Actuatoare pneumatice: acționare bidirecțională și resetare cu arc{0}}analiza principiului acțiunii duble și unice

În sistemele de control al automatizării industriale, actuatoarele pneumatice acționează ca echipamente industriale „mușchii”, transformând energia aerului comprimat în cuplu mecanic și antrenând supapele pentru a deschide, închide sau regla. Actuatoarele pneumatice pneumatice sunt împărțite în două tipuri principale în funcție de transferul de energie și metodele de resetare cu acțiune. funcționează printr-o combinație de antrenare cu aer comprimat și resetare a forței arcului. Această diferență determină în mod direct caracteristicile structurale, performanța funcțională și scenariile de aplicare.

Actuatoarele pneumatice cu dublă-acțiune funcționează pe principiul „acționării pneumatice bi{-direcționale”. În interior, acestea au, de obicei, o transmisie cu două-piston, cremalieră și pinion. Cilindrii sunt împărțiți de piston în două camere separate (cunoscute în mod obișnuit ca A și B). Ambele camere sunt echipate cu porturi de intrare/ieșire. Aerul comprimat alternează înăuntru și în afara pistonului și apoi antrenează arborele de ieșire a angrenajului de la 0 la 90 de grade de rotație (pentru supapele cu cursă unghiulară).

Procesul de lucru specific poate fi împărțit în două etape: când semnalul de control indică deschiderea supapei, aerul comprimat intră în admisia camerei A după o supapă solenoidală. În acest moment, aerul din camera B este comprimat și expulzat prin orificiul de evacuare din camera B. Mișcarea liniară a pistonului este transformată în mișcarea de rotație a arborelui de ieșire (de obicei rotindu-se cu 0 până la 90 de grade în sens invers acelor de ceasornic) prin grilajul cremei și pinionului, care determină deschiderea supapei. Când este necesară închiderea supapei, semnalul de control modifică starea electrovalvei. aerul comprimat intră prin orificiul de admisie al camerei B, împingând pistonul în direcția opusă camerei de comprimare A. Aerul din camera A este expulzat prin orificiul de evacuare, iar arborele de ieșire se rotește în sensul acelor de ceasornic de la 90 de grade la 0 grade pentru a finaliza închiderea supapei.

Este demn de remarcat faptul că ambele direcții de mișcare ale actuatorului cu dublă-acțiune depind de aer comprimat pentru putere. Cuplul de ieșire este stabil și liniar pe tot parcursul călătoriei, iar designul circuitului pneumatic permite ajustarea mișcării pentru a se potrivi nevoilor reale - - indiferent dacă antrenarea aerului din camera A se rotește în sens invers acelor de ceasornic sau în sensul acelor de ceasornic - prin potrivirea logicii de control aerodinamic corespunzătoare. Când alimentarea cu aer este întreruptă, actuatorul cu dublă acțiune va rămâne în poziția sa actuală din cauza pierderii puterii. Această caracteristică îi oferă avantajul controlului flexibil fără a fi nevoie de o resetare de urgență.

Spre deosebire de actuatoarele „toate-pneumatice” cu acțiune dublă-, conceptul de bază de proiectare al actuatoarelor pneumatice cu acțiune simplă-este „acționare pneumatică unidirecțională + resetare arc invers”. Structura lor adaugă un ansamblu cu arc de resetare pentru un design cu două-acțiuni. Un arc este de obicei montat la unul sau ambele capete ale unui cilindru. Comprimarea și eliberarea arcului asigură o forță de reacție, realizând astfel funcția de siguranță de ``resetare automată a pierderii de aer''. În funcție de starea de resetare după pierderea gazului, actuatoarele cu acțiune simplă-pot fi împărțite în două moduri: „închidere pierdere gaz” și „închidere deschidere pierdere gaz”. Ambele funcționează aproape în același mod, cu excepția faptului că arcul este montat în direcția opusă logicii de acțiune.

Luați modelul mai folosit „Fail{-to-Open (FC)”. Iată cum funcționează: Când trebuie să deschideți supapa, aerul comprimat intră prin orificiul de admisie al camerei A. Presiunea aerului depășește forța de pretensionare a arcului, împingând pistonul în lateralul arcului și comprimând treptat arcul. În același timp, camera B acționează ca un aerisire pentru a evacua aerul. Pistonul antrenează mecanismul cu cremalieră și pinion pentru a roti arborele de ieșire în sens invers acelor de ceasornic de la 0 la 90, deschizând supapa. Când semnalul de control este întrerupt sau sursa de gaz se defectează, camera A oprește admisia și începe aerisirea. În acest moment, antrenarea pentru aer comprimat dispare, iar arcul comprimat eliberează energie potențială elastică, propulsând pistonul în direcția opusă și resetând. Arborele de ieșire se rotește în sensul acelor de ceasornic de la 90 la 0 grade, închizând automat supapa. Modul „Fail-to{-Open (FO)” este opusul: în timpul procesului de admisie, aerul comprimat împinge pistonul pentru a comprima arcul, închizând supapa; după pierderea aerului, arcul se resetează, conducând supapa să se deschidă.

Cuplul de ieșire al unui actuator cu un singur-acțiune prezintă un model unic de variație: în faza de antrenare pneumatică, odată cu creșterea compresiei arcului, rezistența inversată crește treptat, ceea ce face ca cuplul de ieșire al cursei pneumatice în faza de resetare să scadă de la maxim. Această caracteristică de cuplu necesită o potrivire atentă a cuplului de rezistență maxim al supapei în timpul procesului de selecție pentru a asigura funcționarea fiabilă chiar și la sfârșitul deplasării.

Diferența dintre actuatorul pneumatic cu acțiune dublă-și actuatoarele pneumatice cu dublă-acțiune și cu acțiune simplă-nu este doar modul de conducere, ci și diferența completă de la proiectarea structurală la performanța funcțională. Aceste diferențe pot fi clar definite la trei dimensiuni de bază:
În primul rând, diferența esențială dintre mecanismele de alimentare și de resetare
Diferența esențială dintre cele două este că acțiunea de „pornire” și „oprire” a unui actuator cu acțiune dublă-se bazează pe aer comprimat ca unică sursă de putere, iar acțiunea de resetare este un proces pneumatic-activ, în timp ce actuatorul cu acțiune simplă folosește un mecanism hibrid de „acționare pneumatică + resetare cu arc”, în care o singură acțiune elastică trece prin presiunea elastică. Această diferență face ca acțiunea actuatoarelor cu dublă-acțiune să fie mai flexibilă și mai controlabilă, iar actuatoarele cu simple-acțiune au funcția de resetare de siguranță pe care actuatoarele cu dublă-acțiune nu o pot înlocui în cazul pierderii de gaz.
În al doilea rând, caracteristicile de ieșire și logica de control sunt diferite.
Fără rezistență la arc, actuatoarele cu dublă-acțiune mențin un cuplu de ieșire liniar constant în ambele direcții și pot fi oprite în orice poziție (împreună cu o supapă solenoidală în poziție neutră) de către electrovalva, făcându-l potrivit pentru situații care necesită o reglare precisă. Actuatoarele cu acțiune simplă sunt afectate de schimbarea forței arcului, iar caracteristica cuplului de ieșire scade. Poate rămâne doar în poziția extremă de „pornit” și „oprit” și nu poate realiza un control precis al poziției intermediare. Cu toate acestea, pot fi resetate fără o sursă de alimentare continuă, simplificând logica de control.
În al treilea rând, caracteristicile de securitate și scenariile de aplicație sunt diferite.
Dispozitivele de acționare cu dublă-acțiune rămân în poziție după pierderea de gaz, nu au caracteristici active de siguranță, le fac potrivite pentru condiții obișnuite de lucru și nu au cerințe speciale pentru pierderea de gaz, cum ar fi conductele tradiționale de transport de lichide. Funcția „Resetare automată cu pierdere de gaz” a actuatoarelor cu acțiune simplă-o face esențială pentru transportul mediilor inflamabile, explozive sau toxice, cum ar fi substanțele chimice, rafinarea petrolului și gazele naturale și poate preveni escaladarea accidentelor de siguranță prin închiderea sau deschiderea rapidă a supapelor în cazul unei defecțiuni bruște.
Concluzie: Principii pentru scenarii de adaptare; Alegerea determină siguranța și eficiența
În ceea ce privește principiul de funcționare, actuatoarele pneumatice cu dublă-acțiune sunt un „actuator universal eficient și flexibil”, care realizează o mișcare lină și controlabilă prin antrenare pneumatică bidirecțională. actuatoarele cu o singură acțiune este un „actuator special cu siguranță ca nucleu”, care adoptă mecanismul combinat „pneumatic + arc” pentru a stabili o linie de siguranță a defecțiunii. În scenariul industrial, nu există o superioritate absolută între cele două. Cheia este dacă se potrivesc perfect cu cerințele operaționale-principiul de resetare cu arc al actuatoarelor unice necesită un răspuns fiabil și indispensabil atunci când un singur proces de acţionare este indispensabil. Principiul de acționare complet-pneumatic al actuatoarelor cu dublă-acțiune este mai avantajos atunci când se acordă prioritate controlului flexibil și ieșirii stabile. Este premisa de bază pentru a realiza funcționarea sigură și eficientă a sistemelor de control pneumatic pentru a înțelege diferența dintre cele două principii de lucru.