécessitent une grande force motrice lors de l'ouverture et de la fermeture dans des pipelines à haute pression et de grand diamètre. Si la résistance à l'ouverture et à la fermeture dépasse la capacité d'aspiration de la bobine électromagnétique, l'action peut être coincée ou ne peut pas être réinitialisée.
En comparaison, les vannes pneumatiques utilisent de l'air comprimé comme source de conduite et utilisent un piston ou un diaphragme comme composant d'actionnement. Sa force de sortie est proportionnelle à la pression de la source d'air, qui peut fournir une force motrice dépassant de loin celle d'une valve solénoïde sans augmenter le volume de l'actionneur. Cette méthode de conduite peut non seulement faire face facilement aux conditions de travail à haute pression, mais également atteindre une conversion d'action rapide et stable, ce qui convient aux opérations d'ouverture et de fermeture à haute fréquence. Étant donné que l'air comprimé a de bonnes propriétés tampon, l'actionneur n'est pas sujet à la fatigue ou à l'impact mécanique lors de mouvements répétés, améliorant considérablement la stabilité et la durée de vie du système.
Les vannes pneumatiques ont de plus grandes capacités de réponse aux défauts
Dans les processus industriels impliquant des milieux inflammables, hautement toxiques, à haute pression ou à haute température, les vannes ne sont pas seulement les composants de contrôle pour activer et hors des supports, mais également un lien clé dans la chaîne de protection de sécurité de l'ensemble du système. Une fois la défaillance du contrôle, l'interruption d'alimentation, l'anomalie de l'équipement ou l'accident sur place, la valve doit répondre automatiquement en très peu de temps et entrer rapidement dans l'ensemble "Position sûre" pour couper des sources dangereuses, prévenir les fuites et protéger la sécurité du personnel et de l'équipement.
Le mécanisme de conduite de l'électrovanne détermine qu'il ne peut maintenir aucune action lorsqu'il est éteint. Étant donné que l'électrovanne génère une force magnétique après que la bobine soit énergique instantanément pour tirer le noyau de fer pour compléter l'action d'ouverture et de clôture, une fois l'alimentation interrompue ou que la tension est instable, la force magnétique disparaît instantanément et que le noyau de la soupape ne peut pas maintenir la position d'ensemble. Ce défaut structurel signifie que l'électrovanne ne peut pas garantir un fonctionnement fiable dans des scénarios tels que l'arrêt d'urgence, le feu, l'explosion ou la foudre.
En revanche, les actionneurs pneumatiques peuvent être sélectionnés comme types "à action unique", c'est-à-dire qu'un seul côté est fourni avec de l'air comprimé pour l'ouverture ou la fermeture, et un ressort fort fournit une action inverse de l'autre côté. Dans cette structure, une fois la source d'air interrompue, le ressort entraîne immédiatement le piston pour se déplacer dans le sens inverse, renvoyant rapidement la valve à la "position de sécurité prédéfinie" (normalement ouverte ou normalement fermée) sans aucune intervention électrique. Cette action de réinitialisation sûre se produit rapidement, ce qui rend les vannes pneumatiques idéales pour des applications telles que l'arrêt du gaz, l'isolement de vapeur ou le contrôle de la combustion où des temps de réponse extrêmement courts sont nécessaires.
Étant donné que les soupapes de solénoïde reposent essentiellement sur l'attraction électromagnétique pour atteindre l'action, ils ne peuvent généralement basculer entre deux positions fixes (c'est-à-dire entièrement ouvertes ou entièrement fermées), qui est appelée "contrôle à deux positions". Il n'a pas la capacité de rester de manière stable en position médiane et ne peut pas ajuster en continu le débit moyen. Par conséquent, les soupapes de solénoïde conviennent souvent aux systèmes qui nécessitent une réponse rapide mais une logique de contrôle simple, comme le nettoyage, la pulvérisation, la commutation des réactifs, etc.
Les vannes pneumatiques peuvent être utilisées en combinaison avec des "positionneurs". Le positionneur est un dispositif de contrôle intermédiaire qui peut recevoir des signaux analogiques continus (tels que le signal de courant 42 0 ou le signal de tension 010V) du système supérieur (tel que PLC ou DCS), convertissent le signal en pression d'air comprimée correspondante, puis contrôle le volume d'air en entrant dans la cavité d'actionnement pneumatique. De cette façon, la distance ou l'angle du mouvement du piston peut être finement contrôlé, entraînant ainsi la tige de soupape pour ajuster avec précision l'ouverture de la valve, atteignant un ajustement continu complet de 0% à 100%.
Bien que le coût d'achat initial des vannes pneumatiques soit légèrement supérieur à celui des soupapes de solénoïde, les coûts d'exploitation à long terme sont plus bas. Tout d'abord, du point de vue de la conception structurelle, les valves pneumatiques sont composées de composants mécaniques tels que les cylindres, les pistons, les anneaux d'étanchéité et les tiges de valve. La force motrice centrale provient de l'air comprimé externe plutôt que de la force magnétique excitée par le courant. Par conséquent, la valve pneumatique n'a pas de bobine électromagnétique qui génère continuellement de la chaleur pendant le fonctionnement et ne nécessite pas de circuits de contrôle électronique complexes. Cette «faible dépendance électrique» réduit considérablement les risques de défaut électriques communs, tels que l'épuisement professionnel de la bobine, le vieillissement de l'isolation, les interférences électromagnétiques et d'autres problèmes. Le noyau de l'électrovanne est la bobine, qui produira inévitablement des effets thermiques pendant l'énergie à long terme. En particulier pendant les opérations de commutation à haute fréquence ou à long terme, la température excessive de la bobine entraînera une diminution du magnétisme, une aspiration insuffisante, puis provoquera une action ou une défaillance lente.
Deuxièmement, en termes de difficulté de maintenance, le fonctionnement et la maintenance des vannes pneumatiques sont plus faciles à mettre en œuvre. Son entretien se concentre sur trois aspects: premièrement, la qualité de la source d'air, vérifiez régulièrement s'il contient de l'eau, de l'huile et du blocage des particules; Deuxièmement, les conditions de lubrification et d'usure des anneaux d'étanchéité et des pièces coulissantes; Troisièmement, la précision des signaux de rétroaction de l'action. La plupart de ces inspections peuvent être achevées grâce à des inspections de conduite de gaz de routine et à des observations de statut de fonctionnement. Les coûts de maintenance sont contrôlables et le seuil de formation des opérateurs est faible. Les solénoïdes exigent que les professionnels utilisent des instruments pour tester la résistance de la bobine, surveiller les courbes d'élévation de la température et confirmer s'il existe des dangers cachés tels que les courts-circuits locaux ou la démagnétisation. Ceux-ci nécessitent souvent une intervention et une fermeture d'électricien, ce qui augmente les interférences de maintenance et les coûts de temps.
