Análisis de selección y solución de problemas de las válvulas de control neumáticas y eléctricas

I. Principios de instalación de las válvulas de control neumáticas y eléctricas

Principios de instalación de las válvulas de control neumáticas:

1La posición de instalación de las válvulas de control neumático debe estar a una cierta altura sobre el suelo, con suficiente espacio por encima y por debajo de la válvula para facilitar el desmontaje, el montaje, el mantenimiento y el mantenimiento de las válvulas.y mantenimientoPara las válvulas de control equipadas con posicionadores de válvulas neumáticos y ruedas de mano, es esencial garantizar una operación, observación y ajuste convenientes.

2Las válvulas de control deben instalarse en tuberías horizontales y alineadas verticalmente con la tubería.En los casos especiales en que la válvula de control deba instalarse horizontalmente en una tubería vertical, la válvula también debe apoyarse (excepto para las válvulas de control de pequeño diámetro).

3La temperatura del ambiente de funcionamiento de la válvula de control debe estar dentro de los límites de (-30°C a +60°C), con una humedad relativa no superior al 95%.

4. Debe haber secciones rectas del tubo antes y después de la válvula de control, con una longitud no inferior a 10 veces el diámetro del tubo (10D),para evitar afectar las características de flujo debido a una sección de tubería recta demasiado corta.

5Cuando el diámetro de la válvula difiere del diámetro de la tubería de proceso, se deben utilizar reductores para la conexión. Para válvulas de control de pequeño diámetro, se pueden utilizar conexiones roscadas.La flecha de dirección del fluido en el cuerpo de la válvula debe alinearse con la dirección del flujo del fluido.

6Se debe instalar una tubería de desvío para facilitar el cambio o el funcionamiento manual, permitiendo el mantenimiento de la válvula de control sin detener el sistema.

7Antes de la instalación, todos los objetos extraños como la suciedad y las escorias de soldadura deben eliminarse cuidadosamente de la tubería.

Principios de instalación de las válvulas de control eléctricas:

1La posición de instalación, la altura y la dirección de entrada/salida de la válvula deben cumplir los requisitos de diseño y la conexión debe ser segura y estrecha.

2Las válvulas se pueden conectar a las tuberías utilizando varios tipos de accesorios de extremo. Los métodos de conexión primarios incluyen conexiones roscadas, flangadas y soldadas.si la temperatura es superior a 350°C, debido a la relajación de los tornillos, las bridas y las juntas, se deben seleccionar materiales resistentes a altas temperaturas.

3. Antes de la instalación, la válvula debe someterse a una inspección visual. La placa de identificación de la válvula debe cumplir con la norma internacional vigente GB12220Para válvulas con una presión de trabajo superior a 1.0 MPa y las que sirven de válvulas de cierre en las tuberías principales, deberán realizarse ensayos de resistencia y estanqueidad, y sólo podrán utilizarse después de haber superado dichos ensayos.Otras válvulas pueden no requerir ensayos separados y pueden inspeccionarse durante los ensayos de presión del sistema..

4Durante el ensayo de resistencia, la presión de ensayo debe ser 1,5 veces la presión nominal, con una duración no inferior a 5 minutos.

5Durante el ensayo de estanqueidad, la presión de ensayo es de 0,3 MPa. La presión de ensayo debe permanecer constante durante toda la duración del ensayo, que debe cumplir las disposiciones del cuadro 2.La válvula se considerará cualificada si no hay fugas en la superficie de sellado del asiento de la válvula..

6Diámetro nominal: DN15-500

II. Defectos comunes de las válvulas de control neumáticas y sus causas

(1) La válvula de control no funciona. Los fenómenos y causas de fallas son los siguientes:

1No hay señal, no hay suministro de aire. 1. el suministro de aire no está encendido, 2. el agua en el suministro de aire se congela en invierno, causando el bloqueo del conducto de aire o el mal funcionamiento del filtro o el reductor de presión, 3.Fallo del compresor, 4. fugas en la tubería principal de suministro de aire.

2- El suministro de aire está presente, no hay señal. - 1. fallo del regulador. - 2. fuga en el diafragma del posicionador.

3. El posicionador no tiene suministro de aire. 1. El filtro está bloqueado. 2. El reductor de presión está defectuoso. 3. La tubería tiene fugas o está bloqueada.

4El posicionador tiene aire pero no salida, el orificio del acelerador está bloqueado.

5. la señal está presente pero no hay acción. 1. el núcleo de la válvula se ha caído. 2. el núcleo de la válvula está pegado al asiento o al asiento. 3. el tallo de la válvula está doblado o roto. 4.El asiento de la válvula y el núcleo de la válvula están congelados o bloqueados por escombros.5 El resorte del actuador se bloquea debido a su uso prolongado.

(II) Funcionamiento inestable de la válvula de control Los fenómenos y causas de las fallas son los siguientes:

1. presión de suministro de aire inestable. 1. la capacidad del compresor es demasiado pequeña. 2. mal funcionamiento de la válvula de reducción de presión.

2. presión de señal inestable. 1. constante de tiempo inadecuada del sistema de control. 2. salida del regulador inestable.

3La presión del suministro de aire es estable, la presión de la señal también es estable, pero el funcionamiento de la válvula de regulación es inestable.La válvula de bola en el amplificador del posicionador está desgastada y no sellada correctamente debido a escombros. causando oscilaciones de salida cuando el consumo de aire aumenta significativamente. 2.Fugas de aire en el tubo o línea de salida.4 El actuador tiene una rigidez insuficiente.5. El tallo de la válvula experimenta una alta resistencia a la fricción durante el movimiento, con fenómenos de adhesión en los puntos de contacto.

(3) Regulación de las vibraciones de las válvulas. Los síntomas y causas de las fallas son los siguientes:

1. La válvula de control vibra en cualquier posición de apertura. 1. soporte inestable. 2. fuentes de vibración cercanas. 3. desgaste grave entre el tapón y la manga de la válvula.

2. La válvula de control vibra cuando se cierra completamente. 1. La válvula de control es de gran tamaño y se utiliza a menudo en posiciones de apertura pequeñas. 2.La dirección de flujo del medio en una válvula de un solo asiento es opuesta a la dirección de cierre.

(4) Respuesta lenta de la válvula de control Los síntomas y causas son los siguientes:

1. El tallo de la válvula es lento para responder solo en una dirección. 1. El diafragma en el actuador del diafragma neumático está dañado y tiene fugas. 2. El sello de anillo O O en el actuador tiene fugas.

2. el tallo de la válvula muestra lentitud tanto durante los movimientos de apertura como de cierre: 1. el cuerpo de la válvula está bloqueado por sustancias adhesivas; 2. el embalaje de PTFE se ha deteriorado y endurecido,o el lubricante de embalaje de asbesto y grafito se ha secadoEl embalaje es demasiado apretado, lo que aumenta la resistencia a la fricción.Las válvulas de control neumáticas sin posicionador también pueden causar lentitud.

(5) Aumento del volumen de fuga de la válvula de control, con las siguientes causas:

1. fugas excesivas cuando la válvula está completamente cerrada: 1. el tapón de la válvula está desgastado, fugas internas graves; 2. la válvula no está adecuadamente ajustada, no se cierra bien.

2. La válvula no puede alcanzar la posición completamente cerrada: 1. un diferencial de presión media excesivo, baja rigidez del actuador, la válvula no se cierra bien; 2. objetos extraños dentro de la válvula; 3. la manga sinterizada.

(6) El rango de flujo regulable ha disminuido, debido principalmente a que el núcleo de la válvula se ha corroído y encogido, lo que resulta en un aumento del caudal mínimo regulable.

La comprensión de los fenómenos de fallas y las causas de las válvulas de control neumático permite tomar medidas específicas para resolver los problemas.

4Cómo elegir entre actuadores neumáticos y eléctricos

1Cómo elegir un actuador

1Consideraciones clave para la selección del actuador

1 Confiabilidad; 2 Costo-efectividad; 3 Funcionamiento sin problemas y par de salida suficiente; 4 estructura simple y fácil mantenimiento.

2Comparación entre actuadores eléctricos y neumáticos

(1) Los actuadores neumáticos son sencillos y fiables

La poca fiabilidad de los actuadores eléctricos tradicionales ha sido una debilidad de larga data, pero el desarrollo de los actuadores electrónicos en la década de 1990 resolvió completamente este problema,que les permita funcionar sin mantenimiento durante 5~10 años, con una fiabilidad que incluso supera a la de los actuadores neumáticos.

(2) Fuente de energía

El principal inconveniente de los actuadores neumáticos es la necesidad de una estación de suministro de aire separada, lo que aumenta los costos; las válvulas eléctricas pueden utilizar fuentes de energía fácilmente disponibles en el sitio.

(3) Consideraciones sobre el coste

Los actuadores neumáticos requieren un posicionador de válvula adicional, además del suministro de aire,En el caso de las válvulas eléctricas, el precio de las válvulas eléctricas importadas es similar al de los actuadores electrónicos importados.Los posicionadores producidos en el país son comparables en precio a los actuadores eléctricos producidos en el país.

(4) Empuje y rigidez: ambas son comparables.

(5) A prueba de fuego y de explosión

El actuador neumático + el posicionador de válvulas eléctricas es ligeramente mejor que los actuadores eléctricos.

3Recomendaciones

(1) Siempre que sea posible, se recomienda utilizar actuadores electrónicos importados con válvulas domésticas para aplicaciones domésticas, nuevos proyectos, etc.

(2) Aunque los actuadores de diafragma presentan inconvenientes como el empuje insuficiente, la baja rigidez y las grandes dimensiones, su simple estructura los convierte en los actuadores más utilizados actualmente.

(3) Consideraciones para la selección de los actuadores de pistón:

1 Cuando los actuadores de diafragma neumáticos carecen de un empuje suficiente, se deben seleccionar actuadores de pistón para aumentar la fuerza de salida; para las válvulas de control de diferencial de alta presión (por ejemplo, las válvulas de control de presión) se deben seleccionar los actuadores de pistón para aumentar la fuerza de salida.válvulas de corte de vapor de presión media), cuando DN ≥ 200, incluso pueden requerirse actuadores de doble pistón;

2 Para las válvulas de control ordinarias, los actuadores de pistón también pueden utilizarse para reemplazar a los actuadores de diafragma, reduciendo significativamente el tamaño del actuador.Las válvulas de control de pistón neumáticos se utilizan más ampliamente;

3 Para las válvulas de control de desplazamiento angular, sus actuadores de desplazamiento angular suelen contar con una estructura giratoria de doble pistón.Vale la pena destacar que la configuración tradicional de actuador de pistón de desplazamiento lineal + hierro de ángulo + varilla de conexión de manivela.

Comparación de actuadores eléctricos y neumáticos

1Capacidad de sobrecarga y vida útil

Los actuadores eléctricos sólo son adecuados para el funcionamiento intermitente y no para el funcionamiento continuo en circuito cerrado.tienen capacidad de sobrecarga y no necesitan mantenimiento durante toda su vida útilNo se requieren cambios de aceite ni otra lubricación. Su vida útil estándar puede alcanzar hasta un millón de ciclos de encendido/apagado, lo que hace que los actuadores neumáticos sean superiores a otros actuadores de válvulas.

2. Seguridad

Los actuadores neumáticos pueden utilizarse en entornos potencialmente explosivos, especialmente en las siguientes situaciones:

Se requieren válvulas a prueba de explosión (por ejemplo, válvulas Namur con bobinas adecuadas); las válvulas o islas de válvula deben instalarse fuera de la zona explosiva,y los actuadores neumáticos utilizados en la zona explosiva deberán ser accionados por tubos de aire.Los actuadores eléctricos no son adecuados para su uso en entornos potencialmente explosivos y son costosos.

3. Capacidad de sobrecarga

En situaciones que requieren un par mayor o una fuerza especial, los actuadores eléctricos alcanzan rápidamente sus límites de par.Especialmente en los casos de aberturas irregulares de válvulas o cierres prolongados de válvulasEn el caso de los componentes neumáticos, la presión de trabajo, la fuerza, la velocidad y la velocidad de rodaje se determinan en función de la velocidad de rodaje, de la velocidad de rodaje y de la velocidad de rodaje.o el par se puede aumentar fácilmente.

4. Eficiencia económica

En la tecnología de tratamiento de aguas y aguas residuales, la mayoría de los actuadores de válvulas funcionan en modo encendido/apagado o incluso están diseñados para el funcionamiento manual.Los componentes neumáticos ofrecen un importante potencial de racionalizaciónEn comparación con los actuadores neumáticos, si se utilizan actuadores eléctricos, las funciones de monitorización, como la monitorización de la sobre-temperatura, la monitorización del par, la frecuencia de conmutación,Los ciclos de control y mantenimiento deben integrarse en el sistema de control y ensayo.A excepción de la detección de la posición final y el procesamiento de la fuente de aire, los actuadores neumáticos no requieren ninguna función de monitoreo o control.Los actuadores neumáticos son rentables, lo que los hace ideales para automatizar los actuadores manuales de válvulas.

5. Asamblea

La tecnología neumática es muy sencilla: los actuadores neumáticos se pueden instalar fácilmente en las cabezas de accionamiento de las válvulas y las unidades de procesamiento de fuentes de aire se pueden conectar y conducir con un esfuerzo mínimo.Además, el diseño libre de mantenimiento de los actuadores neumáticos garantiza una funcionalidad conveniente de enchufe y reproducción.

6. Componentes

Los componentes neumáticos tienen una alta resistencia a las vibraciones, son robustos, duraderos y generalmente no se rompen.Los actuadores eléctricos consisten en numerosos componentes y son relativamente propensos a dañarse.

7Tecnología

Los actuadores lineales actúan directamente sobre el dispositivo de cierre, mientras que los actuadores de oscilación convierten la fuerza de aire comprimido lineal en movimiento de oscilación utilizando solo un pistón y un eje de transmisión.Los actuadores neumáticos también pueden lograr fácilmente el movimiento lentoLos actuadores eléctricos experimentan pérdidas de energía significativas al convertir la energía suministrada en movimiento.Esto se debe principalmente a que el motor eléctrico convierte la mayor parte de la energía en calor, y secundariamente debido al uso de una caja de cambios.

III. Resumen

1Actuadores neumáticos

La mayoría de los actuadores utilizados en aplicaciones de control industrial hoy en día son actuadores neumáticos porque utilizan aire como fuente de energía,que es más económico y de estructura más simple que los actuadores eléctricos e hidráulicosDesde el punto de vista del mantenimiento, los actuadores neumáticos son más fáciles de operar y calibrar que otros tipos de actuadores.y puede intercambiarse fácilmente entre las direcciones hacia adelante y hacia atrás en el sitioSu mayor ventaja es la seguridad. Cuando se utilizan con posicionadores, son ideales para entornos inflamables y explosivos.Las señales eléctricas que no son a prueba de explosiones o intrínsecamente seguras presentan un riesgo potencial de incendio debido a las chispas.Por lo tanto, aunque las válvulas de control eléctricas se utilizan cada vez más ampliamente, las válvulas de control neumáticas todavía dominan la industria química.

Los principales inconvenientes de los actuadores neumáticos son: una respuesta más lenta, una menor precisión de control y una menor resistencia a la desviación.especialmente cuando se utilizan grandes actuadores neumáticosSin embargo, esto no debería ser un problema significativo, ya que muchas aplicaciones no requieren una alta precisión de control, una respuesta extremadamente rápida,o resistencia a la desviación fuerte.

2Actuadores eléctricos

Los actuadores eléctricos se utilizan principalmente en centrales eléctricas o centrales nucleares, ya que los sistemas de agua de alta presión requieren un proceso suave, estable y lento.Las principales ventajas de los actuadores eléctricos son la alta estabilidad y un empuje constante que los usuarios pueden aplicarEl empuje máximo producido por un actuador eléctrico puede alcanzar hasta 225.000 kgf. Sólo los actuadores hidráulicos pueden alcanzar un empuje tan alto,pero los actuadores hidráulicos son significativamente más caros que los eléctricosLa capacidad anti desviación de los actuadores eléctricos es excelente, manteniendo el empuje o el par de salida esencialmente constantes.contrarrestar eficazmente las fuerzas desequilibradas del medio y lograr un control preciso de los parámetros del procesoPor lo tanto, su precisión de control es mayor que la de los actuadores neumáticos.y el estado de la posición de la válvula (mantener/abrir completamente/cerrar completamente) se puede ajustar fácilmenteEn caso de fallo, permanecerá en su posición original, algo que los actuadores neumáticos no pueden lograr.Los actuadores neumáticos deben basarse en un sistema de protección combinado para lograr la retención de la posición..

Los principales inconvenientes de los actuadores eléctricos incluyen: una estructura más compleja, una mayor probabilidad de averías y, debido a su complejidad,los requisitos técnicos para el personal de mantenimiento en el lugar son relativamente más altosEl funcionamiento del motor genera calor y, si se realizan ajustes con demasiada frecuencia, puede provocar un sobrecalentamiento del motor, lo que desencadena una protección térmica y, al mismo tiempo, aumenta el desgaste de los engranajes de reducción.Además, el funcionamiento es relativamente lento, ya que la válvula tarda mucho tiempo en responder a una señal del controlador y moverse a la posición correspondiente,que es donde se queda corto en comparación con los actuadores neumáticos e hidráulicos.